农业是对气候变化反应最为敏感的部门之一。我国是农业大国，气候变化对我国作物生产和产量的影响在一些地区是正效应，但在另一些地区却是负效应。气候变暖后，灌溉和雨养的影响，春小麦的产量将分别减少17.7％和31.4％。不考虑水分的影响，早稻、晚稻、单季稻均呈现出不同幅度的减产，其中早稻减产幅度较小，晚稻和单季稻减产幅度较大。我国玉米总产量平均减产3％～6％；灌溉玉米减产2％～6％，无灌溉玉米减产7％左右。据估算，到2030年，我国种植业总体上因全球变暖可能会减产5％～10％，其中小麦、水稻和玉米三大作物均以减产为主。
气候变暖后，我国主要作物品种的布局将发生变化。华北目前推广的冬小麦品种（强冬性），因冬季无法经历足够的寒冷期而不能满足春化作用对低温的要求，将不得不被其他类型的冬小麦品种（如半冬性）所取代。比较耐高温的水稻品种将在南方占主导地位，而且还将逐渐向北方稻区发展。东北地区玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代。
气候变暖后，蒸发相应加大，如果降水量不明显增加，将会使我国农牧交错带南扩，东北与内蒙古相接地区农牧交错带的界限将南移70千米左右，华北北部农牧交错带的界限将南移150千米左右，西北部农牧交错带界线将南移20千米左右。农牧过渡带的南移虽然可增加草原的面积，但由于农牧过渡带是潜在的沙漠化地区，新的过渡带地区如不加以保护，也有可能变成沙漠化地区。气候变暖使土壤有机质的微生物分解加快，造成地力下降。在二氧化碳浓度增高的环境下，虽然光合作用的增强能够促进根生物量增加，在一定程度上补偿了土壤有机质的减少，但土壤一旦受旱，根生物量的积累和分解都将受到限制。于是需要施用更多的肥料以满足作物的需要。
被温室效应影响的人类生活多熟制北移，农牧交错带南移。随着全球变暖，那些因热量不足而致分布区受限的作物的分布北界（北半球）会大幅北移，山地分布上界会上移，结果中纬度和高纬度地区的作物布局将会发生较大变化。例如欧洲玉米分布的北界，将由英格兰南部移至莫斯科南部甚至更北的地区。
随着一些作物分布北界向北扩展，相伴的必然是草原、森林的开垦，林产品和畜产品可能减少，结果这些作物增加的产量能否弥补林产品和畜产品的减少还是个未知数。另一个潜在的限制因素是在新的气候带，土壤类型可能不支持目前在主要农产国现行的集约化农业。例如，在加拿大靠近北极地区即使具有类似于现有南部稻米种植区的气候条件，但其贫瘠的土地也不能供养作物生长。
我国作物种植区也将北移，如冬小麦的安全种植北界将由目前的长城一线北移到沈阳—张家口—包头—乌鲁木齐一线。我国不同农业生态类型区，分布的种植制度结构和类型不一致，总体上是南方为一年三熟制或一年两熟制，北方为一年一熟制或两年三熟制。气候变暖将使我国作物种植制度发生较大变化。据估算，到2050年，气候变暖将使我国农业生态系统的作物种植三熟制的北界北移500千米之多，从长江流域移至黄河流域；而两熟制地区将北移至目前一熟制地区的中部，像河北省可能改变几百年来的“两年三熟”的种植制度结构，将会出现“一年两熟”的耕作制度；一熟制地区的面积将减少20%以上。东北地区玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代。
农牧业的分布格局必将随着温度、水分的变化而发生变化。气候变暖，水分蒸发量加大，加上降水量不明显增加甚至有所减少，这必将使我国农牧交错带南扩。东北与内蒙古相接地区农牧交错带的界限将南移70千米左右，华北北部农牧交错带的界限将南移150千米左右，西北农牧交错带的界限将南移20千米左右。农牧交错带的南移，将使我国农业生态系统的总体生产力呈现下降态势。
气候变暖对作物生长发育的影响
温度升高对农作物生育作用的后果很明显，其主要影响表现在：1.不能满足因温度升高而急剧增加的蒸腾耗水的需要；2.由于生长季水分匮乏，很难有效利用新增加的热量和二氧化碳资源，提高光合生产率，使生长受阻；3.由于土壤中有效水分减少，农作物生长发育的水分胁迫将会变得更加严峻；4.按有关生长期的定义，由于生育期中水分供应不足，农作物的实际有效生长期并未因积温增加而有实质性的延长；5.由于温度升高，特别是夏季温度的剧升，势必使高温日数明显增多，而降水量几乎没有增加，结果直接导致高温危害，实际上也缩短了作物的有效生长期。
温度升高可延长全年生长期，对多年生作物有利；而对生育期短的栽培作物来说又是不利的，因为温度高而使作物的发育速度加快，生育期缩短，生物量减少，可能会抵消全年生长期延长的效果。在平均温度升高的同时，极端温度出现的频率增加，对局部地区作物的生长发育也有抑制作用。另一方面，冬季气温升高对秋播和越冬播种的作物生育有利，小麦、油菜等作物越冬率、分蘖或分枝增加，作物生长发育较充分，有利于产量形成。
气候变暖对农业病虫害的影响
黏虫由于温度升高，害虫发育的起始时间有可能提前，一年中害虫的繁殖代数也因此而增加。在新的适宜环境条件下，某些害虫的虫口将呈指数式增长，造成农田多次受害的概率增大。气候变暖后，黏虫发生的世代均将在原来的基础上增殖1~2代。另一方面，冬季变暖，病虫更易越冬，虫源和病源增大；害虫的越冬休眠期缩短，世代增多。更为严重的是，多种主要作物的迁飞性害虫比今天分布更广、危害更大，黏虫越冬和冬季繁殖面积大幅度扩大。褐飞虱安全越冬北界将移至北纬25°附近；稻纵卷叶螟冬季越冬界线将会北移，其结果不仅大范围地加重越冬作物的病虫危害，而且也增加了来年开春迁飞害虫的基数。由于南北温差减小，黏虫、稻飞虱等迁飞性害虫春季向北迁入始盛期将提前，而秋季向南回迁期推迟，使危害的时间延长。另外，迁飞性害虫春秋往返迁飞的路径也将受到一定的影响，使其集中危害的分布区发生相应的变化。
气候变暖会改变作物病原体的地理分布，目前局限在热带的病原和寄生组织将会扩展到亚热带甚至温带地区。冬季温度升高，有利于条锈菌越冬，使菌源基数增大，春季气候条件适宜，将会加重小麦条锈病的发生、流行。病虫害的流行蔓延，加上杂草的超常生长，意味着不得不施用大量的农药和除草剂，这将加剧环境的污染。
气候变暖对农业气候灾害的影响
气候变暖对农业最主要的影响很可能是极端气候条件，如干旱、炎热、洪涝、风暴、龙卷风、冰雹、冷害、霜冻等。研究认为，气候变暖会使热带风暴增加，从而对低纬度地区，尤其是海岸带的农业有重大影响。有人认为，气温升高，持续炎热，因而影响农业生产，尤其是在热带、亚热带地区更为突出。例如发生在冬小麦主产区的干热风可能使小麦大幅度减产。高温胁迫的热害已经限制了作物生产，影响玉米、大豆、高粱、谷子等的种植和产量，水稻、棉花的生育也受到强烈抑制。在温室效应影响下高温热害加剧，将是影响我国农业生产的严重问题。由于气温升高，大气层中气流交换增强，大风天气会增加，风暴频率和强度都会有所增强，某些区域（我国黄土高原地区）因风蚀作用而引起的水土流失会加剧，进而影响农业生产。还有研究指出，气温升高后会导致土壤耗水量加大，尤其是植被覆盖度低的干旱和半干旱地区耗水量更大，旱灾会更频繁地发生，从而威胁农业的发展。我国北方地区由于季风雨带的南移可能加重干旱的危害。
气候变暖对农田基质的影响
在较暖的气候条件下，土壤微生物对有机质的分解将加快，长此下去将造成地力下降。在高二氧化碳浓度下，虽然光合作用的增强能够促进根生物量的增加，在一定程度上可以弥补土壤有机质的减少，但土壤一旦受旱后，根生物量的积累和分解都将受到限制。这意味着需要施用更多的肥料以满足作物的需要。干旱加剧后，植被减少，表土易沙化，使得耕地易受风蚀，遇到大风袭击时，将产生沙尘暴；而一旦受到暴雨冲刷，又会造成严重的水蚀。肥效对环境温度的变化十分敏感，尤其是氮肥。温度增高1℃，能被植物直接吸收利用的速效氮释放量将增加约4倍。因此，要想保持原有肥效，每次的施肥量将增加4倍左右。这样不仅使农业成本和投资增加，而且对土壤和环境也不利。
我国北方一些干旱和半干旱地区降水可能趋于更不稳定或者更加干旱，因此这些地区要以改土治水为中心，加强农田基本建设，增强有效灌溉能力，改善农业生态环境，建设高产稳产农田，不断提高整个农业抗御不良环境和外界变化的素质。