水是农业生产的基础，中国农业年用水约4000亿m3,占总用水量的71%左右，其中约90%为农田灌溉。
农灌用水存在3大突出问题：
一是水资源不足,制约农灌面积进一步扩大，干旱加剧，年受旱面积2000～2700万hm2。
二是用水浪费严重,灌水利用率40%左右（发达国家80％－90%）。
三是水资源遭受严重污染。
肥料是农业生产和生态环境治理的重要应用物质。同世界发展中国家一样，20世纪70年代以来，化肥应用已成为中国农业增产的主要方式。化肥用量持续增加，2013年中国生产纯氮、磷肥产量分别为4710、1656万t，农业用氮、磷肥纯量2400万t和829万t,已成为世界第一大化肥生产和消费国。化肥平均用量400kg/hm2，为世界警戒上限225kg/hm2的1.8倍以上，更是欧美平均用量4倍以上。中国农田当季氮肥的利用率仅25%～35%，比发达国家低10%～15%。
化肥利用率低造成严重资源浪费，还引起地表水富营养化面源污染和地下水污染。以氮肥为例，氮肥施入土壤经微生物作用变成硝酸盐，除作物吸收部分外，大部分以NO3-N在土壤中累积造成土壤酸化或盐碱化而影响土壤质量，部分在土壤侵蚀中流失到河流湖泊造成水体富营养化，还有部分氮素反硝化形成NO2-N淋渗造成地下水污染，或形成N2O到挥发造成温室效应和引起臭氧层破坏，形成NOx排放产生酸雨对环境产生系列危害，甚至威胁人畜健康。磷是植物大量的必需元素，目前中国耕地中74%缺磷，所使用的磷肥的当季利用率也仅10%～20%。磷肥利用率低造成直接经济损失,也随地表径流加速水体富营养化。据报道，世界30%～50%土地、中国近50%地下水受到农业面源污染。吉林市1988-2004年地下水硝酸盐含量检出率达65.22%,是饮用水水质标准11.5倍。因此，氮磷肥为主的化肥低利用率不仅造成经济损失，对环境造成危害，还并威胁人类健康。
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