Uno de los principales insumos que utilizan los agricultores para aumentar los rendimientos de sus cultivos consiste en la aplicación de fertilizantes. Una tercera parte del incremento de la producción mundial de cereales durante los años ochenta y la primera parte de los noventa se ha atribuido al aumento en el uso de fertilizantes. En la India esta cifra aumenta ha casi la mitad.
El nivel de uso de fertilizantes varía enormemente entre unas regiones y otras. América del Norte, Europa y Asia representaron cuatro quintas partes del uso de fertilizantes en el mundo entre 1997 y 1999. Las mayores cantidades, un promedio de 194 kg de nutrientes por ha, se aplicaron en Asia oriental, seguido por los países desarrollados con 117 kg por ha. En el otro extremo de la escala, los agricultores de continentes en desarrollo, como África, sólo aplicaron 5 kg por ha.
El consumo mundial de fertilizantes creció rápidamente durante los años setenta y ochenta, pero se hizo considerablemente más lento a finales de los noventa. La desaceleración en los países industriales o desarrollados se debió principalmente a la reducción de los apoyos gubernamentales para la agricultura y a una mayor preocupación por sus efectos medioambientales. En los países en desarrollo, el consumo de fertilizantes también disminuyó rápidamente aunque por razones distintas, concretamente económicas. Incluso, la tasa de crecimiento en el uso de fertilizantes durante los años noventa disminuyó a menos de la mitad que la tasa registrada en décadas anteriores.
En las proyecciones de cultivos para el año 2030, se espera un menor crecimiento en el uso de fertilizantes nitrogenados que en el pasado. Sin embargo, el uso actual en muchos países en desarrollo es muy ineficaz. En China, el mayor consumidor del mundo de fertilizantes nitrogenados, casi la mitad del nitrógeno aplicado se pierde por volatilización y de un 5 a un 10 por ciento más por infiltración.
Se espera que el consumo mundial de fertilizantes crezca a razón de un 1 por ciento anual a lo largo de la próxima década (un poco más rápidamente en los países en desarrollo y un poco más lentamente en los desarrollados). Se espera que las tasas de crecimiento más altas se den en África.
Un aspecto crítico en el uso de fertilizantes es la contaminación que se produce cuando éstos se utilizan en mayor cantidad de la que pueden absorber los cultivos, o cuando se eliminan por acción del agua o del viento de la superficie del suelo antes de que puedan ser absorbidos por las plantas. Los excesos de nitrógeno y fosfatos pueden infiltrarse en las aguas subterráneas o ser arrastrados a cursos de agua. Esta sobrecarga de nutrientes provoca la eutrofización de lagos, embalses y estanques y da lugar a una explosión de algas que suprimen otras plantas y animales acuáticos.