土壤作为地球重要的皮肤，地球上所有的生命都依赖于她的存在。她为植物的根系提供固定场所，为植物生长提供营养，是维持人类生活的主要支撑系统。植物除了从土壤中吸收水分以外，还要从中吸收各种矿质元素和氮素以维持正常的生理活动，其中氮素是植物需求量最大的矿质营养元素。“庄稼一枝花，全靠肥当家”，所以，农田土壤施用氮肥是一项基本的农业措施，氮肥对于增加作物产量、提高作物品质具有重要的作用，也是需要量最大的化肥品种。虽然氮肥有助于农产品产量的提高，但过量施肥会对植物生长造成副作用，还会给全球生态环境带来压力，造成环境污染。
氮肥对于植物——过犹不及
氮是植物体最重要的营养元素之一，是植物体内氨基酸、蛋白质及进行光合作用的叶绿素的重要组成部分，可以促进植物的叶面生长，使植物叶色更绿、枝叶茂盛，在很大程度上决定了作物的产量的质量。氮不足时，农作物会表现为植株矮小，细弱；叶呈黄绿、黄橙等非正常绿色，基部叶片逐渐干燥枯萎；根系分枝少；禾谷类作物的分蘖显著减少，甚至不分蘖，幼穗分化差，分枝少，穗形小，作物早衰并早熟，产量降低。然而，氮过量同样会对农作物产生消极的影响。氮营养过量的一般表现是：生长过于繁茂，腋芽不断出生，分蘖往往过多，妨碍生殖器官的正常发育，以至推迟成熟，叶呈浓绿色，茎叶柔嫩多汁，体内可溶性非蛋白态氮含量过高，易遭病虫为害，容易倒伏。禾谷类作物的谷粒不饱满(千粒重低)，秕粒多；棉花烂铃增加，铃壳厚，棉纤维品质降低；甘蔗含糖率降低；薯类薯块变小，豆科作物枝叶繁茂，结荚少，作物产量降低。
我国氮肥消费——双输局面
土壤中其他营养元素匮乏有地域性，氮素的匮乏却有普遍性，全世界大部分土壤缺氮。因此，补充作物可利用的活性氮素就成了农业高产的一条重要途径。建国初期，中国氮肥产量只有0.6万吨，而半个世纪后，从1999年到2013年，我国氮肥产量从2497.91万吨增长到4927.46万吨，中国已经是世界上氮肥生产和消费第一大国。氮肥生产量占世界总产量的1/3，占世界7%的耕地上消耗了全球35%的氮肥。随着氮肥产量和施用量不断增加，中国小麦、玉米和水稻等主要粮食作物的总产量一度增产近十倍。然而，氮肥的过量施用超过了经济最佳施氮量，导致肥效迅速下降，产量增加幅度降低，同时氮肥在土壤中的残留量及损失到环境中的量显著增加。我国每公顷农地氮肥使用量达到400公斤以上，远远高出了发达国家225公斤的安全上限。过度使用氮肥，其对环境造成的损失已经大于粮食产量增加的收益。过量施用氮肥造成“双输”的后果已经持续了近20 年。
氮肥的不合理施用已经对大气、土壤和水体产生了污染。氮素化肥的损失率达到45%，相当于年损失200多亿元。过量施用的氮肥不仅其肥效没有得到充分发挥，造成严重的经济损失，提高了农产品的成本，而且还引起了环境污染。大量的氮肥在被作物吸收之前就以气体形态逸散高大气中，或通过土壤排水沟渠以及淋溶作用进入地下水或者河流。氮对环境的危害具体表现在温室气体不断增多，造成臭氧层空洞；重金属、硝态氮在土壤中累积，土壤板结，肥力下降；地表水出现富营养化，地下水则受到硝酸盐、亚硝酸盐污染。
氮肥污染解决之道——提高利用率
氮肥利用率是导致农民依赖与大量施肥的主要原因，有报道称我国水稻单产与日本相当，氮肥用量却是日本三倍，可见，提高氮肥利用率是解决氮肥过量施用的根本途径。
那么农业生产中如何提高氮肥利用率呢？主要的方法有以下几点：①因作物施用氮肥：作物习性不同，对氮肥的要求也不同。小麦、玉米等禾谷类作物，需氮肥较多，应适当多施，而豆类作物，一般只需在根瘤菌未起作用之前的生长初期施用少量氮肥。同一作物的不同生育期对氮的需要量也有差别；②因土施肥：施用氮肥必须充分考虑土壤的供肥保肥特性以及土壤的实际需求量。土层深厚，保肥力强的土头地，以基肥为主，一次追肥；保肥力差的沙壤土、漏沙土，应坚持少吃多餐的原则，采取分次施肥；③深施覆土：深施结合覆土可以增加土壤对铵离子的吸附，减少挥发，对铵态氮肥有显著的增产效果，施肥深度应结合作物品种特性与施肥量灵活掌握；④氮磷化肥与有机肥配合施用：作物正常生长发育，要求氮磷钾等多种营养元素的协调供应，而有机肥营养元素丰富，释放周期较长；⑤施用缓释肥：对肥料颗粒进行包裹，控制肥料养分的释放速度，使养分供应与作物各生育期需肥规律相吻合；⑥使用氮肥增效剂：又称硝化抑制剂，即使用化学制剂来抑制肥料的快速转化，减少氮素的损失。
如今，采用科学管理，实现降低氮肥用量同时保证粮食产量，变农业与环境“双输”为“双赢”，已成为国际农业和生态环境领域所共同面临的重大科学问题。