火星的生活条件恶劣，长期的空气污染、低温、低气压和紫外线辐射使得大多数地球生物难以生存。即使如此，李远和他的团队并没有放弃在火星上建立自给自足的农业系统。为了解决食品供给问题，他们投入大量精力和资金，研究如何在火星的环境下成功种植植物。

经过几个月的努力，火星基地的农业研究小组终于取得了初步的进展。第一批定向农业系统开始在火星基地的温室中投入应用，科学家们逐步开展一系列的试验，探索如何在火星环境下培育适合生长的农作物。

传统的农业通常依赖土壤、阳光和自然的水源。然而，在火星上，由于环境的限制，传统的种植方式无法适应。因此，李远的团队采用了一种未来的定向农业技术，这种技术基于精准的农业监测、基因改良和智能管理系统。它通过模拟地球环境，精确控制火星基地内的气候、光照、温度、湿度等因素，创造出一个适宜植物生长的生态环境。

定向农业技术利用了专门研发的人工光源植物培养系统，这种光源模拟地球太阳光的波长，并通过调节光照周期来优化植物的生长。基地内部的温室通过高效的温控系统将温度控制在适宜植物生长的范围内，并结合人工智能监控系统，实时调整环境参数，确保每一株植物都能在最佳条件下生长。

李远的团队通过定向农业技术成功地在温室内种植出了第一批火星土豆、火星小麦和火星胡椒。这些植物的成功种植，为基地提供了初步的食品来源，同时也为未来大规模农业生产奠定了基础。

为了进一步提升农作物的生长速度和抗逆性，李远和他的团队还引入了植物基因改良技术。这一技术利用基因编辑手段，改造火星作物的基因，使其具备更强的适应性和抗逆性。通过这一技术，李远希望能够将火星作物的生长周期缩短，增加产量，并提升它们在低气压、低温和强紫外线环境中的生存能力。

在火星基地的实验室里，科学家们用基因剪刀技术对作物的基因组进行精确编辑。通过修改作物基因中的特定片段，研究人员使其能够在低温环境下更有效地进行光合作用，同时提升了植物对火星大气中的二氧化碳的利用率。这种基因改良作物的种植方式，无疑为火星的农业系统提供了更为坚实的保障。

此外，植物基因改良技术还应用于作物的抗病虫害能力。在火星上，由于没有地球上那样丰富的生态系统，虫害和植物病害并不常见。然而，由于火星基地的环境封闭，空气质量较差，作物的抗病能力成为了一个重要课题。基因改良不仅提高了植物的耐寒性，还增加了它们对环境压力的适应性，减少了作物的生病几率。

为了最大程度地节约资源并提升农业效益，李远还引入了一种先进的生物肥料技术。传统的化学肥料并不适用于火星环境，而生物肥料技术利用微生物发酵作用，从火星基地内部的有机废料中提取出富含氮、磷、钾等元素的天然肥料，进行植物营养的补充。这些生物肥料不仅有助于提高作物的产量，而且能避免土壤的污染。

除了生物肥料，基地还引入了一项革命性的水循环系统。由于火星上的水资源极为有限，基地内的水资源需要被严格回收和循环利用。火星基地的水循环系统能够将所有的废水进行净化处理，确保水资源得到最大化的利用。这一系统不仅回收了食物生产中的废水，还能够过滤空气中的水分，供给植物生长所需的水分，确保农业生产不会受到水源短缺的困扰。