近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总的看来呈上升趋势。全球平均气温在过去100年间升高了0.74摄氏度，中国升高了1.1摄氏度。导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料，排放了大量的CO2、SO2等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的温室效应。
农业的发展经历了原始农业阶段、传统农业阶段和工业化农业阶段。工业化农业过程加速了温室效应的产生。农田过度的开垦和连片种植引起自然植被减少；农药不合理的使用破坏了物种多样性，致使自然物种和作物的天敌减少，破坏了生态的平衡，产生了恶性循环；过量地施用化肥造成了环境污染，也造成生物多样性的减少；品种选育过程的遗传背景单一化及其大面积推广，造成了对其他品种的排斥。如果用低碳经济的概念衡量，这种农业可以说是一种“高碳农业”。
高碳农业产生的温室效应使整个地球生态系统发生了变化，导致冰川和冻土消融、海平面上升、海洋环流发生改变、全球降水量重新分配、土地沙漠化加剧等。也由此出现了很多极端气候灾害，如高温、干旱、风灾、暴雨、洪水、冰雹等。更为严重的是，这些灾害发生的频率越来越频繁，致使农业结构恶化、农业病虫害发生和农业气象灾害加剧，给农业生产造成了很大困难。如2008年1月中旬起中国南方19个省级行政区受到低温、雨雪、冰冻灾害影响，农作物受灾面积达7270.8千公顷，其中湖南、湖北、贵州、广西、江西、安徽等6省、区受灾最为严重。湖北先后发生2次大到暴雪过程，持续雨雪低温天气使全省810万人受灾。大雪导致塑料大棚等保护地栽培设施80%以上受损，露地蔬菜100%受损，设施栽培蔬菜大部分受冻害。武汉农产品市场雪前每斤小白菜的价格不到1元，雪后涨到每斤3.5～4元。2009年7月下旬至8月上旬，上海连续出现强降雨天气，雷阵雨天数达20余天，累计降雨量340 mm，比常年同期多2.9倍，累计日照时间仅有41 h，是1951年以来同期日照最少的一年。就在同时，北方大部分地区出现了持续高温干旱天气。极端的气象征候，使得农作物减产，蔬菜等农副产品价格纷纷上扬，2009年北京市8～10月份蔬菜价格明显高于历史同期。
上述灾害性气候变化不是单一性和暂时性的，研究表明近20多年来，气候变暖导致多种自然灾害频频发生，农业生产面临严峻的挑战。为此，人类开始重新思考人与自然的关系，低碳农业引起人们高度的重视。有数据表明，低碳农业可抵消80%农业温室气体。
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