化肥在我国推广已有半个多世纪的历史，对农业生产发展起着举足轻重的作用。没用化肥，我国的粮食产量可能要减少三分之一的产量，甚至更多。然而，在生产和试验中人们发现，化肥的增产作用在不断降低。如上世纪60年代，每公斤化肥平均增产粮食20～22公斤；到70年代平均每公斤化肥增产粮食8～10公斤；80年代至90年代平均每公斤化肥增产粮食7～9公斤；目前每公斤化肥平均增产粮食5～8公斤。造成化肥增产作用降低的主要有如下几个原因：
1、营养失衡。作物正常生长，目前公认的必须营养元素至少有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、氯、铁、硼、锰、铜、锌、钼等16种。随着研究的深入，可能还有更多的新元素加入到必须营养元素的行列。例如，大量研究证明，钠、镍、硅也是植物正常生长离不开的。植物对各种营养元素所需的量虽然差异很大，但每种元素的作用是等同的。这就好比一个有若干木条做成的水桶，虽然木条的宽度不同，但起的作用同等重要，去掉任何一根木条，木桶都盛不了水。在化肥施用的早、中期，农业以农家肥为主，农家肥的特点是氮、磷、钾三大元素含量较低，但其它中、微量元素含量丰富而全面，限制产量的是大量元素，因此施大量元素增产幅度大。随着大量元素增施，农家肥用量越来越少，还有农作物的产量越来越高，从土壤中掠夺去的中、微量元素越来越多，又不重视中、微量元素的补充，中、微量元素成了增产的限制因素。这就像一只木桶，决定盛水多少的不是最高的木条，而是最矮的木条。虽然加高木桶一侧高的木条，倾斜木桶可以增加一点水，但矮的木条不增加，盛水量的增加会越来越少。在全国18亿亩耕地中，约50%土壤缺钙、镁等中量元素，40%以上的土壤缺硼，20%以上的土壤缺锌，缺锰、铁、铜的面积分别占10%、5%、1%。
解决营养元素失衡问题，除测定土壤有针对性补施所缺营养元素外，关键是要增施农家肥，农家肥有机质丰富，营养全面，不管已确定的和未确定的必须营养元素都有。从发达国家农业来看，也十分重视有机肥的使用。例如，欧盟肥料养分比例是化肥49%、有机肥49%、城市垃圾及废料2%；美国肥料养分比例为化肥68%、有机肥32%。因此，在化肥充足的今天，农家肥的作用不容忽视。
2、化肥利用率低。在使用化肥的中、早期，化肥用量少，农民施肥后赶紧覆土，这样施肥大大减少了挥发、地表冲洗，利用率高。随着化肥用量的加大及机械化程度的提高，除底肥埋入地下外，追肥多以撒施地面与浇水相结合的方式使用，这就造成挥发、流失量增大，利用率降低。我国化肥当季的利用率氮肥约为30%～35%，磷肥10%～20%，钾肥30%～50%。因此，施肥后覆土是提高肥料利用率的有效方法。
3、盲目施肥。作物生长所需的营养元素的种类大致相同，但不同作物对不同营养元素的嗜好不同。换句话说，有些作物对这种元素需要量大，有些作物对那些元素需要量大。例如，豆科、十字花科作物对钼需求量大，薯类对钾需求量大，豆科、薯类需磷多，花生、大豆、向日葵等对硼需求量较大，等等。然而，农民在施肥时，往往不分农作物类型和需肥量施肥，而是论袋子用肥。如，种小麦每亩用一袋子二铵，种薯类也是一袋子二铵。这样有些作物“吃不饱”，有些作物“吃不了”，吃不了的大部分就浪费掉了。过去产量低，化肥用量少，这种缺陷不明显。随着产量的提高和土壤中营养元素的失调，盲目施肥的弊端越来越明显。从使用化肥以来，农民一直都在盲目施肥。解决这一问题的最佳方法是根据所种植的作物，测土配方施肥。实践证明，测土配方施肥可提高化肥利用率5%～10%，增产率10%～20%。
4、土壤肥力下降。土壤肥力是指在作物生长的各个时期，及时为作物供给和协调所必需的水、肥、气、热等生活条件的能力。土壤肥力高低与土壤中腐殖质含量密切相关。土壤腐殖质是土壤中有机物在微生物的作用下多年形成的一类物质。土壤腐殖质含量多，土壤团粒结构就好，土壤供给植物生长所需的水、肥、气、热等的能力就好。在好的土壤结构条件下，施入的肥料可以被很好的“储存”，当植物生长需要时，随时提供给植物。反之，施入的肥料，大部分要么被固定，要么流失，植物需要时得不到及时供应。自上个世纪80年代末以来，我国农业有机肥的使用量在不断减少，有些地方自90年代中后期基本不施有机肥，土壤肥力在不断下降。在土壤肥力不断下降的情况下，化肥的增产作用不断降低也就不足为怪了。
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