自有人类以来，人口一直在增加，增加的速率越来越快，如果画成曲线则是一条扶摇直上的对数生长曲线。在全世界的人口中，至少有1/5的人口得不到足够粮食或处于饥饿边缘。而每年死亡的人口中至少有1/3的人口直接或间接死于营养不良的。如何改善农业生态系统，提高粮食产量，这是全世界面临的重大问题。就人口、土地、粮食等热门话题回答如下问题：
(1)人口急剧增长，必然导致________的过度开发。
(2)为了提高作物产量，无节制地施用________和________，并导致________在土壤和农作物中得到积累，最终受到危害的是________，所以解决作物病虫害、改良作物品质和提高作物产量的有效途径是运用________________于生产中。
(3)只有培育农作物新品种，才有可能使农田单位面积产量大大提高，因此集中优良基因创造优良品种，结合现代化的农业管理使粮食产量增长，这就是____________。
(4)分子遗传学、细胞生物学的发展，利用______________和________________等培育高产优良农作物品种已经取到一定成果，这是一个提高农作物产量的有效途径。
(5)目前粮食短缺已成为全人类面临的一个重大危机，因此科学家们设想让水稻、玉米等农作物也能像根瘤菌那样自行固氮，这样既能提高粮食产量，又能减少化肥的生产和使用带来的环境污染。请问如何实现这一设想？
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