預(yù)計(jì)到2050年，世界人口將增加三分之一，發(fā)展中國(guó)家增幅最大。糧農(nóng)組織估計(jì)，如果目前的收入和消費(fèi)增長(zhǎng)趨勢(shì)持續(xù)不變，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量將不得不增長(zhǎng)60％，以滿(mǎn)足對(duì)糧食和飼料預(yù)期增加的需求。

為了給日益增長(zhǎng)的全球人口提供食物，并且為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和減少貧困提供基礎(chǔ)，必須對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行重大轉(zhuǎn)變。氣候變化使這項(xiàng)任務(wù)變得更加困難。更極端的天氣事件和不可預(yù)測(cè)的天氣模式已經(jīng)對(duì)農(nóng)業(yè)和糧食安全產(chǎn)生影響，導(dǎo)致脆弱地區(qū)的產(chǎn)量減少和收入下降。

農(nóng)業(yè)需過(guò)渡至更高產(chǎn)的體系，使其能夠更有效地利用投入，產(chǎn)出波動(dòng)性更小，穩(wěn)定性更高，并且對(duì)風(fēng)險(xiǎn)、沖擊和長(zhǎng)期氣候變化更具有適應(yīng)能力。這一轉(zhuǎn)變必須在不消耗自然資源基礎(chǔ)的情況下完成。還必須減少溫室氣體的排放量，增加碳匯，這將大大有助于減緩氣候變化。

適應(yīng)過(guò)程中的一個(gè)重要因素是評(píng)估氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)的具體影響。一些核技術(shù)為詳細(xì)了解氣候變化影響和如何應(yīng)對(duì)提供了方法，包括控制土壤侵蝕和土地退化以及提高土壤肥力和水分利用率。

以氮-15同位素技術(shù)為例，它可以用來(lái)確定一氧化二氮的來(lái)源，并有助于找出減少該氣體排放的方法。將土壤中的碳-13標(biāo)記與放射性核素結(jié)合使用，可確定農(nóng)業(yè)地形中的土地退化源頭，有助于控制土壤侵蝕，量化農(nóng)作物殘?jiān)鼘?duì)提高土壤肥力和恢復(fù)能力的作用。

氮-15技術(shù)還可用來(lái)量化豆科作物對(duì)大氣中氮的捕獲程度以及氮肥對(duì)當(dāng)前和后續(xù)作物的貢獻(xiàn)，而氧-18標(biāo)記有助于確定由于土壤蒸發(fā)和植物蒸騰作用造成的水資源農(nóng)業(yè)管理實(shí)踐的失敗。如此一來(lái)，又可提高水分利用率，增強(qiáng)植物的抗逆能力。