中國是一個農業大國，但不是一個農業強國，這是當代中國的基本國情。中國農業的發展已影響著整個國民經濟的發展；中國農村的安定牽涉著整個社會的安定；中國農民的富裕關系到全面建設小康社會的進程。只有農業的發展，才能保證人類生產的延續，才能有其他產業的生存和發展。
在化肥應用于農業生產之前，我國農業生產主要依靠農家肥和擴大耕地面積來促進作物增產。化肥問世以后，由于其養分含量高，使用方便，從而使農業形成了偏施化學肥料的習慣，過量施用化肥已經導致局部地區土壤板結質量退化，有機質含量不足，保水保肥透氣性能下降，中低產田日漸擴大。江河湖泊水域富營養化，農產品硝酸鹽含量超標。農田氮素向大氣遷移，破壞了臭氧層，從而引起自然災害頻發。硝酸鹽隨食物進入人體，形成致癌和致突變的亞硝基化合物，據日本調查，日本因攝入人體的硝酸鹽比美國高4-7倍，其患胃癌和肝癌死亡率約為美國的608倍。據中國國家計劃生育研究所張樹成研究員1981-1996年期間的256份報告結果表明，我國男性精子質量呈下降之勢，其原因是食用大量硝酸鹽的食物所致。水體富營養化，不僅破壞了水生態系統和水功能，還直接影響人畜飲水安全，威脅人類健康和水產養殖以及工業供水。除此以外，偏施單質化肥，其危害還表現為：
1、單質化肥當季利用率低，并呈下降趨勢。全國化肥網實驗結果分析，我國化肥當季利用率，氮肥為30%-35%、磷肥為10%-20%、鉀肥為35%-50%。從各地資料看，化肥肥效從每kg增產糧食15-25kg,降為5-8kg。
2、長期施用單質化肥，使土壤微生物被抑制，有機質含量逐年下降，化肥殘留，造成土壤板結，透水性、透氣性和吸光性變差，保肥能力降低。
3、單質化肥淋溶、揮發、徑流和農產品中有害物質的殘留，不僅給人類生存環境帶來污染，而且直接危害人體健康。 -
4、單純施用化肥，其增產效果已近極限，致使農業投入不斷增加，加重了農民負擔。
農業，作為人類的第一產業，其發展是一具漫長、曲折、復雜的過程，到現在已有數千上萬年的歷史。從十九世紀開始，伴隨著英國工業革命的興起，農業生產發生了質的變化，對農田開始投入大量的外源化學物質（如化肥、農藥等），一方面成倍地提高農作物的產量，另一方面加深了農業生態系統對外源物質和能量的依存關系，導致了人類賴以生存的大氣、土壤、水體和農產品受到污染，威脅到人類自身健康和子孫后代的生存。二十世紀70年代，人類農業進入了一個全新時代，既繼承傳統有機農業的精華，又賦予其現代科技的內涵，成為各國政府和農業專家的共識，應運而生是生物復合肥料、有機無機復混肥料和生物農藥的廣泛應用，推廣測土平衡配方施肥技術，以提供優質、安全、營養、衛生、健康的有機綠色食品，滿足人類第一需要，今天人類正在創造一種有別于“傳統農業”和“石油農業”，達到人與自然協調，生態與經濟共同繁榮的“生態農業”。
我國有幾千年的有機農業基礎，完全能夠以有機無機相結合的生態型農業，回避西方石油農業的弊端，把我國傳統農業的精華與現代科技結合起來，走自己特色的農業道路，是中國未來農業發展的方向。中國傳統的有機農業有3000年的悠久歷史，哺育了炎黃子孫，創造了中華文化，在人口劇增的壓力下，已無法滿足人們日益增長的生產生活的諸多需要。由西方傳入中國的石油農業（無機農業），是在石油廉價時代產生的，確實為農業的發展做出過貢獻，但盲目地大量單用、連用、亂用化肥，已是后患無窮。聯合國糧食組織已把“生物-有機-無機”作為最佳肥料結構加以肯定，國務院把“高產-優質-高效”做為我國農業發展的戰略，并制定“有機無機相結合，用地養地相結合”的肥料工作方針。 -
中國歷代領導人都極其重視“三農”問題。建國初期，開國領袖毛澤東發起的以土地改革為中心的第一次農業革命，實現了耕者有其田，極大地調動了農民的生產積極性，農業生產有了突飛猛進的發展。十一屆三中國全會以后，改革開放的總設計師鄧小平把億萬農民，從“人民公社”的桎梏中解放出來，實行了家庭聯產承包制，再次煥發了農民的自主意識，實現了中國農業的第二次革命。如果說這兩次的“農業革命”是以改革生產關系為手段發展農業，解決國民的溫飽問題，那么，從上個世紀90年代起，中國第三代領導集體，審時度勢，為適應加入WTO的要求，提出了對農業產業結構進行深層次調整的第三次農業革命，其意義更為深刻。進入21世紀，黨中央更加重視“三農”工作，對農業實行了免稅并直補，其目的是要把中國農業引入可持續發展的道路，讓中國農產品打入國際市場，讓中國農業實現產業化，讓中國農民盡快富裕起來。
農業耕種作物，需要投入肥料。長期以來施入無機單質化肥（或施肥不當，超量施肥），使土壤存在著單一養分濃度過高，造成土壤中物相反應存量過大，易在土壤、水域中產生有害物質，如硝酸鹽類化合物……我國耕地墾殖年代久遠，加上長期只重用地不顧養地，造成耕地養分失調，地力下降，雖然耕地產出量大幅度提高，但負荷過重，耕地養分投入與產出嚴重失衡。目前，除少數地區外，全國絕大多數耕地土壤肥力不高，土壤有機質平均為1.8％左右，而歐美等國的耕地土壤有機質一般在5％--8％。且我國很少種植有養地作用的多年生牧草，近年來綠肥的面積也下降很多，加之，有機肥（如：牛、馬、豬、雞等糞便發酵）的施用量也逐年遞減。耕地質量的退化，土壤有機質含量的下降，導致了土壤保水保肥能力的降低，風侵、水侵加劇，形成惡性循環。肥料、水分流失嚴重，水、肥利用率下降。當前，我國化肥的有效利用率遠遠低于發達國家水平。國內化肥，氮、磷、鉀的投入比例為1：0.41：0.27，與合理施肥水平還有一定差距，尤其是鉀肥的投入比例較小，也是影響肥料利用率不高的重要因素。
我國農村目前人多地少，土地由于年年單靠化肥來補充養分，微生態平衡遭到破壞，土壤退化，有機質減少，地下水污染，農產品品質下降。據統計，1977-2005年我國化肥用量增長了700%，但糧食的增產幅度僅為71%，因此，土壤的保護、調理、改良、修復已成為農業能否持續發展，農民能否增產增收的一個亟待解決的大問題。而保護和修復土壤的根本措施是增大使用有機肥，合理使用化肥。有機肥是全營養性肥料，有利于平衡增加土壤養分含量，改善土壤結構及透氣保水性，改善土壤微生態系統，增加土壤有益微生物。因此，將現有的有機物資源充分利用起來，用科學的方法轉化成優質有機肥，是解決資源浪費、環境污染及改良土壤的關鍵環節。國家從2008年始，對生產施用有機肥的工廠和農戶實施了財政補貼。
我國人口多，底子薄。解放后，黨和政府花了50多年的時間，終于解決了糧食自給的難題。我國在1998年曾經自豪地宣布，中國不再是饑餓的國家，我們可以糧食自給了。所以，當時有人說“我們三年不生產糧食都夠吃”，但到了2003年，我國庫存糧食的70%—80%已經吃完了，糧食安全問題引起黨中央、國家院的高度重視。經過幾年的努力，現在略有回升。但能不能回升到我們的需求水平之上，這是黨中央和國務院領導十分關心的問題。因為我國人口還在增長，而耕地面積逐年下降。根據對世界以及中國農業形勢的分析，我國未來的農業只能依靠科技，保障食物安全、生態安全與農民增收，走現代集約化的可持續農業之路。回顧我們60年走過的路，可以看出化肥用量增長較快。這說明60多年來，中國農業走過了一條高投入、高產出、高速度、高資源環境為代價的路子。
我們解決了糧食自給的問題，但是我們付出了沉重的代價。在大力發展現代農業的今天，我們首先面臨的是資源嚴重不足，生態環境負債極高，農民收入和組織化程度非常低，科技對農業生產的支持力仍不夠等一系列問題。化肥在我國糧食增產中發揮了57%的作用，也就是說，我國糧食生產基本是靠水和肥換來的。今天，不管是氮肥還是磷肥，中國在世界上的貢獻率都超過50%，也就是說，中國現在真正是世界第一化肥生產和消費大國。而國際上的化肥在90年代中期以后，增長速度下降，我國化肥總量現在超過了西方國家，還呈大幅度增長之勢。我們預測，未來全球60%的化肥由中國生產。化肥是一個高耗能、高資源環境代價的產業，西方把很多化肥廠都關掉了，現在60%的化肥要由中國來生產。為了中國的可持續發展，我們不應該需要這么大的化肥產業，但為了保障糧食安全，我國化肥產業又必須保持發展。
我國是擁有13億人口的大國，90年代美國的Brown先生及西方的一些專家對21世紀中國能否自己養活自己，提出了質疑。這是基于中國在工業化開始前已有龐大的人口壓力，而耕地面積又隨工業化的進程在逐年減少，土壤質量隨掠奪式的耕作在不斷退化提出來的。到2050年，我國人口將達到15-16億，按人均消耗糧食450kg計算，屆時約需提供7.2億噸。21世紀我國的糧食安全問題，依然是各級政府高度重視問題。解決的辦法，靠擴大耕地面積增加糧食產量已不太現實，唯一可走的路就是改良土壤，有機無機配合施肥，保持和提高地力。Brown先生發表的《誰來養活中國》一文，引起全世界的所謂“中國威脅論”。他的觀點是，當時中國因為耕地下降難以養活自己，將要在全世界范圍購買糧食。中國經濟發展迅速，在全球大量買糧食會造成糧價大漲，那些非洲國家很窮，因而會買不起糧食，以致全世界饑餓的人口會更多，所以中國威脅到世界穩定。中國政府與他經過10年辯論，表示我們可以采取政策，讓耕地面積不下降。10之后，他發表另一篇文章，說“你們即使采取世界上最嚴格的保護政策，還是養活不了自己”。為什么？他說，你們水資源短缺，而肥料的生產糧食的潛力已經達到了極限，再增加施肥也不能增產，那你們糧食從哪里來？他認為，中國還是養活不了自己。
近年來，我國化肥用量一直在大幅度增長，但糧食總產近10年沒有大幅度的增加。比較1977年—2005年，我國化肥使用量增長了700%，而糧食增產71%，同時，種植面積下降了13%。很明顯，我國化肥用量增幅確實很大，但是農作物產量卻沒有相應增長，我們的養分效益持續下降，資源環境問題越來越突出，環境污染非常嚴重。濫施肥料到底多嚴重？通過對全國1333個實驗地調查，發現氮肥利用率平均27.5%，比80年代有所下降；磷肥利用率也有所下降，鉀肥利用率略有下降。由此看出，我國糧食作物肥料利用率呈明顯下降趨勢。我們再算一下養分效率，發現養分用量急劇上升，但是單位養分生產的糧食產量大幅下降。我國在國際上屬于“高投入低產出”狀況，產出低于印度，遠遠低于日本、韓國，而我們的投入量在全世界最高。為什么?原因就是，施肥不合理，尤其是在高產地區，施用的單一養分嚴重過量。華北平原對小麥、玉米做了大量調查發現，以1公頃小麥用250公斤的氮肥作為標準（在歐洲一般都是180公斤），發現90%—92%的農戶施肥過量。
美國還有一位教授發表了《施肥到死》一文，其中有一句話說“中國一直沒有減少氮肥用量的打算，甚至非常堅決地強調還要增加氮肥的使用量，因為中國需要糧食”。美國一位著名教授做了一個實驗，每年每公頃耕地沉降10公斤氮，經過20年后，25%的物種沒有了，尤其是雙子葉植物都會死亡。所以英國議會通過了一個法律，規定英國的氮肥沉降量不能超過20公斤。中國的沉降量是多少?華北平原每公頃是60—80公斤，作物能不死嗎?經過20年的大量施肥，土壤里養分大量累積。我們對華北平原140個農戶調查發現，每公頃累積氮280公斤，相當于一季作物需要200多公斤，土壤里面就累積了280公斤。當然，并非所有地區的耕地都有這么高的累積量，但從被調查地區可以看出，全國整體上存在養分過量的問題。
我們施肥不是根據作物的生長規律來施肥，就像我們養孩子一樣，不是按孩子的生長規律，而是在孩子很小的時候，就把他一輩子要吃的食物喂進去了。我們一次性把作物所需60%—90%的肥料全部施進去，但那時候作物所需養分非常少，這時就會發生抑制作物生長的情況。我們在玉米上發現，施肥太多，苗反而長不起來，少施肥反而長得更好。
高效施肥的出路在哪里？必須考慮所有的養分資源，必須進行綜合管理。現在不是養分不夠，而是養分分配不合理，造成肥料養分沒有發揮他的潛力。土壤里累積的養分沒有利用，更沒有把環境里的養分考慮進去；化肥用量大幅增長，但作物產量沒有大幅度增長。要采取積極的政策措施，用好所有的養分資源，減少環境的污染。采取多學科的手段，同時提高養分效率與作物產量。我們的目標是：作物高產、養分高效、環境安全。在改革開放的前十年，我國化肥施用量從每公頃100公斤增加到183公斤，糧食產量躍上一個臺階，從每公頃3噸增長到4噸。最近12年，化肥用量增加了100公斤，但產量僅增加0.3噸。下一步要增加到6噸，靠施肥還能實現嗎？我國現在1公斤養分生產27公斤糧食，法國1公斤生產87公斤糧食，美國1公斤生產47公斤糧食。首先土壤質量要優良，要保證在干旱、病蟲害的情況下，保持穩產。
“即使不施用任何肥料，也可以獲得一定的收成”，這是由于土壤本身具有肥力。土壤肥力的狹義定義，就是土壤供給作物所必需養分的能力。而廣義的土壤肥力概念，則包括土壤的水、肥、氣、熱等諸多因素，是在綜合觀點基礎上對土壤肥力的認識。與施肥直接有關的土壤養分，在肥料試驗中，不施肥處理的產量，即表現為該地塊的土壤肥力，也是土壤對產量的貢獻。在此基礎上增施肥料，可提高單位面積產量50%左右，也就是施肥處理產量的1/3是施肥增加的，是肥料的作用或肥料的貢獻，其余2/3是土壤肥力的作用或土壤的貢獻。由全國化肥試驗網的多年多點的肥料長期定位試驗結果計算，幾種主要糧食作物從土壤和肥料中吸收的養分：水稻約為3∶2，玉米約為1∶1，冬小麥約為2∶3。前人曾測定水稻吸收的養分中，來自土壤的部分氮占58%～82%，磷占37%～83%，鉀占55%～59%。總之，作物在施肥的情況下，吸收的氮、磷、鉀養分仍有一半或一半以上來自土壤，其余部分來自肥料。可見土壤是植物養分的主要來源，土壤肥力的高低是施肥的重要依據。
土壤中養分的總量與一季作物的吸收量相比，可說十分豐富。以我國中等肥力的土壤為例，其中養分如果能全部被作物吸收利用，在每畝年產500千克的情況下，氮素可利用15年～30年，磷素30年～45年，鉀素140年～300年。實際上土壤中貯存的養分只有一小部分能被作物吸收利用，這就涉及到土壤中養分的形態及其對作物的有效性問題。土壤養分分有機形態和無機形態，按其對作物的有效程度，又可分為三種類型：①速效養分：大多是無機形態，以離子形式存在于土壤水中稱水溶性養分，或者吸附在土壤膠粒表面稱交換性養分。這兩種養分極易被作物吸收利用，稱為土壤速效養分或有效養分。②緩效養分：它們主要存在于容易分解的有機物中，也存于一些結構比較簡單的礦物中。這類養分不溶于水，也不能被作物直接吸收利用，但在有機物或礦物分解過程中得以緩慢釋放出來，供作物吸收利用，是土壤速效養分的補給來源。③難溶性養分：以無機態為主，也包括一些結構復雜的有機物。如磷礦石中的磷，正長石中的鉀，腐殖質中的氮等，它們均不溶于水，不能被作物直接吸收利用，只有在長期的風化過程中，方可逐步釋放出來，可看作是土壤養分的儲備。速效養分、緩效養分和難溶性養分之間沒有絕對的界線，可以在一定條件下相互轉化。向速效養分轉化是土壤養分的有效化過程，反之，是無效化過程。速效養分占土壤養分總量的比例很小，土壤有效氮只占土壤全氮的5%以下，速效磷、鉀只占3%～5%，速效微量元量錳、鉬、鋅、硼也只占總貯量的2%～10%。因此，土壤養分的總量雖然很大，但有效性不高，是作物常感養分不足須要施肥的一個重要原因。
我國土壤中養分的分布有其規律性。根據前人的大量研究和第二次全國土壤普查(1979～1994)的結果。總的情況可歸結為普遍缺氮，大部缺磷，部分缺鉀和微量營養元素。近年由于氮、磷養分的投入超過作物吸收的數量，土壤磷素有明顯積累，缺磷的耕地面積縮小；而鉀素投不足，隨作物產出的鉀大于投入，消耗了土壤中的鉀，因此缺鉀的耕地面積擴大。中、微量營養元素也是產出多，投入少，缺乏的面積有擴大的趨勢。土壤氮素的90%以上存在于有機物中。一般認為土壤有機質＞2.5%為高，1%～2.5%為中等，＜1%為低。根據土壤普查資料，我國耕地土壤有機質＜1%的面積占25.9%，1%～2%之間的占38.25%。因此，土壤氮素含量也普遍較低，施用氮肥一般都有明顯的增產效果。施用磷肥的效果與土壤速效磷含量的高低有密切關系。根據土壤普查資料，我國耕地土壤速效磷( P)＜5毫克/公斤的嚴重缺磷面積占50.5%，速效磷5～10毫克/公斤需要施用磷肥的面積占31.0%。其中又以黃淮海平原和西北地區土壤缺磷比較嚴重，施用磷肥有良好的效果。我國土壤鉀素含量有南低北高，東低西高的明顯分布規律。土壤速效鉀( K)＜100毫克/公斤的耕地面積占47.1%，但在華南地區占83.5%，而西北地區只占7.7%。因此，在南方施用鉀肥的效果好于北方。我國缺鋅、錳、鐵的土壤主要為北方的石灰性土壤。缺硼的土壤有兩大片：一片在東部和南部，包括磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤和黃潮土；另一片為黃土母質和黃河沖積物發育的土壤。黑龍江的草甸土、白漿土也往往缺硼。缺鉬的土壤也有兩大片，一片在南方的赤紅壤和紅壤地區，因土壤酸性，有效鉬含量低；另一片為北方黃土母質發育的黃綿土、土婁土和褐土，缺鉬的原因是母質含鉬量低。我國多數土壤含銅豐富，只有長期淹水的水稻土和草炭土可能缺硼。我國南方高溫多雨，土壤中的硫、鈣、鎂容易淋失，土壤中含量較北方低，是容易發生缺乏中量營養元素的地區。但是，即使在含鈣十分豐富的石灰性土壤上，由于作物吸收、運輸和分配的問題，仍然可能出現缺鈣。
農業施肥應以“四維結構”多元配位肥料為主。“四維結構”肥料，是以微生物菌肥、高質有機肥、調理改性肥、中性微量元素肥（有機肥、無機肥、礦物質肥、微生物菌肥）構成，是“綠色生態”型肥料。這種新肥料符合農作物的生長規律，適應土壤生態環境的自然規律。它不單是農業田間施肥操作的方式方法，而且涉及今后肥料企業生產肥料品種結構調整、產品換代的問題，是未來農業用肥的發展方向。
農業耕種作物，需要投入肥料。長期以來施入無機單質化肥（或施肥不當，超量施肥），使土壤存在著單一養分濃度過高，以致造成土壤中物相反應存量過大，易在土壤、水域中產生有害物質，如硝酸鹽類化合物……。這些未被作物吸收的肥料養分隨水域的流動進入江河湖泊，產生水體富養成分，不僅污染水源，使水生雜草滋生，破壞了生態環境的平衡。在施肥量日益增長下，土壤結構中有機質比重下降，保水、供肥、通透能力和性能變差，板結嚴重，水土流失，生態失調。
我國人多地少，年年單靠化肥來補充養分，微生態平衡遭到破壞，土壤退化，有機質減少，地下水污染，農產品品質下降。因此，土壤的保護、調理、改良、修復已成為農業能否持續發展，農民能否增產增收的一個亟待解決的大問題。而保護和修復土壤的根本措施是增大使用有機肥，合理使用化肥。有機肥是全營養性肥料，有利于平衡增加土壤養分含量，改善土壤結構及透氣保水性，改善土壤微生態系統，增加土壤有益微生物。因此，將現有的有機物資源充分利用起來，用科學的方法轉化成優質有機肥，是解決資源浪費、環境污染及改良土壤的關鍵環節。
我國耕地墾殖年代久遠，加上長期只重用地不顧養地，雖然耕地產出量大幅度提高，但負荷過重，耕地養分投入與產出嚴重失衡。目前，全國絕大多數耕地土壤肥力不高，有機質含量偏低，耕地土壤有機質平均為1.8％左右，旱地僅為1.2％左右，而歐美等國耕地有機質一般在5％—8％。且我國很少種植有養地作用的多年生牧草，近年來綠肥的面積也下降很多，加之有機肥（如：牛、馬、豬、雞等糞便發酵）的施用量也逐年遞減。耕地質量的退化，導致了土壤保水保肥能力的降低，風侵、水侵加劇，形成惡性循環。肥料、水分流失嚴重，水、肥利用率下降。我國化肥的有效利用率一般為：氮肥30%左右，磷肥15-20%，鉀肥40-50%，遠遠低于發達國家水平。國內化肥氮、磷、鉀的投入比例為1：0.41：0.27，與合理施肥水平還有一定差距，尤其是鉀肥的投入比例較小，也是影響肥料利用率不高的重要因素。
我國各類土地資源的絕對量雖然很大，但人口與土地資源的矛盾十分突出，人均耕地面積只有世界人均量的1/4、美國的1/7、印度的1/2；人均草地面積不到世界人均量的1/2；人均林地面積為世界人均量的1/8。我國農業后備土地資源嚴重不足，全國耕地面積為13000萬hm2，其中水田2900萬hm2，占22%；“望天田”400萬hm2，占3.4%，水澆地2200萬hm2，占16.7%；旱地7400萬hm2，占56.8%；菜地200萬hm2，占1.1%。我國耕地資源總體質量不高，高產田比重小，中、低產田比重大。
