生态种养结合的模式存在于中国几千年的农耕文明中。中国传统的小农经济是“资源节约、环境友好”的可持续农业，奉行的是人与自然的和谐共生。直到20世纪，农民进行土壤养分替代的途径还仅仅是利用堆肥或厩肥。在20世纪初期，由于一项发明，即利用空气中的氨进行人工合成的哈伯－博世过程，使农业生产发生了改变。氨是化合肥料中最主要的成分，如今化合肥料和无机肥料的生产效率极高，并且合成肥料的发展开辟了作物高产的潜能，使得作物产量远远高出自然养分循环时期。但是大量化肥的使用也带来了严重的不良影响。无论是使用化肥（如通过哈伯－博世过程生产的工业肥料）还是作物残留物，作物对氮的利用率都相当低。2005年工业生产的1亿吨氮肥中，仅有17%被作物利用。而且利用率越来越低。[7]为了弥补损失，农民们倾向于施用比实际需求量更多的氮肥，即使考虑到损失的情况也在所不惜。因此大部分的氮肥被浪费了。

由于中国经济向城市化演变，自然的养分循环被打乱。在传统的农村社会，食物都在本地消费，人和动物的排泄物会返回到土壤中，形成养分循环。但是在高度城市化的社会里，食物是在离产地很远的地方被消费，使用化肥补充土壤失去的养分是保持土地生产力唯一可行的办法。因此化肥使用量的增长与过去40年集中发展的城市化轨迹密不可分。在这40年的城市化进程中，中国对于化肥的依赖程度逐年升高，所使用的化肥占了全世界使用量的35%，但化肥的利用效率却很低，同时造成的生态污染也影响深远。普查结果显示，化肥使用导致的水体实际污染要比以前所给出的最高数字高出两倍以上。中国农业源的磷排放量占了排放总量的67%，农业源的氮排放量占排放总量的57%。[8]

从国际比较来看，作为世界三大谷物生产国的中国、印度和美国，所使用的化肥占全世界化肥使用量的58%。在美国，化肥使用量虽然在1980年便不再增长，但它的谷物产量还在继续攀升——这是一个令人鼓舞的征象。中国的化肥使用量近几十年来迅速攀升。化肥在中国的使用量为一年近5000万吨，美国只有2000万吨。虽然中国和美国的谷物产量都为约4亿吨，但美国每吨化肥生产出的谷物比中国多一倍以上。部分原因是，美国农民在按需施肥方面比中国农民精确得多，另外还由于美国是世界上最大的大豆生产国，豆科植物可以使土壤固氮，以利后续作物的栽种。美国的玉米和大豆采取规律性的两年轮作方式，由此减少了对玉米的氮肥使用量。(www.daowen.com)

长期以来，“石油农业”的发展模式有效缓解了我国现代化进程中所面临的农产品需求增加与劳动力成本上升的双重压力，但这种增加数量与节约劳动的“两全”结局是以牺牲发展质量为代价的，并在根本上造成了食品安全领域的系统性风险。与此同时，粮食的增产也是建立在大规模农业面源污染的基础之上的。生态环境部的数据显示，我国农业方面的污染已经超过工业污染，成为生态环境的第一大污染源，农药表面残留物更是对食品安全构成直接的威胁。农业部对全国11个省所售的蔬菜、水果中17种农药残留的检测结果显示，农药检出率为32．28%，超标率为25．20%。国家市场监督管理总局对蔬菜的检测结果显示，在181件样品中，有86件农药残留超过最大残留限量，占被检样品的47．5%。近年来，政府治理力度的加大使得农药残留合格率逐渐上升，然而农药使用量仍在增加，农药残留对食品安全的威胁仍然存在。并且专家调研发现，我国主要农作物育种工作面临着资源效率低下、病虫危害加重等突出问题，这在一定程度上加重了对化肥农药使用的依赖。化肥农药的大规模使用至少造成了两个严重后果：其一，存在潜在的健康风险。化肥的使用，都会导致地表水中硝酸盐的含量增加，并通过渗透作用导致地下含水层的硝酸盐的浓度增加，再经过生态系统的循环，对人体健康构成潜在危害；其二，存在对生态环境的污染。化肥的大量使用所带来的后果是河流、湖泊和沿海水域水体的富营养化。一些未经处理的污水或农业土地上带有肥料的水的径流都会引起水体富营养化。

中国用全球7%的耕地，养活了占全世界20%的人口，其代价就是中国农业消耗了全世界35%的化肥。在全球气候变化的大背景下，环境问题成为中国农业的主要威胁。[9]近年来中国粮食供给的逐年增加建立在大规模使用化肥农药的基础之上，随着农村劳动力的大量流失，农户依赖简单和粗放的生产方式，大量使用化肥和农药，土壤的板结程度加重，农村生态环境的破坏导致生物多样性的丧失。长此以往，农业生产必将走入耕地质量越来越差、生产投入越来越大、自然灾害越来越严重、产品质量越来越低、农户收入越来越少的死胡同，并最终影响国家粮食安全和农村发展的未来。