氮和磷是限制作物生長的主要養分。綠色革命以來，氮磷主要以無機肥（化肥）的形式支援糧食生產。然而，因為過度使用化肥，帶來了減少生物多樣性的生態問題和土壤酸化等環境問題，尤其是作物對逆境災害的適應性隨氮肥施用量增加而降低。例如小麥生產上氮肥施用量和高溫對產量的影響。

保持土壤中肥料均勻分佈。

氮肥。氮肥多，根系會被刺激生長，地上部生物量多（下圖左）。氮肥少，會刺激根系生長，迫使其去土壤中找尋滿足其自身對氮素的需求，而地上部生物量就會減少（下圖中）。在普通情況下，我們農田土壤中的氮素不是均勻分佈的，像下圖右邊的生長環境，植物根系一部分在氮少的土壤中，一部分在氮素多的環境中，這樣的結果，將會減少地上部的生長量但同時，不會刺激氮素少的土壤中的根生長，而是增加了氮素多的土壤中的根系生長。所以，減少作物對化肥的依賴性，提高作物的產量，整地施肥是關鍵，要保證土壤裡的氮素均勻分佈。

磷肥。植物也會根據磷的變化調整根系結構。高磷環境根系與地上部生長與高氮相似。低磷條件下，抑制初生根生長，促進側根和根毛伸長（下圖）。但是跟系統的總長度保持不變。這主要是因為，氮素在土壤中以硝酸根離子形式存在，而磷素在土壤中以磷酸根形式存在，硝酸根移動性強，而磷酸根移動性低，且主要分佈在表土層。

充分利用土壤微生物。

共生細菌可以透過固氮作用促進根系吸收氮。豆科植物與糧食作物輪作，根瘤固氮增加土壤中的氮素，支撐糧食作物對氮素的需求。根瘤共生(RNS)是一種高效的固氮系統。叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi）已經被科研人員廣泛證明，促進植株對養分的吸收利用，提高生產力。

在實際的作物生產中，氮和磷的有效性並不是決定植物產量的唯一因素。其他因素，如光、水、其他營養物質以及病蟲草害，都決定了植物光合產物的形成與分配。這些複合因子也同時決定著植物對氮和磷的有效性，及微生物固氮固碳作用的相互協調機制。植物對水分的高效吸收利用也受到氮肥有效性的調節，而水分脅迫體內激素的變化，進而引發次生代謝物的變化，直接或間接影響根系對硝酸根離子和磷酸根離子的反應。通常植物在營養缺乏的情況下，會求助於微生物，微生物透過與營養有效性的發育性適應，來幫助植物獲取營養。氮和磷對全球糧食生產至關重要。儘管科學家們對作物如何利用其營養元素的理解已經有所提高，但在實際生產中，我們仍然距離充分挖掘作物的光溫產潛力還相差甚遠。環境友好，生物的多樣性，無疑對我們作物的生產力是持續性有益的。

在高投入，高產出農業生產的今天，科學家們仍然繼續精準掌握作物自身的生理生態特性，作物與環境因子相互作用的同時，用科技支撐農業生產，減少化肥過渡使用，維持生物多樣性，為農業生產增加驅動力。

化肥在農業生產過程中應用相當廣泛，化肥的大量使用，利和弊就凸現出來了。一方面是使用化肥可大幅度提升農作物產量，這是利的一面。但另一方面，化肥對農業生態環境產生惡劣影響，這是弊的一面。鑑於此，我們就得找到辦法，既少用化肥，又能保豐收，不減產，平衡使用化肥的利弊關係。

我們先來了解化肥對農業生態環境的影響。主要表現在以下幾個方面：

1.對土壤結構的影響，長期過量的使用化肥，極易導致土壤酸化，同時還會殺死土壤中的蚯蚓、微生物等等，導致土壤中的營養成分大量流失。

2.對水源造成的影響，在農業生產過程中，長時間的大量使用化肥，將直接導致地下水硝酸鹽汙染。化肥在進入到土壤中之後，一部分會被農作物所吸收，另外一部分將直接被土壤吸附，剩餘的一小部分會滲透至地下，進而直接造成地下水汙染。

3.降低農作物品質，就像我們說的飼料雞，飼料豬等，化肥好比是飼料一樣的道理。

那麼我們如何來減少對使用化肥的依賴呢？可以從以下幾個方面來做：

1.對施肥技術進行改善。

在中國的農業生產中，化肥應用效率低，流失嚴重。為避免這個問題，必須對施肥技術進行改進，可以採用混土深施技術、粒肥深施技術、有機無機合理混合施肥技術等等，目的是提升肥料的應用效率。

2.對肥料進行合理搭配，選用多鍾複合肥。

在實際農業生產過程中，要對有機肥和無機非進行合理搭配，不能過分重視其中一種而忽視另一種。所謂“複合肥”，即包含2種以上元素的肥料。複合肥料在具體應用的過程中，具有汙染小、高效、便捷等優勢特徵，因此，在近年來的農業生產過程中應用十分廣泛。

3.有機肥和無機肥的結合

在農業生產中有機肥料是重要的肥源，在改善農作物品質、提升農作物產量等方面發揮著無可替代的作用。有機肥還可對土壤結構進行改善，提升肥料應用效率，在應用土地的同時，達到涵養土地的目的。

4.積極應用微生物肥料

土壤中的綠肥和有機物在未經分解的狀態下，一般不能直接應用，因此，微生物也就成為了較為關鍵的中轉機構，透過微生物實現分解，最終產生可溶性物質，為農作物應用提供便利條件。不同的土壤性質，其內部含有的微生物數量和種類也會存在較大差別，為此，一般可透過人工的方式對土壤環境進行改善，從而達到增加微生物數量和群落的目的，提升土壤囊肥力，促進農作物健康生長。

綜合來看，在農作物生產過程中，肥料的應用有利有弊，化肥雖然可促進農作物增產增收，但卻會對農業生態環境造成一定的汙染。為此，中國在今後的農業生產過程中，應該對各種肥料進行合理應用，並要積極推廣現代化先進技術和工藝，最大限度的提升肥料的應用價值，以便減少化肥在農業生產過程使用量。