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石油农业是指以石油为主的能源动力型农业，即以石油为动力的高度机械化，以石油，天然气为主要动力和原料的高度化学化，以石油能驱动的理化工程设施来实现的水利化，以石油能驱动的种子处理设备来保证的良种化，以及相应的专业化和社会化农业发展模式。
石油农业模式产生于本世纪初西方国家实现农业机械化对石油等能源的需求时期。战后，随着农业现代化的推广，农业生产中的物质投入增加，相应对石油等能源的需求量也就越大。
石油农业靠高能量投入来获得高产出，虽有节省人力和提高生产率的优越性，但由此衍生的问题也是十分严重的。它不仅浪费了大量的资源和能量，并导致对石油等能源的超量开采，而且还严重污染了大气、水体、土壤和作物，破坏了生态平衡。
以美国为例，1920年到1990年，美国的拖拉机数增加了18倍，农用卡车增加了24倍，谷物联合收割机增加了165倍，玉米收获机增加了67倍。1970年农用化学品的使用量是1930年的11.5倍。1990年化肥的使用量为1946年的6．1倍。与此同时，美国农业的投入结构也发生了很大的变化。1920年农业投入中劳动、不动产、资本三者之间的比例为50∶18∶32，这一比例到1990年变为19∶24∶57。
农业的现代化，使美国的农业生产力水平有了大幅度的提高。从1930年到1990年，美国的小麦单产提高了1．45倍，棉花单产提高了2．57倍，土豆单产提高了3．48倍，玉米单产提高了5．12倍。1950-1975年美国农业劳动生产率提高了2.4倍；每个农业劳动力所能供养的人数，1910年为7．1人，1989年增加到98．8人。农产品商品率1910年为70%，1979年已达到99.1%。同时，农业生产同农产品加工、销售以及农业生产资料制造、供应之间的联系日趋紧密，农业的专业化、社会化程度也有了大幅度的提高。
美国的这场“石油农业革命”不仅使美国的农业实现了现代化，而且还促成了人类历史上第一次全球范围内的农业现代化努力。从发达国家到发展中国家，“石油农业”迅速成为全球农业发展的主要模式。60年代末的世界粮食首脑会议确立了这一模式是农业现代化的必由之路，并把它作为此后二十年改变全球粮食供应紧张、消灭饥饿的主要措施。这一努力的积极成果是大大提高了农产品的产量，世界养活了比原来预期多10亿以上的人口。