在许多农区，地下水受合成肥料和农药污染是一大问题。有机农业禁止使用合成肥料和农药，代之以有机肥料(如堆肥、家畜粪便、绿肥)和利用生物多样性(栽培的品种和长期植被)，改善了土壤结构和水的渗透。

　　管理良好的有机农业保持养分的能力增强，大大减少了地下水被污染的风险。在一些污染严重的地区，政府(如法国和德国政府)大力鼓励转向有机农业，认为这是一项恢复措施。

　　有机农业通过减少对农业化学品的需求，降低了非再生能源的使用(农业化学品的生产需要大量矿物燃料)。有机农业能够把碳截留在土壤中，帮助了减轻温室效应和全球变暖。

　　有机农业使用的许多管理方法(如少耕制、秸杆还田、种植覆盖作物、轮作、更多地结合种植固氮豆科作物)使更多的碳返回土壤，提高生产率和有助于碳储存。

　　有机农民是各级生物多样性的保管者和使用者。在基因一级，传统和改良种子和品种因抵御病害和恶劣气候能力强而受欢迎。在品种一级，动植物的不同组合优化了农业生产的养分和能量的循环利用。

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