Isu perubahan iklim telah menempatkan sektor pertanian di bawah sorotan tajam, khususnya terkait kontribusi emisi gas rumah kaca (GRK). Dalam konteks ini, praktik pertanian organik semakin diakui karena potensinya untuk menghasilkan Jejak Karbon Rendah dibandingkan dengan metode pertanian konvensional. Jejak Karbon Rendah ini dicapai melalui penghilangan penggunaan pupuk kimia sintetik dan praktik pengelolaan tanah yang berkelanjutan. Analisis menunjukkan bahwa Jejak Karbon Rendah dalam sistem organik bukan hanya kebetulan, melainkan hasil dari perencanaan ekologis yang terstruktur.

Perbedaan utama dalam emisi GRK antara kedua sistem ini terletak pada produksi pupuk nitrogen sintetik. Pembuatan pupuk sintetik membutuhkan energi tinggi, yang sebagian besar berasal dari bahan bakar fosil, sehingga berkontribusi signifikan terhadap emisi karbon dioksida ($CO_2$). Selain itu, aplikasi pupuk nitrogen sintetik yang berlebihan seringkali menghasilkan emisi dinitrogen oksida ($N_2O$), sebuah GRK yang memiliki potensi pemanasan global (GWP) sekitar 300 kali lebih besar daripada $CO_2$. Pertanian organik menghindari sumber emisi ini secara total dengan menggantinya dengan pupuk alami seperti kompos dan pupuk hijau (green manure).

Selain menghindari pupuk sintetik, pertanian organik unggul dalam pengelolaan karbon di dalam tanah. Praktik organik, seperti penggunaan cover crops, rotasi tanaman yang kompleks, dan penambahan bahan organik secara teratur, meningkatkan kandungan karbon organik tanah (Soil Organic Carbon/SOC). Tanah yang kaya SOC bertindak sebagai “penyerap karbon” (carbon sink), menarik $CO_2$ dari atmosfer dan menyimpannya di dalam tanah, sebuah proses yang jarang terjadi secara efektif dalam sistem konvensional yang intensif pengolahan tanah. Sebuah studi komparatif yang diterbitkan oleh Lembaga Penelitian Pertanian Internasional pada Desember 2024 menemukan bahwa, per satuan luas lahan, lahan pertanian organik memiliki kapasitas penyimpanan karbon rata-rata 15% hingga 20% lebih tinggi daripada lahan konvensional.

Faktor lain yang mengurangi emisi dalam sistem organik adalah efisiensi energi secara keseluruhan. Meskipun hasil panen per hektar pada pertanian organik mungkin sedikit lebih rendah daripada konvensional, ketika diukur berdasarkan input energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan output tersebut, pertanian organik sering kali lebih efisien. Penghilangan input energi untuk produksi dan transportasi pestisida serta pupuk sintetik berkontribusi besar pada pengurangan emisi. Dengan memprioritaskan daur ulang nutrisi di dalam farm dan memanfaatkan sumber daya lokal, pertanian organik secara holistik menawarkan model yang lebih berkelanjutan dengan dampak lingkungan yang jauh lebih kecil.