20世纪初期，全世界每年大约生产化学肥料（主要是氮肥）不到500万吨，施肥面积很小；到20世纪之末，世界生产化肥（纯）已达1.4亿吨。其中氮肥9100万吨，磷肥3500万吨，钾肥2500万吨。每公顷耕地平均施用化肥约900千克；在农业发达国家，每公顷耕地施用化肥达1500千克以上。中国是世界上化肥生产大国之一，1998年施用化肥总量4000多万吨，居世界第三位。科学家估算，每施用1吨化肥（有效成分），相当于增加3～4公顷耕地农作物的产量。现在全世界约有1／2的粮食和其他农产品，都是通过施用化学肥料转换而来的。
化肥的功过
化学肥料为农业增产立下了汗马功劳，在未来的农业发展中它仍然要唱“主角”，依靠它换取粮食满足人口日益增长的需要。但也有人认为，大量施用化学肥料是造成环境污染之源，并逐渐形成一股声势浩大的对农用化学产品的批判风。对化肥的指责集中在：施用化肥造成土壤板结，水质污染，农田遭受侵蚀或退化，土壤肥力下降；特别是大量施用氮肥，在农田和饮水中有过量的亚硝酸盐沉积，对人畜造成危害。施用化肥还造成水土流失，土壤沙化。他们称“每一个粮食丰收年都是以流失大量可贵的表土换来的”。
事实上，在20世纪80年代初，对农化产品的批判在发达国家中早已酝酿发生并此起彼伏。当时由于石油涨价，一些学者试图抛弃“无机农业”，提倡所谓“有机农业”或“生态农业”，实质上主张走“低投入农业”之路；其理论核心是完全不投入或少投入化学产品，减少或降低农业成本。
对化肥的批判引起世界各国政府及学术界的关注，事出有因，看法迥异，而宣传媒体过分地夸大了。美国的科学家举出几例：第一，关于水质污染问题。据报道，典型的与施用化肥有关的损害人体健康的疾病叫皱躯（Blue-baby）综合症，如果饮用井水的亚硝酸盐含量在万分之二以上可诱发此症。但调查表明，更多的发病诱因是化粪池的渗漏，而不是化肥的残毒。据美国科学家（1990）在俄亥俄州对1.4万口井取水样分析，硝酸盐的含量只为百万分之五至百万分之七，所谓硝态氮污染并无依据。科学家（1988）对依阿华州和宾夕法尼亚州的井水作了检测与比较，两地亚硝酸盐的含量基本一致，均低于十万分之一。但宾夕法尼亚州氮肥用量比依阿华州氮肥用量低1／3，其余部分则来自厩肥和豆科植物。
这表明，氮素在土壤中的行为是相同的，而与肥料来源无关。美国学者（1994）对美国东部、中西部和南部农业区3万多口井水进行分析，绝大部分（63％）井水中的硝态氮含量低于千万分之三，只有3％的井水硝态氮的含量为十万分之一，略高于国际饮用水规定的硝态氮含量的临界值。究其因，还主要与井旁长期堆放的厩肥渗漏有关。另据对依阿华州德梅因（Des Moimesi）河水分析，1945年时河水中的硝态氮含量为百万分之五，当时农田从肥料供氮仅占总供氮量的0.3％。45年后的1990年对河水再次分析，硝态氮含量为百万分之五点六，而从化肥中所获取的氮已达到总供氮量的63％。显然，早期硝态氮来源于有机质的矿化，今日之硝态氮既来源于氮肥，又来源于土壤有机质。这表明合理施用化肥并非水质污染的原因。
主张实行“有机农业”的学者希望摒弃化肥，生产“无公害”食品。但忽视了两个重要的事实：第一，哪里能制造出那么多的有机肥呢？全世界充其量只能提供“有机农业”不足20％的肥料，即使畜牧业十分发达的美国，也只能满足30％的动物粪肥。据估计，美国每年来自动物厩肥中的有效氮约190万吨，仅相当于每年施用氮化肥的18％。第二，有机肥料来源复杂，它自身就是一个寄生各种微生物和菌类的污染源，如果质量不高或处理不当，施用有机肥料不一定比化肥能获取更高的产量。
美国140多位科学家联名公布一份令人信服的调查报告（Smith E.G等，1990）指出：（1）如果现在立即停止使用化肥，美国玉米总产量预计将减产52％，生产成本提高61％，粮食出口剧减。（2）美国消费者每户每年将多支付428美元用于购买食物。相当于中等收入家庭食物支出的12％，低收入家庭的44％。（3）美国农业单位面积产量将恢复到20世纪40年代的水平。如果仍要保持今天的高产量，则需要新增500万公顷耕地。（4）每施用1吨氮肥（有效成分）的产出，在美国相当于增加2.7公顷灌溉地的产量或1.8公顷旱地的产量，在泰国相当于3.2公顷耕地的产量，在秘鲁相当于6公顷耕地的产量。（5）完全依靠厩肥中的养分来源所造成的生态压力比化肥更为严重。因为同等养分的厩肥使土壤负荷增大，可能会造成板结和迳流。还会增大生化耗氧量，导致微生物污染。结论很明确：今世绝大部分农产品是农化产品换来的，化肥是农业生产系统最主要的必不可少的物质投入。增施化肥可以免去开垦新荒、减少污染以及确保农业的持续发展。
著名“绿色革命之父”勃劳格（1990）告诫说：“就现有科学水平而言，农业化学产品的明智使用，尤其是化肥的使用，对满足世界53亿人口的生活是至关重要的。人们必须清醒地认识到，当今农民如果立即停止使用化肥和农药，世界必将面临悲惨的末日。这并非由于化学产品的毒害所致，而是由于饥馑所造成。”
微生物农药
微生物农药是利用微生物或其产物来防治植物病虫害的一种农药，它是通过筛选昆虫病原体或病菌拮抗微生物，用人工培植、收集提取的方法而制成的。目前国际上常用的微生物农药有：细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂、病毒杀虫剂、微生物除草剂等。
首先，微生物农药作用的机理是：当病原体、拮抗微生物或其产物为昆虫吞食或接触并感染其他病菌后，通过微生物的活动和毒素的作用，使害虫和病菌的新陈代谢受到影响，破坏其机体器官，影响它们的发育繁殖或使之变态，使它们产生病变而死亡，或生长畸形而断子绝孙，从而达到灭虫防病的目的。因此可以看出，微生物农药是针对化学农药的弊端而研制的，其最主要的优点是高效低毒，是以生物防治的方式来杀灭虫害，从而极大地保护了生态环境，具有长远的意义，而化学农药则会对土地、作物等产生相应的不良影响。
其次，微生物农药有很高的专一性，其作用一般限于一个目或一个科。正因为其专一性高，所以对包括人畜在内的脊椎动物都是安全的。例如，苏云金芽孢杆菌HD-1亚种（BTk）和血清型H-14亚种（BTi）是微生物农药中成就最大的，其中BTk对150种食叶的鳞翅目毛虫有效；BTi对鳞翅目相对无毒，但对双翅目中的蝇和黑蝇却很有效。目前BTk已广泛应用于森林、蔬菜、玉米、烟草、观赏植物、果树、谷物，其成功之处便在于它的良好效果和很好的安全性。BTi作为蝇和黑蝇幼虫的农药，和BTk一样也具有高度专一性，在控制蝇和黑蝇的同时对其他非目昆虫以及对人畜均无毒害，所以其应用也有日益扩大的趋势。
再次，微生物农药还具有效期长的优点。例如，一种新的杀线虫剂Biocon，在马铃薯田中，这种霉菌可杀死寄生的线虫，并可使产量提高10％～100％。与此同时，每公顷使用的费用仅为化学杀线虫剂的1／10；化学农药有效期为3个月；而Biocon能在土壤上长期生长，可连续种植2～3次都无须再施此药。
另外，微生物农药还可节约费用，使成本降低。这是因为其生产原料大多为农副产品，设备要求不很高，便于就地取材。最后，微生物农药还有使害虫不产生抗药性的优点，可长期使用。
植物特有的“化学武器”
植物利用它们自己特有的分泌物质作为“化学武器”来对付昆虫和其他动物，取得生存的权利，使自己立于不败之地。这是植物对动物实行的“化学战”。
在丰富多彩的植物世界内部，有些植物也常常利用特有的“化学武器”来对付自己的“邻居”，这就是发生在植物之间无声的“化学战”。
苦苣菜就是欺弱称霸的典型。它是一种杂草，可是你千万别小看它，它竟敢欺侮比它高大的玉米和高粱。在玉米或高粱地里，如果苦苣菜成群，它们就会称王称霸，并将玉米或高粱致于死地。苦苣菜使用的法宝就是它们根部分泌的一种毒素，这种毒素能抑制和杀死它周围的作物。
在葡萄园的周围，如果种上小叶榆，葡萄就会遭殃。小叶榆不容葡萄与它共存，它的分泌物对于葡萄是一种严重的威胁，因此，葡萄的枝条总是躲得远远的，背向榆树而长。如果榆树离葡萄太近，那么，榆树分泌物的杀伤力就更大，葡萄的叶子就会干枯凋萎，果实也结得稀稀落落。如果葡萄园周围是榆树林带，距离榆树林带数米处的葡萄几乎全被它们致死。
在果园里，核桃树对苹果树总是不宣而战，它的叶子分泌的“核桃醌”偷偷地随雨水流进土壤，这种化学物质对苹果树的根起破坏作用，引起细胞质壁分离，因此，苹果树的根就难以成活。此外，苹果树还常常受到树荫下生长的苜蓿或燕麦的“袭击”，使苹果树的生长受到抑制。
那小小的紫云英，也常常依仗自己叶子上丰富的硒去杀伤周围的植物。下雨天气是它杀伤其他植物的有利天时，硒被雨冲涮、溶解，流入土中，毒死与它共同生长的植物，成为小小的一霸。
生长在美国加利福尼亚州南部里上的野生灌木鼠尾草，称霸得更凶，它的叶子能放出大量的挥发性化学物质，主要是桉树脑和樟脑。这些物质能透过角质层，进入植物的种子和幼苗，对周围一年生植物的发芽、生长产生毒害。鼠尾草的这种“化学武器”十分厉害，在每棵鼠尾草周围1～2米之内，竟寸草不长！
在植物界也有双方鏖战，两败俱伤的情况，例如菜园里的甘蓝和芹菜就是一对“冤家”，它们的根部都能分泌化学物质，作为杀伤对方的“化学武器”，两者碰在一起，谁也不示弱，谁都想把对方制服，结果鏖战一场，弄得两败俱伤，双双枯萎。
水仙花和铃兰花都是人们喜爱的花卉，如果把它们放在一起，双方也有一场激战。双方散发的香味都是制服对方的“武器”，一场激战之后，结果双双夭折。
从上面所举的事例可以看出，植物之间的“化学战”使用的都是“化学武器”，而这些“化学武器”都是它们各自特有的化学分泌物质。近年来，各国对植物化学分泌物质的研究都很重视，现已形成了一门崭新的科学——化学生物群落学。植物的分泌对于它们的生活有着极其重要的意义，研究植物的分泌，可以为作物的间作、套种，混作，为合理地选配造林树种以及合理地布置果园提供可靠的科学依据。
在农业生产上，人们常常利用植物特有的“化学武器”来防治病虫害和消灭田间的杂草，这对农业增产、减少使用农药、避免环境污染有着重要的意义。
例如，菜粉蝶害怕番茄或莴苣的气味，只要把番茄或莴苣跟甘蓝种在一起，就可以使菜粉蝶不敢靠近，从而使甘蓝免受菜粉蝶的侵害。在大豆地里种上一些蓖麻，蓖麻的气味会使危害大豆的金龟子退避三舍。大白菜容易得根腐病，而韭菜能充当大白菜的“保健大夫”，为大白菜治病。大蒜分泌的大蒜素，也有很强的杀菌作用，它也是大白菜的“保健大夫”。
大蒜还能抑制马铃薯晚疫病的蔓延。南方的油茶是一种油料树，它经常得烟煤病，原来山苍子的叶子和果实能散发芳香油，芳香油中的柠檬醛有杀死烟煤病菌的能力。所以，山苍子也是专门为油茶治病驱魔的大夫，洋葱跟胡萝卜间作，可以互相驱逐对方的害虫。
有些植物根部的分泌物，常常是消灭田间杂草的有力“武器”。例如，小麦可以强烈地抑制田堇菜的生长，燕麦对狗尾草也有抑制作用，而大麻对许多杂草都有抑制作用。
以菌治虫
细菌，谁听到了都会害怕，这是要使人生病的微生物。细菌的种类很多，并不是所有的细菌都对人有害，有些对人无害，有些还对人有益。细菌是一种生物，它们也要生长、繁殖，当它们依附和寄生在其他生物体上的时候，它们既吸取了寄主的营养来养活自己，同时又分泌一些毒素，当它们大量繁殖的时候，积聚的毒素对寄主就发生了毒害，所以，细菌不但会引起人生病，还能引起动物和植物生病。
细菌有一个奇特的脾气，它不是没有选择地寄生在任何生物体上，而是有选择性的。有些细菌不大会寄生在人体上，而寄生在适合它寄生的其他生物体上。从科学研究中发现，昆虫每代的死亡率在80％～99％之间。它们的死亡，很大的原因是由于细菌的感染。目前发现，大约有100多种细菌，能使一些昆虫生病死去。因此，科学家就想利用对昆虫有害的细菌来消灭害虫。