Otázky týkající se výživy a hnojení zemědělských plodin zaměstnávají mnoho vědců, a to nejenom při zaměření na výnosy, ale především v souvislosti s udržitelností produkce a minimalizaci negativního vlivu na životní prostředí. Podle nich by mnoho zemí mohlo používat méně dusíkatých hnojiv, aniž by došlo k omezení výnosu, či lépe využívat dostupné zdroje fosforu. Ale jsou i mnohá další témata související s půdou a výživou rostlin.
Hnojiva s obsahem dusíku jsou při produkci zemědělských plodin využívána ke zvýšení výnosu, avšak někdy spíše přispívají k šíření environmentálních problémů, než aby efektivně zlepšovala výsledky sklizně. Znečištění vzniklé v důsledku nadbytečného hnojení dusíkem má negativní dopad na kvalitu vody a půdy, ale též na zdraví zvířat a lidí. Pokud jsou nevyužité dusíkaté látky přeneseny na takové plochy, jako jsou například lesy či mokřady, dochází v nich v první řadě k poklesu přirozené biodiverzity.
Ke zmírnění tohoto problému mohou přispět jednotlivé státy různou měrou a po jejich vládách se žádá zavedení takových opatření, která na jedné straně povedou k zajištění potravinové bezpečnosti, ale s mnohem menším dopadem na životní prostředí. Dosavadní výzkum se však podle vědců zatím přiblížil pouze k okraji této problematiky.
Jiný kraj, jiný vliv
David Wüpper a Robert Finger z Chair of Agricultural Economics and Policy na ETH Zurich spojili síly s dalšími zahraničními vědci, aby se poprvé pokusili prozkoumat celkový vliv hnojení na znečištění dusíkem a výnosy zemědělských plodin v téměř všech zemích na světě. Výsledky studie jim ukázaly, že dopad zemědělské praxe, resp. využití dusíkatých hnojiv, v jednotlivých zemích na znečištění může být mnohonásobně vyšší, než jak tato hnojiva dovedou ovlivnit výnos zemědělských plodin.
Vědci zjistili, že v mnoha zemích vede vyšší používání dusíkatých hnojiv k jen nepatrnému zmenšení rozdílu mezi potenciálním výnosem konkrétní plodiny a skutečně dosaženým výnosem. Na základě výsledků prohlásili, že snahy o zmenšení rozdílu mezi teoretickým a skutečným výnosem o 1 %, bývají v celosvětovém měřítku spojeny s 35% zvýšením znečištění dusíkem. Přičemž vždy záleží na konkrétních podmínkách. V některých zemích používají zemědělci značná množství hnojiv, ale dosahují díky tomu jen velmi malého zvýšení výnosu, zatímco v jiných stačí i k poměrně výraznému zvýšení výnosu podstatně menší množství hnojiv. To vedlo výzkumníky k závěru, že v řadě zemí by mohlo být používání dusíkatých hnojiv podstatně redukováno, aniž by bylo zaznamenáno významné snížení výnosů.
Ve své studii také identifikovali faktory, které by mohly vysvětlovat celkovou spotřebu dusíku a znečištění ve vztahu k výnosům zemědělských plodin. Mezi ty klíčové patřily například stupeň ekonomického rozvoje dané země, kvalita tamních institucí či velikost populace, ale také podíl zemědělství na celkové ekonomice země. Za další významný faktor, jenž ovlivňuje znečištění dusíkem v dané zemi, byly označeny přímé státní dotace vedoucí ke snížení ceny dusíkatých hnojiv. Svou roli však hrají také nepřímé dotace a politická opatření, která mají vliv na cenu zemědělských produktů ve vztahu k nákladům na hnojiva, stejně jako zákony a vyhlášky, školení farmářů, technologie nebo obchod.
