ตั้งแต่ปี 1940 ผลผลิตทางการเกษตรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่วนใหญ่เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของการใช้เครื่องจักรกลที่ใช้พลังงานอย่างมาก การใช้ปุ๋ยและสารกำจัดศัตรูพืช ส่วนใหญ่ของพลังงานที่ใช้นี้มาจากแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล[109] ระหว่างรอบการวัดปี 1960 ถึงปี 1965 และรอบการวัดปี 1986 ถึงปี 1990 การปฏิวัติสีเขียวได้แปลงการเกษตรทั่วโลก ที่มีการผลิตพืชแบบเมล็ดของโลกเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (ระหว่าง 70% ถึง 390% สำหรับข้าวสาลี และ 60% ถึง 150% สำหรับข้าวเปลือก ขึ้นอยู่กับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์)[110] ในขณะที่ประชากรโลกเพิ่มขึ้นสองเท่า การเกษตรสมัยใหม่ที่พึ่งพาอย่างมากกับปิโตรเคมีและการใช้เครื่องจักรกลได้เพิ่มความกังวลว่าการขาดแคลนน้ำมันจะเพิ่มค่าใช้จ่ายและลดผลผลิตทางการเกษตร และก่อให้เกิดการขาดแคลนอาหาร[111]

เกษตรกรรมสมัยใหม่หรือแบบทำเป็นอุตสาหกรรมจะขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิงฟอสซิลในสองวิธีพื้นฐาน: 1) การบริโภคโดยตรงในฟาร์ม และ 2) การบริโภคโดยอ้อมในการผลิตปัจจัยการผลิตที่ใช้ในฟาร์ม การบริโภคโดยตรงรวมถึงการใช้สารหล่อลื่นและเชื้อเพลิงในการดำเนินงานของยานพาหนะและเครื่องจักรกลการเกษตร; และการใช้น้ำมันแก๊สโซลีน โพรเพนเหลว และกระแสไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานกับเครื่องอบแห้ง ปั๊มน้ำ ไฟแสงสว่าง เครื่องทำความร้อนและเครื่องทำความเย็น ฟาร์มในสหรัฐบริโภคโดยตรงประมาณ 1.2 exajoules (1.1 พันล้านล้านบีทียู) ในปี 2002 หรือเพียง 1% ของพลังงานทั้งหมดของประเทศ[111]

การบริโภคทางอ้อมส่วนใหญ่เป็นน้ำมันและก๊าซธรรมชาติที่ใช้ในการผลิตปุ๋ยและสารกำจัดศัตรูพืช ซึ่งคิดเป็น 0.6 exajoules (0.6 พันล้านล้านบีทียู) ในปี 2002[111] ก๊าซธรรมชาติและถ่านหินที่ถูกบริโภคโดยการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนสามารถคิดเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของการใช้พลังงานทางเกษตรกรรม ประเทศจีนส่วนใหญ่ใช้ถ่านหินในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน ในขณะที่ส่วนใหญ่ของยุโรปใช้ก๊าซธรรมชาติจำนวนมากแต่ใช้ถ่านหินจำนวนน้อย ตามรายงานที่ตีพิมพ์ปี 2010 โดยราชสมาคม การเกษตรจะพึ่งพาเพิ่มขึ้นขึ้นกับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลโดยตรงและโดยอ้อม โดยรวมเชื้อเพลิงที่ใช้ในการเกษตรแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมทั้งพืช ระบบการผลิตและสถานที่ตั้ง[116] พลังงานที่ใช้ในการผลิตเครื่องจักรกลการเกษตรยังเป็นรูปแบบของการบริโภคพลังงานเพื่อการเกษตรทางอ้อม ร่วมกันกับการบริโภคโดยตรงและโดยอ้อมโดยเกษตรกรรมในสหรัฐที่คิดเป็นประมาณ 2% ของการใช้พลังงานของประเทศ การบริโภคพลังงานทางตรงและทางอ้อมโดยเกษตรกรรมของสหรัฐสูงสุดในปี 1979 และค่อยๆปรับลดลงในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา[111] ระบบอาหารห้อมล้อมไม่ได้เพียงแต่การผลิตทางการเกษตรเท่านั้น แต่ยังมีกระบวนการนอกฟาร์ม, การบรรจุภัณฑ์, การขนส่ง, การตลาด, การบริโภคและการกำจัดอาหารและชิ้นส่วนที่เกี่ยวกับอาหาร เกษตรกรรมคิดเป็นน้อยกว่าหนึ่งในห้าของการใช้พลังงานเพื่อระบบอาหารในสหรัฐอเมริกา[113][114]

การบรรเทาผลกระทบจากการขาดแคลนน้ำมันปิโตรเลียม

ในกรณีที่มีการขาดแคลนปิโตรเลียม (ดูยอดการใช้น้ำมันสูงสุดสำหรับความกังวลทั่วโลก) เกษตรอินทรีย์มีความน่าสนใจมากกว่าการปฏิบัติแบบเดิมที่ใช้ปิโตรเลียมเพื่อผลิตสารกำจัดศัตรูพืชหรือสารกำจัดวัชพืชหรือปุ๋ย การศึกษาบางครั้งที่ใช้วิธีเกษตรอินทรีย์สมัยใหม่มีการรายงานอัตราผลตอบแทนที่สูงที่สุดเท่ากับที่ได้จากการทำการเกษตรแบบเดิม[118] ในผลพวงของการล่มสลายของสหภาพโซเวียต ที่มีการขาดแคลนปัจจัยการผลิตธรรมดาจากปิโตรเลียม คิวบาได้ใช้การปฏิบัติแนงเกษตรอินทรีย์ส่วนใหญ่ รวมทั้งแมลงศัตรูพืช ยาฆ่าแมลงจากพืชและการปฏิบัติการปลูกพืชอย่างยั่งยืนเพื่อเป็นอาหารให้กับประชาชน[119] อย่างไรก็ตามเกษตรอินทรีย์อาจจะเป็นงานใช้แรงงานมากขึ้นและจะต้องมีการย้ายแรงงานจากเมืองไปยังพื้นที่ชนบท[120] การปรับสภาพของดินเพื่อเรียกคืนสารอาหารที่สูญหายในระหว่างการใช้เทคนิคการเกษตรเชิงเดี่ยวก็ต้องใช้เวลาเช่นกัน[118]

มีการแนะนำว่าชุมชนในชนบทอาจจะได้รับเชื้อเพลิงจากกระบวนการผลิตถ่านชีวภาพ (อังกฤษ: biochar) และเชื้อเพลิงสังเคราะห์ (อังกฤษ: synfuel) ซึ่งใช้"ของเสีย"ทางการเกษตรเพื่อทำปุ๋ยถ่าน เชื้อเพลิงบางอย่างและอาหาร แทนที่จะอภิปรายเรื่อง'อาหารเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิง'ปกติ เมื่อเชื้อเพลิงสังเคราะห์จะถูกนำมาใช้ในไซท์งาน กระบวนการจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นและก็อาจจะให้น้ำมันเชื้อเพลิงเพียงพอสำหรับฟิวชั่นเกษตรอินทรีย์ใหม่[121][122]

มีการแนะนำว่าพืชดัดแปรพันธุกรรมบางชนิดสักวันอาจได้รับการพัฒนาให้ช่วยรักษาระดับหรือเพิ่มผลผลิตในขณะที่ต้องการปัจจัยการผลิตที่ได้จากเชื้อเพลิงฟอสซิลน้อยกว่าพืชแบบเดิม[123] ความเป็นไปได้ของความสำเร็จของโปรแกรมเหล่านี้ถูกตั้งคำถามโดยนักนิเวศวิทยาและนักเศรษฐศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติจีเอ็มโอที่ไม่ยั่งยืนเช่น terminator seed (เทคโนโลยีที่จำกัดการใช้พืชดัดแปลงพันธุกรรมโดยทำให้เมล็ดพันธุ์รุ่นที่สองเป็นหมัน)[124][125] ขณะที่ได้มีการวิจัยบางอย่างมานานแล้วเกี่ยวกับความสามารถในความยั่งยืนโดยใช้พืชจีเอ็มโอ อย่างน้อยหนึ่งความพยายามหลายปีที่โดดเด่นโดย บริษัทมอนซานโตไม่ประสบความสำเร็จ แม้ว่าในช่วงเวลาเดียวกันเทคนิคการปรับปรุงพันธุ์แบบดั้งเดิมให้ผลตอบแทนที่ยั่งยืนมากขึ้นในความหลากหลายของพืชเดียวกัน[126]