肥料(化肥和有机肥料)是农业发展必不可少的物质基础。但肥料特别是其中的氮素和磷素是一把“双刃剑”，肥料使用不当已经导致了严重的环境污染。
一、化肥施用不当会加剧环境的污染
所谓化肥污染，主要是指氮肥污染。从施肥技术角度看，施肥不当，如一次性施氮素过多，并且与磷、钾比例不当，植物一下子吸收不了。同时，又因氮素的流动性大，不易在土壤中驻留，随水流走，从而造成严重污染。主要有：
1、地下水污染
天然地下水是洁净的，含氮量极低，远低于我国饮用水含纯氮20 mg/L的标准。然而，在长期使用氮素化肥的地区，地下水含氮量在逐年增高。据调查，北京地区地下水中硝酸盐含量持续升高，其增长速度达每年1.25 mg/L，污染面积已在3 000 km2以上。据中国农业科学研究院提供，凡施肥量超过500kg/公顷的地区，地下水的硝酸盐含量都超过饮用水标准，硝酸盐污染不仅发生在浅层地下水，而且已经进入深层地下水。
研究表明，饮用水和食品中过量硝酸盐会导致高铁血蛋白症，同时有致癌危险。我国许多地区地下水和饮用水硝酸盐含量已经超标。例如，对京、津、唐地区69个乡镇的一项调查表明，地下水和饮用水1/2以上超标。
2、湖泊污染
我国的许多湖泊都已发生富营养化，特别是一些湖泊“藻华”现象频发，水体富营养化已成为一个重要的环境问题。据统计，我国130多个大中型湖泊已有60多个遭遇富营养化问题，根本原因在于过量氮、磷的迁移。我国的湖泊中氮磷的来源可以分为：农田面源、人粪尿排放(生活污水)、养殖业牲畜粪尿排放、工业污水排放以及降雨中的铵。这当中，来自农田的氮、磷占据了相当比例。例如，山东南四湖来自农田的氮、磷分别为35％和68％，云南滇池分别为17％和28％。
3、江海污染
据1997～1998年长江干流大通站的观测结果，江水的可溶性无机氮和磷的含量呈上升趋势，并与流域的化肥施用量变化趋势相一致。1998年夏季洪水期间，通过长江大通站向下游输送的氮、磷总量高达约80万吨和8万吨。其中可溶性无机氮和生物有效磷的比值远高于浮游植物生长的限制值。因此，化肥消费量的增加，以及由此引起的农田氮素损失量和人畜粪尿排放量的增加是导致江河向近海输送氮磷总量增多的主要原因。近十多年来，渤海水体中无机氮浓度年递增18％，活性磷酸盐浓度年递增2％。在一次对532条河流的调查中，有436条受到铵态氮污染， 60 %的水总氮超标。
4、空气污染
N2O(氧化亚氮)是排在CO2和CH4之后的三大温室气体之一，其排放量与化学氮肥的施用量紧密相关。N2O具有促进气候变暖和破坏臭氧层的双重作用。我国氮肥的年使用量占世界总量的约30％，因此，N2O的排放量受到世界关注。我国农田N2O的直接排放量，1990年估计为28.2万吨，1995年增至33.6万吨，主要来源于旱地和氮肥。
5 、土壤污染
长期施用氮素化肥，会使土壤酸化和板结，降低生产力，并活化重金属元素，如镉、汞、铅、铬、铝等，增加他们在土壤中的活性。如施硫酸铵、氯化铵、氯化钾等酸性肥料都容易引起土壤酸变。我国广州、皖南水稻土pH值下降较快，3年内在0～20 cm土层下降0.4，20～40 cm土层下降0.8。贵州省烟草土壤上用硫铵肥试验2年，pH值下降0.4～0.8，都出现了土壤酸变的不良影响。
二、通过蔬菜积累危害健康
蔬菜容易累积硝酸盐，同时，不同蔬菜间硝酸盐含量也不同，这是蔬菜间的基因差异所致。我国对一些城市的蔬菜硝酸盐含量的调查结果为：根菜类>绿叶菜类>瓜类>茄果类；不同部位的蔬菜，其硝酸盐含量也不同，一般为：根>茎>叶柄>叶。从国内外的调查情况看，蔬菜中硝酸盐的含量(NaNO3计)水平大致为：叶菜类为1 000 mg/kg，其中菠菜含量很高，达数千mg/kg，茄果类数百mg/kg，根菜类2 000 mg/kg左右。
施肥是影响蔬菜硝酸盐含量的重要途径。国内外研究表明，施肥不当将明显增高蔬菜中硝酸盐的含量。所谓不当，即指：①肥料中元素不平衡；②肥料的有机与无机物料不平衡；③氮素过量，包含有机氮和无机氮。
元素不平衡，是指偏施氮素化肥，缺乏磷、钾和微量元素。不平衡的结果为：施氮素越多，蔬菜硝酸盐含量越高，两者有很好的正相关。有关研究还表明，缺磷比增氮更易引起硝酸盐的增加。钾有助于绿叶蔬菜把氮素转化为谷氨酸。适量施加钼、锰、硼、钴等微量元素，有利于蔬菜把硝酸盐降到较低水平。
其实，硝酸盐对健康有害早见报端。根据Fine等人1977年报告，取食烹调过的腊肉和菠菜后30 分钟，即在人体血液中检出了致癌物二甲基和二乙基亚硝胺。流行病学揭示，食管、胃等消化道癌病发生率与区域性环境中硝酸盐含量高低有密切关系。如王珊龄在江苏扬中县调查资料显示，该县过量施用无机和有机氮肥，使鲜青菜硝酸盐平均含2334mg/kg，最大值5 495 mg／kg，该地人体摄入硝酸盐比推荐值高2.1～2.4倍，癌症发病率比正常地区高7倍。许多研究还证明，进人人体的硝酸盐主要是摄入蔬菜而不是饮水。据报道，人体摄入的硝酸盐81.2％来自蔬菜，荷兰人每天摄入的硝酸盐75％来自蔬菜，只有10％来自饮水和其它饮料。
三、化肥施用中的误区
1、肥料施用过滥
中国农业大学教授张福锁的课题组在山东调查时发现，该省的大棚蔬菜，大多数农民相信“多施肥，多产出”，施用大量有机肥还嫌不够，呼和浩特无机肥添加量竟然高出推荐量的2~5倍。寿光市每年从蔬菜大棚中流失的氮素就高达2.33万吨，足以污染23.3亿m2地下水。
2、肥料施用方式不当
常为“促早发”而在作物生长早期大量表施或浅施氮肥，这一部分氮肥的利用率低而损失率则高。此外，氮磷钾施用比例不协调，钾肥比例偏低，以及氮肥中易挥发损失的碳酸氢铵所占比例较大等也是造成氮肥利用率低和损失率大的重要原因。因此，改进施肥技术，减少农田中氮肥的损失和残留，是提高氮肥利用率和增产效果的基础。
农业生产中氮肥利用率低所造成的经济损失及对环境的污染是世界性问题。中国人多地少，粮食生产的压力大，为提高产量大量施用氮肥，所引起的环境污染目前已显得尤为突出。2000年无机氮肥施用量超过2 400万吨，占全世界用氮总量的30％左右。据介绍，中国已有17个省氮肥平均施用量超过国际公认的上限225 kg／公顷，1999年福建、湖北、广东、上海、江苏、山东、安徽7省市平均每公顷无机肥用量超过360 kg(其中60％以上是氮肥)，在集约种植区，年无机氮肥用量通常在500 kg N／公顷以上。大量研究结果表明，中国农业生产中氮肥的当季利用率(差减法)仅为30％～35％，但在发达国家可达到70％～80％。
农业生产中氮损失极易造成硝态氮对地下水的污染和氮氧化物挥发所引起的温室效应。欧共体于1980年通过了一项饮用水指标的法令，其中限定每升饮用水不超过50 mg的硝态氮含量。然而，中国目前面临着氮肥超量施用对地下水的污染日趋严重的问题。据中国农业科学院土壤肥料研究所在北京、天津、河北、山东、陕西等地的600个地下水样的调查结果显示，约46％的样点地下水硝酸盐含量超过欧盟标准(50 mg NO3--N／L)，最高达到500 mg NO3--N/L，集约化蔬菜种植地区的地下水超标率远高于其它地区。这些局部调查数据虽不能评价中国地下水、饮用水中硝酸盐含量的整体情况，但结合中国近20年来无机氮肥施用情况，足以表明中国某些地区的地下水正在面临着被硝酸盐污染的严重威胁。国外的研究表明，根据土壤的性质和结构及当地的气候，硝酸盐转移到地下水所需的时间不等，有些地区可达20年。换言之，由于现在大量施用氮肥，将会使10～20年后地下水硝酸盐污染程度更为严重。
据预测，到2030年，中国耕地面积将减少7％，而人口将增加32％。这就需要通过进一步的农业集约化提高粮食产量。预计中国需要在未来30年内提高粮食单产60％～80％。不少中国专家学者仍然建议为提高粮食单产需进一步增加氮肥的施用量，甚至有专家预计未来30年提高粮食单产60％～80％将导致氮肥的用量在目前的基础上翻一番。显然，中国现在存在着过分强调化肥具有增加作物产量的作用，而忽视了施用化肥过量特别是接近甚至超过现有土壤环境的最大容量和作物最高产量施肥量时，往往会导致产量递减，农作物经济效益下降。在一些过去施肥量较高的西欧发达国家，近年来化肥消费量逐年下降，而作物单产呈持续增长趋势。这表明，发达国家是通过实施环境保护条件下的养分资源综合管理生产技术，以科学施肥、提高养分利用率来实现高产、优质和保护生态环境的目标。中国需要借鉴发达国家的经验，以便建立切实可行的法律法规保护农业环境，研究提出氮肥的最佳施用和管理方法。