为应对农业生态系统退化，耕地质量下降，内外源性污染并存等问题，农业部自2014年在全国启动建设了13个现代生态农业（农业行业发展趋势分析预测报告）示范基地，从区域突出环境问题入手，以新型农业经营主体为主体，因地制宜地配置低碳循环、节水、节肥、节药和面源污染防治的技术和设施，探索出了六大区域现代生态农业模式。经过几年探索实践，目前，基地化肥农药等投入品施用大幅减少，农业废弃物利用水平明显提升，环境明显改善，农产品竞争力显著增强。各个示范基地不仅是转变生产生活生态观念课堂，成为了城里人向往的心灵家园。为解决南方水网地区农业面源污染问题，湖北省峒山村现代生态农业示范基地通过化肥减施、绿色防控、稻虾共作、林下养禽等关键技术，配套生态沟渠、湿地等工程，构建了“源头消减+综合种养+生态拦减”水体清洁型生态农业建设模式。利用“稻虾互利共生”复合种养生态系统，实现水质改善、生态功能恢复和产品效益同步提高;“葡萄-草-鸡”立体种养，有效控制病虫害发生，减少农药化肥使用，减少杂草96.8%;利用人工湿地水生植物对氮磷进行立体吸收和拦截作用。通过综合种养，化肥用量下降30%以上，农药用量下降70%以上。
针对西南丘陵地区水土流失、化肥农药过量问题，重庆市二圣镇集体村现代生态农业示范基地集成节水节肥节药技术，加强农业废弃物综合利用、农村清洁和生态涵养工程建设，构建了“生态田园+生态家园+生态涵养”的生态保育型生态农业建设模式。从坡顶到坡腰依次发展生态茶园、生态梨园、生态葡萄园及生态花园，配套灌溉管网、排水沟和缓冲塘，建立复合生态系统，采取水肥一体化、病虫害绿色防控技术，有效减少灌溉定额90%、化肥用量50%以上。通过依托山形山势建设生物拦截及沟塘坝系统，实现农田生态涵养。生活垃圾采取“户分类、村集中、镇中转、区处理”的链条式处理，生活污水厌氧发酵处理后进入小型人工湿地排放，人畜粪便采用三格式化粪池处理后作为有机肥，使无害化处理率达到80%以上。针对华北平原区化肥农药投入强度高、种植单一化、地下水漏斗等突出问题，山东省齐河县焦庙镇周庄村现代生态农业示范基地依托新型经营主体，培育社会化服务组织，构建了“种养结合化+生产标准化+生物多样化”的集约化农区清洁生产型生态农业建设模式。推广了小麦生产“八统一”和玉米生产“六配套”技术模式，农田秸秆深松还田为主、部分秸秆机械打捆回收利用、养殖粪便和食用菌废弃物转化成有机肥替代部分化肥，开展作物间作轮作，建设生态沟渠道路，种植水生植物和油葵、格桑花等各种蜜源植物以及速生杨，在净化水体、美化环境和增加生物多样性的同时，构建了生态林网体系，形成了基地沟渠路林相连的生态格局，成为了现代生态农业新景观。实践表明，基地亩均增产100公斤以上，灌溉用水及化肥、农药用量均减少了10%，秸秆综合利用率也达到了100%。
针对西北干旱区水资源短缺、“白色污染”问题，甘肃省金昌市金川区古城村现代生态农业示范基地构建了“农田综合节水+地膜综合利用+种植间作套作”的节水环保型生态农业建设模式。综合应用膜下滴管、根区导灌等节水灌溉和垄膜沟灌、全膜沟播沟灌等节水栽培技术以及间作套作技术，发挥保墒、集雨、节水、增产等多重效果。应用地膜一膜多用覆盖技术，减少地膜使用和残留量。对回收地膜，采取高温溶解铸型，生产适宜城市供水、供暖等市政工程中使用的复合型井盖。该模式使地膜残留量明显减少，废旧地膜回收率达到85%以上，加厚地膜使用率达到95%以上，产量平均增加6%左右。针对黄土高原区水土流失、生态环境脆弱、土壤有机质缺乏现状，山西省临汾市吉县东城乡现代生态农业示范基地构建了“生态种植+生态节水+循环利用”的果园清洁型生态农业建设模式，大力发展果粮间作、林果业为主的特色种植。通过种植豆科作物固氮保墒，饲养经济价值高鹅种，养殖蚯蚓改良土壤、为鹅提供蛋白质饲料，鹅粪直接入地提供高氮有机肥的生态环种养技术;广泛应用沼液和木醋液半量替代农药，布设太阳能灯光诱虫和粘虫板以及利用边际土地种植生物隔离带进行生物防治病虫害;运用坡改水平梯田技术，封坡育林育草，拦截和涵蓄坡面径流;有效提高了苹果一村一品专业村农民的科技应用水平，苹果产量提高10%以上。