認知~世紀末的人口與糧食危機~
在這個世紀末，氣候變遷將使熱帶地區及亞熱帶地區的農作物產量縮水，讓全球半數人口面臨糧食危機之中，除非能夠很快找到適應的方法。這些處於危機之中的地區從美國南部延伸至阿根廷北邊及巴西南部，從印度北部及中國南方延伸至澳洲南部及整個非洲。目前有30億人口生活在熱帶及亞熱帶地區，而這個數字預期在本世紀末將會成長至2倍。很多目前居住在這些區域的人們每天僅有少於2美元的生活費用，且大部分依賴農業來維持生計。
單是由氣溫所造成的全球糧食生產壓力就將逐漸變大，這還沒有將因為氣溫變高所增加水源供應壓力考慮在內，使這種情形發生並且很痛苦地去適應它，或是規劃因應他的方法。你也可以減緩它的影響並在第一時間點預防它的發生，但是現在人類作的並不好。這讓投資在適應上具有說服力的理由，由於氣溫上的變化，很明確地這是即將前進的方向，而這項工作將需要數十年來發展可耐受較高溫氣候條件的新糧食作物種類。我們用歷史上觀察到最惡劣的情況去作預測，並且可以預見未來將會更加惡化，除非有適應機制被發展出來。
目前全世界67.5億人口中有將近10億人在飢餓狀態之下入睡，而因為糧食價格居高不下，其他4000萬人今年也已經被推向飢餓狀態。這些增加的數字還是國際社群共同協助了40年的進展，將飢餓人口比例由37%降低至17%。未來在熱帶地區預期將會有更高的氣溫出現，致使主要糧食作物、玉米及稻米產量減少20%到40%，而持續升高的氣溫也會將土壤濕氣蒸乾，進一步降低作物產量。幾億人將會加入尋找糧食的行列，因為他們在現有生產糧食的地方已經找不到糧食了。
全球糧食產量過去50年雖持續成長，但近年因人口、經濟成長，加上發展生質能源和氣候變遷等因素，糧食市場隨時可能爆發危機。繼全球暖化、能源危機及次貸所引起的全球金融海嘯後，現在糧食安全已成為全球最受矚目的議題。影響糧食安全的主要重點，在於糧食的供給能否在合理價格下滿足糧食的需求。就糧食的需求面而言，由於新興國家，如中國與印度等大國的人口快速成長，使得糧食需求大幅度地增加。
而在糧食供給方面，由於原油價格高漲，許多國家竭盡所能地發展可替代的能源，將玉米和大豆等轉為提煉生質能源的主要原料，以求能源供應無慮，於是主要糧食生產大國紛紛將糧食耕地轉作種植生質燃料，造成糧食供給減少。若糧食生產技術未能大幅度提升，在全球農地面積有限及水資源日趨不足的情況下，糧食的供給成長預期將趕不上糧食需求擴張的速度，進而導致全球糧食價格上漲。
糧食安全的意義與範疇，會隨著時代變遷與環境改變而不斷地演變。在1970年初發生糧食危機後，聯合國於1974年在羅馬召開世界糧食會議，並發表「世界糧食安全國際約定」其中指出所謂糧食安全，強調足夠的糧食生產得以滿足全球的需求，而且強調糧食供給的可靠性，以及沒有激烈的價格波動。可見當時糧食安全的重點，在於提高糧食的生產與儲存，以維持糧價穩定。
由於1970年代及80年代的綠色革命成功，使得稻米和小麥等糧食作物面積大幅增加，當時全球糧食供給的成長超越人口與糧食需求的成長，使得國際糧食價格跌入1950年以來的最低點；但饑荒與營養不良的問題，卻仍普遍存在於世界各個角落。因此糧食的生產不再是維持糧食安全的最關鍵因素，而糧食的需求與分配遂成為關注焦點。
確保所有人在所有時間，均能獲取所需的基本糧食。換言之，糧食安全決定於三個必要條件上：糧食供給必須足夠且適當、糧食供給必須普及於各個家庭、糧食的市場供需必須穩定。而1986年世界銀行則將糧食安全定義為：任何人在任何時候，均可獲得維持健康活力生命所需的糧食供應。此外，為避免因追求糧食增產而損及自然資源與環境，1996年世界糧食高峰會進一步闡述，糧食安全目標的達成須不危害自然資源的生產能力、生態系統的完整性與環境品質。
過去對於糧食安全的定義，亦隨著時代背景的變化而有所不同，但基本上均環繞在上述定義的範疇中。對糧食安全下了簡明的定義：確保任何時間均能獲取維持健康生活的足夠糧食。糧食品質對維持健康生活以及確保糧食安全的重要性。糧食安全完整的定義應該包括可及性、足夠性、安全性，以及永續性。植物對其生長環境的變化非常敏感，近年來全球暖化嚴重影響糧食作物的產量和品質，如何因應氣候變遷維持糧食生產，是農業重要的課題。
全球暖化指的是在一段時間中，地球的大氣和海洋溫度上升的現象，目前令人憂心的主要是指人為因素造成的溫度上升。目前全球平均溫度的上升，幾乎和二氧化碳濃度的增加是同步的。從工業革命開始，二氧化碳的含量急遽增加，雖然植物的光合作用已吸收了很大部分的二氧化碳，海洋也溶解一部分二氧化碳，並固定成碳酸鈣，但空氣中二氧化碳的含量還是不斷增加。
預估在二十一世紀末，全球氣溫將上升1.8~
農業是屬於生物性的產業，生物的生長發育與環境息息相關。在人類發展的過程中，地球各地區農業的生物生產逐漸形成穩定的互動方式，人類在循環的氣候中選育適應的基因型（品種），利用栽培技術生產生活上所需的糧食、油料、纖維等作物原料，長期以來農業生產與氣候環境間，基本上可達到穩定平衡的互動關係。但當氣候發生超過預期的變動，農業生產與環境關係一旦失衡，將造成產量與品質顯著下降，進而威脅人民的生活、經濟，甚至於政治的穩定。
溫室效應的加劇導因於溫室氣體的增加，溫室氣體定義為能吸收地球反射的輻射能，而後轉變為熱能提高環境氣溫的氣體。溫室氣體的種類很多，最為普遍的包括二氧化碳、甲烷與氧化亞氮，其中二氧化碳的來源主要是生物呼吸作用、化石燃料的使用以及燃燒林木；甲烷主要由畜牧業及農業水田所排放；氧化亞氮則來自化石燃料的使用、工業活動，以及農業施肥所釋放。然而不同的溫室氣體，其造成溫室效應的能力並不相同，舉例來說，若將單位重量二氧化碳造成溫室效應的能力定為1，甲烷與氧化亞氮分別是二氧化碳的23倍與310倍。
儘管在大氣中甲烷與氧化亞氮的成分及排放量均低於二氧化碳，但它們對溫室效應的影響潛勢卻較高，且其排放有相當高的比例是來自農業的生產過程。土壤是農業生產最重要的資源之一，唯有良好的土壤品質才能確保作物品質。土壤一旦無法發揮功能，將使糧食安全與食品安全亮起紅燈。近年來全球糧食短缺的問題越來越嚴重，引起世界各國對糧食安全存量與農產品健康安全的重視。
糧食短缺的原因很多，主要可歸因於：1.人口快速成長，尤其是在亞洲與非洲地區的開發中國家；2.全球氣候變遷，暴雨造成土壤大量流失，沒有土地可生產足夠的農產品；3.氣候變遷造成大乾旱，農業用水嚴重缺乏，無法生產農作物；4.由於作物不耐高溫，全球暖化造成作物產量明顯減少；5.農業土壤受到水汙染，生產力大幅降低，無法提供足夠的糧食與健康農產品；6.工業排放水汙染農業灌溉水源，造成作物產量與品質降低。
土壤是農業生產最重要的資源之一，一旦受到汙染，土壤品質即出現問題，連帶農產品產量將立即下降，作物品質也受到影響，食品安全跟著出現問題，進而影響到地面水，最後地下水也會受到汙染；因此土壤品質–作物品質–地下水品質要一起保護，三位一體。有了好的水土資源，才能運用各種生物科技去生產更多且更健康的農產品，讓最大收益回饋到農業生產聯盟團體或直接回饋給農民，因此許多國家的農業首要政策為：「確保水土自然資源的數量與品質」。從生產環境及生產過程監控農產品的品質，以生產健康安全的農產品。則積極監控生態環境農業用水，檢討灌溉用水是否受到工業排放水的汙染，並改善農業用水「搭排」（即搭配排放）部分工廠排放水的政策與後續管理策略。
所謂水土保持，指的是合理的土地利用、保護土地資源使其不發生任何形態的土壤劣化現象、重建或恢復已沖蝕的土壤、改進草原林地等野生動物棲地、保蓄土壤中的水分及養分供作物利用，以及適當的農業灌溉、排水及防洪。做好水土保持，是維護水土資源的第一要務。現代的水土保持技術，不僅要達到上述目標，還要獲得有效、豐富和永續發展的生產方式。
水土保持技術有很多種，主要可分為三大類別：<1>農藝方法：包括等高耕作、密植草地、橫條間栽、輪作或間作、以作物覆蓋地表、以作物殘株或稻草覆蓋地表、以綠肥覆蓋地表與排水溝植草等。<2>植生方法：包括草帶法、噴植法、植生帶法、植草苗法、打樁編柵法等。<3>工程方法：包括製作平臺階段、寬壟階段、山邊溝、防砂壩、石牆、截洩溝、排水溝與跌水等設施。