气候变化并非人类可以用躲避或拖延来应对的未来威胁，而是需要立即采取果敢行动加以应对的危机。受不断增加的人类生活生产的影响，过去一百年来全球平均二氧化碳浓度迅速上升，并推动地球温度达到历史最高水平（参阅图1）。
伴随着全球平均气温的上升，极端天气事件发生的频率、强度和破坏严重性也不断增加，同时对人类社会造成了数千亿美元的损失。据统计，在2017至2020年期间，共有约3,350次各种强度的极端天气事件被记录，造成了约8,850亿美元的损失（参阅图2）。相比于能源、交通及工业品制造等行业，农业更容易受到气候变化的影响。
气候变化对农业的负面影响可分为直接和间接两种形式。温度的突然变化、降雨量变化、热浪和飓风等天气现象都将直接对全球农作物生产系统造成巨大压力，并进一步威胁人类的粮食安全。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的研究，全球平均气温每升高1℃都将造成主要农作物产量的大幅下降，例如小麦（下降6.0±2.9%）、稻米（下降3.2±3.7%）、玉米（下降7.4±4.5%）和大豆（下降3.1%）等。还有一个经常被忽略的事实是，农作物的营养含量也会受到大气中二氧化碳浓度升高的负面影响。
例如，研究显示，当二氧化碳浓度升高至568—590ppm的范围（相当于升温2.3—3.3℃），18种东南亚广泛种植的水稻中蛋白质、B族维生素及其他微量元素的含量均有显著下降，对超过6亿人的营养健康造成威胁。气候变化造成的间接危害包括作物病虫害的传播，同样会对农业生产系统产生不利影响。
然而农业活动与全球温室效应的联系却较少受到人类重视。农业既是全球变暖的主要受害者，也是温室气体的主要排放源之一。事实上，由于农业和林业活动以及土地利用的变化而产生的温室气体约占全球温室气体排放总量的17%。
另外，农业生产活动也可能导致土壤侵蚀和退化，从而破坏土壤本身的固碳能力，促使更多的碳被释放到空气当中（参阅图3）。更加严峻的是，农业温室气体排放的构成严重偏向于非碳排放，即甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）。据统计，农业活动排放的甲烷占全球甲烷排放总量的45%，排放的氧化亚氮占全球排放总量的77%。
相较于二氧化碳，这些气体在推动全球温度上升方面效力更加强大。甲烷吸收热量的效率是二氧化碳的20倍，氧化亚氮吸热效率更是二氧化碳的300倍。如果不积极进行干预，世界人口及粮食需求的增长将进一步推动农业温室气体排放量不断上升。根据联合国预测，到2050年世界人口将增长30%以上，达到97亿，随之而来的是对食物和资源需求的大幅上涨。
据联合国粮食及农业组织（FAO）的估计，到2050年世界每年需多生产约50%的粮食，才能养活不断增长的世界人口。这无疑将对农业生产系统造成巨大压力（参阅图4）。如果仍然保持当前的生产模式，那么农业温室气体的排放将显著增加，对生态环境的伤害也将越发严重，比如导致生物多样性减少。因此，找到能够在提升生产效率的同时抑制温室气体排放增长的可持续农业生产方式对农业参与者来说至关重要。
全球行动：各国加快净零转型步伐
面对日益增长的气候变化威胁，国际社会也在联合国的主导下团结起来，携手推动全球净零转型。在此背景下建立了《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC），用于推动政府间关于气候变化的谈判与合作，促进对气候变化威胁的全球应对。自1995年以来，UNFCCC每年举办缔结方会议（COP）（也称为联合国气候变化大会），用于促进政府间就共同应对全球气候变化达成行动协议。
于2015年12月第21届联合国气候变化大会（COP21）中达成的《巴黎协定》是全球净零转型之路上最重要的历程碑。《巴黎协定》作为具有法律约束力的国际条约，包括了所有签约国家对减排和共同努力适应气候变化的承诺，并呼吁各国逐步加强承诺。同时，该协定设立了三大长远目标：
将本世纪全球气温升幅限制在比工业化前水平高2℃以内，并寻求将气温升幅进一步限制在1.5℃以内的措施。
每五年审查一次各国对减排的贡献。
通过提供气候融资，帮助发展中国家适应气候变化并改用可再生能源。
截止到2021年底，已有195个缔约方签署了《巴黎协定》，192个缔约方批准了《巴黎协定》。2021年11月，中美两国在第26届联合国气候变化大会（COP26）上发布了《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》，承诺加强应对气候变化合作，包括减少甲烷排放、逐步淘汰煤炭消费和保护森林。《联合宣言》中提到中国将在2026到2030年五年内开始逐步减少煤炭消费，并首次提出要制定强化甲烷国家行动计划。
英国：英国是最早提出农业温室气体减排目标和行动计划的国家之一。2019年，英国全国农民联盟（NFU）提出了到2040年在英格兰和威尔士的农业中实现净零排放的目标。NFU计划通过三大举措来实现这一目标。第一是提升农业生产效率，以更少的投入产出相同甚至更多的食物。第二是改善土壤管理方式和提升植被覆盖率，提升土壤固碳能力。第三是以可再生资源和生物能源代替化石燃料，减少碳排放。NFU特别强调了这三大举措的实现，离不开科技在整个农业价值链上各环节中的使用。
日本：日本农林水产省宣布，日本将在2050年前实现农的全行业零碳排放，主要通过两大途径。第一，利用生物技术减少农业生产活动中温室气体的排放，例如提高作物的硝化抑制作用。第二是推广氢能的使用，同时提高农业机械的电气化水平。中国：作为世界上最大的农业国家之一，中国多年来一直在探索降低农村地区温室气体排放的方法。例如，国家农业农村部在2007年与2011年分别发布了《关于加强农业和农村节能减排工作的意见》，着重于在农村推广节能农业机械的使用，加强清洁能源设施的建设以及推广科学的养殖和耕作技术。2021年10月颁布的《2030年前碳达峰行动方案》强调大力发展绿色低碳循环农业，提升土壤有机碳储量，合理控制化肥、农药和地膜的使用，加强农作物秸秆综合利用。同时，推进农村用能低碳转型，推广电动环保农业机械，加快生物质能、太阳能等可再生资源在农业生产生活中的应用，提升农村用能电气化水平。另外，当前中国正在制定包括农业在内的各重点行业专项碳中和转型详细行动计划，将逐步出台更多细节举措。
美国：2020年2月，美国农业部公布了一项名为“农业创新决议”的计划，提出要通过激发农业生产中的创新，在2050年将农产品产量提高40%，同时减少农业生产中一半的“环境足迹”。美国在其净零转型长期战略中也明确表示，将持续投资农业技术并推动行业价值链各环节的创新。四大技术被确认为未来主要创新方向，包括基因工程、数字化与自动化、精准干预技术以及智慧农场管理系统。另外，美国还计划通过提供经济奖励等措施来鼓励大农场主采取环境友好的生产方式，比如轮牧方式。