农作物的生长消耗了农业土壤中氮、磷等养分，此外为了能够更好的保证农业生产也要一直补充养分。农田施肥是给农作物供应养分的主要途径，但这样的形式使得进入地球生物圈的氮、磷含量成倍增加。虽然这种投入能保持全球农作物产量满足人口增长的需求，且能加速农村经济发展。但是，农业的肥料污染使我们付出了惨重的环境代价，这这中间还包括水质的下降，海洋ECO的富营养化，光化学烟雾的威胁，以及二氧化碳造成的全球温室效应的加剧。
我们通过对不同农业系统的分析能够找到农业营养失衡问题的解决办法。现就以下三者为例：肯尼亚西部的低投入玉米农业体系，中国华北地区的高投入小麦和玉米的复作物体系，以及美国中西部的玉米-大豆循环作物体系。与世界别的地方不同，撒哈拉以南非洲地区的玉米产量多年没有明显增长，而且有2.5亿人口处于长期的食物缺乏状态。大多数地区的农业养分投入并不能够满足对土壤中养分流失的补充。例如，在肯尼亚Siaya地区的90个小型农场中，化肥中氮肥的投入低于农作物的生长所需量，而维持这种体系所依靠的是不断榨取土壤中的养分，以致这些曾经肥沃的土壤现在贫瘠不堪。
与之相比，中国的农业产量自1975年开始就迅速增长，而且许多地区达到了单位面积的粮食产量翻番。为保障粮食安全，中国在化肥使用中的政策导向作用是促使粮食产量提高的重要的因素，许多地区的化肥投入量远远超出美国和北欧，因此导致过多地化肥流失到环境中，影响了水和空气的质量。
从20世纪40年代开始，密西西比盆地氮、磷肥料的增加也带来了粮食产量的提高。从1970年到1995年，肥料的施加量远高于农作物的需要量，也同样造成了淡水域和墨西哥海湾沿海水域的富营养化。
与之相比，中国华北平原地区化肥的投入量明显过多。其实氮肥的使用量如果减半的话也并不可能影响粮食的产量和质量。在墨西哥的密集型小麦农业体系中化肥的使用量同样过剩。在这些地区，减少化肥的投入量对农业经济、环境都是有益的。然而，仅仅这些措施并不能阻止环境的破坏，这和密西西比盆地以及北欧的农业养分流失造成的环境破坏同理。这些农业体系还需要针对环境问题采取进一步的措施，而且一些潜在的、有效地方案和实践已被应用。其中一些措施（例如确定更恰当地施肥时间和位置，改种畜牧饲料作物，保护和恢复河岸植被带）现在就可以实施。当然，除此以外还需要更有效的农业措施。
农业体系在提高粮食产量的同时也要重视土壤质量和肥力状况。一旦粮食产量达到一定的要求，就要更加重视农业体系的别的方面，例如对水和空气的影响，对生物多样性的影响以及对人类生活和健康的影响，还有就是生态和农艺流程。
在农业系统中对农作物养分进行调控的限制条件是缺乏详细的，能够把养分的各种投入和流失途径进行量化的农田施肥预算。中国和欧盟已经加入了一项整合型生物地球化学研究项目，此研究会提交有关营养平衡及其影响的政策相关性信息，而美国等许多国家加并未参与此项目。
农业系统并非只能在产量不足和养分过剩两者中选其一。然而，大多数国家农业部门缺少对于适当改变农业生产方式所产生的结果的有效评估手段，也没有实施对于采取营养节约型生产方式和实践的激励政策。如果不采取这些措施，很难在不危害人类健康和生态环境的前提下维持和发展现代农业体系。
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