農業在氣候變遷下的角色相當複雜，不單同時牽涉到減緩（mitigation）與調適（adaptation）兩個面向，也關乎氣候變遷下的糧食供給、人權議題以及非工業國家的社會發展。除此之外，農業也同時與生物多樣性、生態系的健康、土壤的侵蝕和惡化、水質與水量問題、空氣品質、森林破壞等議題息息相關。
農業生產是高度依賴水、土、生物多樣性物種等自然資源的生物性產業。氣候變遷造成全球溫度升高、降雨量不均等，不僅打亂作物生長、影響生態系原有棲息地，也影響農產品產量、品質，危及糧食安全及生產力，並造成生物多樣性流失。
現在國際的農業科學家，已經對於各種環境逆境，進行了許多研究。像是研究不同作物，對於逆境的生理反應機制，再進一步探討基因表現及分子標誌，並進一步運用到育種層面，育成各種耐逆境的作物，如耐熱品種、耐旱品種、耐淹品種...等，可維持氣候變遷下的作物生產潛力。在作物栽培方面，積極發展與生態融合式的永續型農業，如聯合國農糧組織推動的「氣候智慧型農業（Climate-smart Agriculture，CSA）」，就是融合節省資源（水、肥、能源等），降低溫室氣體排放，又能維持作物產量及品質的農業操作。CSA 的目標是提升糧食安全和改善農夫的生計，在符合永續的範圍內使用農業資源 （agricultural input，包括農藥和肥料）與科技（包括科學及農夫知識）提高農作物生產量。此外，也發展各種預測及預警科技，可導引農業相關單位及人員，提早採取適當的因應措施。例如：
哥斯達里加有更強烈咖啡種
研究者致力發展多變化的咖啡新品種，可以抗拒氣候改變。名叫中洲號（Centro americano）是哥斯達里加（Costa Rica）的咖啡新品種。它結合兩種當地的不同咖啡株（遙遠和補充），希望從每株的特點而培育出特殊品種。它不僅能夠適應氣候變化，而且能培育出抗蟲害，且產量和品味，成為一種高級飲料。
結果中洲號育成，每英畝的產量比原來多出20%，不怕瘟疫，在冬天也令人驚奇。在2017年2月6日夜晚有一場嚴重霜害，居然能存活。
咖啡對中美洲人非常重要，有180萬農民和季節移工，都賴採咖啡豆為生。當然當地若不種咖啡的話，可改種可可、橡膠或其他作物。但是許多農民或移工，得北漂至墨西哥或美國。所以，當地一定要發展出，適應氣候變化的新混合品種。
另以全球的角度來說，溫度增加會造成蒸散量增加，可能會改變熱平衡系統，進而改變降雨帶的分布，使得原本該降雨的地區發生乾旱，而原本乾旱的地方卻發生水災。對糧食作物生產而言，不僅溫度改變了，也可能造成作物在需要水分的季節無法獲得水分（旱）、或反之獲得過多水分（澇），明顯降低作物的生產。依最近聯合國氣候組織的研究顯示，本世紀底前全球氣溫將可能增加至4℃，對糧食作物的生育影響更加嚴重。再舉一例：
灌溉加強熱浪升高
中國華北平原是人口稠密地區，可能在本世紀末，在氣候變化之下，改變了他們的習性。
華北是中國重要農業區，它會受熱浪侵襲而遭受破壞，不僅農作損失，而且威脅到生命。由於熱浪日增，致使乾旱加劇，更需要積極灌溉。
灌溉造成更多的水被蒸發，致使空中的濕席增高，這會造成對人體、精神的壓迫。依據專家研究，熱浪是熱氣和濕氣結合，影響人體排汗的能量，人們在攝氏三十五度工作六小時尚可存活，超時難以撐著。華北是中國排放煙碳最多的地方，假若不嚴控排放的話，到2070年至2100年，熱浪侵襲比目前增加數倍，這是未來最熱的地方，這個地區比五十年前，有更多極端的熱浪。
然而，氣候變遷下溫度上升會使得北方地區，目前每年只種植一期稻作的區域提升至兩期作，因而提高產量，但總產量仍是下降的趨勢。中國是最明顯的例子，近年來中國東北地區（如黑龍江）的水稻生產面積因氣候暖化而顯著增加，已成為中國的稻米主要生產區。中國的糧食作物生產供應形勢，也由過去的「南糧北運」轉而為「北糧南運」。
綜合而言，氣候變遷對糧食生產的影響是多方面的，由農業到國民消費者都是風險的承擔者，因此必須全體社會共同努力，方能降低它所造成的衝擊，維持永續的發展。
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