我国是一个人口众多的国家，粮食生产在农业生产的发展中占有重要的位置。通常增加粮食产量的途径是扩大耕地面积，但根据我国国情，可开垦的荒地已基本开发殆尽，这就决定了粮食增产必须走提高单位面积产量的途径。
施肥不仅能提高土壤肥力，而且也是提高作物单位面积产量的重要措施。化肥是农业生产最基础而且是最重要的物质投入。中国能以占世界7%的耕地养活了占世界22%的人口，可以说化肥起到举足轻重的作用。
化肥是指用化学方法制成的含有一种或几种农作物生长需要的营养元素的肥料，常见的有氮肥、磷肥、钾肥以及微量元素肥料。其中氮肥是使用量最大的，全世界的耕地每年大约施入氮肥2亿吨。
氮是构成生物体的一种必需元素，植物将这些物质用于形成氨基酸，而氨基酸则用于形成蛋白质，蛋白质在活细胞中起到很多重要的作用。
在地球的水域、土壤、大气和生物覆盖层中存在着许多氮，农作物在生长中会摄取这些氮。但由于土壤中的氮不断减少，需要大量施肥来补充。在传统农业中，农民们通过利用人类和动物的废料及施用绿肥，但这种方法不能提供足够的氮，因此农作物产量很低。
19世纪的科学家开始了解氮、磷、钾等关键养分在农业生产中的重要作用。1898年，德国科学家发明了一种制造氮肥的方法，利用炼焦炉使焦炭与石灰和纯氮发生化学反应，生成含有钙、碳和氮的化合物。但是这种方法能耗太高，无法实际应用。
19世纪末，德国化学家弗里茨·哈伯发明了一种新的合成氨的方法，即利用锇和铀作为催化剂，在200个大气压和500℃条件下，使氢和氮两种气体发生化合反应，能够廉价生产大量氮肥。由于这项发明，哈伯在1919年获得诺贝尔化学奖。
目前遍及世界各地的许多氮肥厂都采用合成氨生产工艺从此，氮肥在农业中得到越来越广泛的使用。1913年，德国建立了第一家生产合成氨的工厂，每年可生产6万吨氮肥。到20世纪50年代，全世界氮肥的使用量逐渐上升到1000万吨。如今，全世界每年施用约2亿吨氮肥，占农作物吸收全部氮量的40%左右。人类食物中大约有1/3的蛋白质都来自于氮肥。
整个20世纪，全球人口的数量几乎翻了两番，而开垦的土地却没有相应增加。正是由于氮肥等农用肥料的大量使用，有效地解决了长期以来一直制约粮食生产的根本性的问题。许多人口密度高而又缺乏耕地的国家通过施用更多的氮肥，以生产出足够的粮食，满足人口增长对食物的需求。