ปุ๋ยหรือสารให้ปุ๋ย คือวัสดุใดๆ ที่ มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติหรือสังเคราะห์ที่ใช้กับดินหรือเนื้อเยื่อพืชเพื่อให้สารอาหารแก่พืชปุ๋ยอาจแตกต่างจากปูนขาวหรือสารปรับปรุงดินอื่นๆ ที่ไม่มีสารอาหาร แหล่งที่มาของปุ๋ยมีอยู่มากมาย ทั้งจากธรรมชาติและที่ผลิตในอุตสาหกรรม^{[ 1 ]}สำหรับการปฏิบัติทางการเกษตร สมัยใหม่ส่วนใหญ่ การใส่ปุ๋ยจะเน้นที่ธาตุอาหาร หลัก 3 ชนิด ได้แก่ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) และโพแทสเซียม (K) โดยอาจมีการเติมสารเสริม เช่นผงหินสำหรับธาตุอาหารรอง เป็นครั้งคราว เกษตรกรใช้ปุ๋ยเหล่านี้ในหลากหลายวิธี ได้แก่ การใช้แบบแห้งแบบเม็ดหรือแบบเหลว การใช้เครื่องจักรทางการเกษตร ขนาดใหญ่ หรือวิธีการ ใช้เครื่องมือด้วยมือ

ในอดีต การให้ปุ๋ยมาจากแหล่งธรรมชาติหรืออินทรีย์ ได้แก่ปุ๋ยหมักมูลสัตว์มูลมนุษย์แร่ธาตุที่เก็บเกี่ยวได้การหมุนเวียนพืชและผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับธรรมชาติ (เช่นของเสียจากการแปรรูปปลาหรือเลือดสัตว์จากการฆ่าสัตว์ ) ^{[ 2 ]}อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 เป็นต้นมา หลังจากนวัตกรรมด้านโภชนาการพืชตามการค้นพบของJustus von Liebig อุตสาหกรรมการเกษตร ได้พัฒนาขึ้นโดยใช้ ปุ๋ยเคมีสังเคราะห์[ ^{3 ] การ}เปลี่ยนแปลงนี้มีความสำคัญในการเปลี่ยนแปลงระบบอาหารโลก ไปสู่ การเกษตรเชิงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่มีผลผลิตพืชจำนวนมากในระบบ ปลูกพืช เชิงเดี่ยว^{[ 4 ]}

การคิดค้นกระบวนการ Haberสำหรับการผลิตแอมโมเนียเพื่อใช้เป็นไนโตรเจนในศตวรรษที่ 20 ประกอบกับกำลังการผลิตทางเคมี ที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2ส่งผลให้มีการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนเพิ่ม มากขึ้น ^{[ 5 ]}ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 การใช้ปุ๋ยไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้น (เพิ่มขึ้น 800% ระหว่างปี 1961 ถึง 2019) เป็นองค์ประกอบสำคัญของการเพิ่มผลผลิตของระบบอาหารแบบดั้งเดิมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่า " การปฏิวัติเขียว " ^{[ 6 ]}

ปุ๋ย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้มากเกินไป อาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่นมลพิษทางน้ำ^{[ 7 ]}และภาวะยูโทรฟิเคชัน [ ^{8 ] เนื่องจาก}การไหลบ่า ของสารอาหาร ^{[ 9 ]}นอกจากนี้ กระบวนการทางเคมีในการผลิตปุ๋ยยังก่อให้เกิดผลพลอยได้ รวมถึงคาร์บอนและการปล่อยมลพิษอื่นๆ^{[ 10 ]}ในบางกรณีการปนเปื้อนและมลพิษของดินเกิดจากการสะสมของโลหะหนักที่อยู่ในปุ๋ยบางชนิดที่ได้มาจากการทำเหมือง^{[ 11 ]} แนวทาง การทำเกษตรกรรมที่ยั่งยืนเช่นการไถพรวนที่ลดลงและการปลูกแถบกันชนสามารถลดผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้ได้^{[ 12 ]}

การจัดการความอุดมสมบูรณ์ของดิน เป็น ^สิ่งที่เกษตรกรให้ความสำคัญมาตั้งแต่เริ่มมีการเกษตรกรรมวัฒนธรรมในตะวันออกกลาง [ ^{16 ]}จีน^{[ 17 ]}เมโสอเมริกา [ ^{18 ]}และวัฒนธรรมของเทือกเขาแอนดีสตอนกลาง^{[ 19 ] ล้วนเป็นผู้ริเริ่มการเกษตรกรรม ใน}ยุคแรกๆ เชื่อกันว่าสิ่งนี้ทำให้วัฒนธรรมเหล่านั้นมีประชากรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้สามารถส่งออกวัฒนธรรมไปยังกลุ่มนักล่าและเก็บเกี่ยวที่อยู่ใกล้เคียงได้^{[ 20 ]}การใช้ปุ๋ยควบคู่กับการเกษตรทำให้สังคมยุคแรกๆ เหล่านี้ได้เปรียบเพื่อนบ้านอย่างมาก ส่งผลให้พวกเขากลายเป็นวัฒนธรรมที่โดดเด่นในภูมิภาคของตน^{[ 21 ] [ 22 ]}ชาวอียิปต์ชาวโรมันชาวบาบิโลนและชาวเยอรมัน ยุคแรกๆ ล้วนมีบันทึกว่าใช้แร่ธาตุหรือปุ๋ยคอกเพื่อเพิ่มผลผลิตในฟาร์มของพวกเขา^{[ 1 ]}การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับโภชนาการของพืชเริ่มต้นขึ้นก่อนงานของนักเคมีชาวเยอรมันจัสตุส ฟอน ลีบิกแม้ว่าชื่อของเขาจะถูกกล่าวถึงมากที่สุดว่าเป็น "บิดาแห่งอุตสาหกรรมปุ๋ย" ^{[ 23 ]}นิโคลัส เธโอดอร์ เดอ ซอสซูร์และเพื่อนร่วมงานทางวิทยาศาสตร์ในเวลานั้นได้รีบพิสูจน์ว่าการทำให้ง่ายเกินไปของฟอน ลีบิกนั้นไม่ ถูกต้อง ^{[ 24 ]}นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่ฟอน ลีบิกได้กล่าวถึงคือคาร์ล ลุดวิก สเปรงเกอร์และเฮอร์มันน์ เฮลรีเกล [ ^{25 ] ใน}สาขานี้ เกิด 'การกัดเซาะความรู้' ขึ้น^{[ 26 ]}ซึ่งส่วนหนึ่งเกิดจากการผสมผสานระหว่างเศรษฐศาสตร์และการวิจัย^{[ 27 ]}จอห์น เบนเน็ต ลอว์สผู้ประกอบการชาวอังกฤษเริ่มทำการทดลองเกี่ยวกับผลกระทบของปุ๋ย ชนิดต่างๆ ต่อพืชที่ปลูกในกระถางในปี 1837 และหนึ่งหรือสองปีต่อมา การทดลองได้ขยายไปยังพืชผลในแปลงปลูก ผลที่ตามมาทันทีประการหนึ่งคือ ในปี 1842 เขาได้จดสิทธิบัตรปุ๋ยที่ทำขึ้นโดยการบำบัดฟอสเฟตด้วยกรดซัลฟิวริกและด้วยเหตุนี้จึงเป็นคนแรกที่สร้างอุตสาหกรรมปุ๋ยเทียมขึ้น ในปีต่อมา เขาได้ว่าจ้างโจเซฟ เฮนรี กิลเบิร์ต มาทำงาน ด้วย และทั้งสองได้ทำการทดลองปลูกพืชที่สถาบันวิจัยพืชไร่[ ^{28 ]​}

กระบวนการBirkeland–Eydeเป็นหนึ่งในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่แข่งขันกันในช่วงเริ่มต้นของการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน^{[ 29 ]}กระบวนการนี้ใช้ในการตรึงไนโตรเจน ในบรรยากาศ (N ₂ ) ให้เป็นกรดไนตริก (HNO ₃ ) ซึ่งเป็นหนึ่งในกระบวนการทางเคมีหลายอย่างที่เรียกว่าการตรึงไนโตรเจนกรดไนตริกที่ได้จะถูกนำมาใช้เป็นแหล่งของไนเตรต (NO ₃ ⁻ ) โรงงานที่ใช้กระบวนการนี้ถูกสร้างขึ้นในRjukanและNotoddenในประเทศนอร์เวย์ และมีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ขนาดใหญ่ขึ้น ^{[ 30 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1910 และ 1920 ได้มีการพัฒนาของกระบวนการ Haberและกระบวนการ Ostwaldกระบวนการ Haber ผลิตแอมโมเนีย (NH3 ₎จากมีเทน (CH4 ₎ ( ก๊าซธรรมชาติ ) และไนโตรเจนโมเลกุล (N2 ₎จากอากาศ จากนั้นแอมโมเนียจากกระบวนการ Haber จะถูกแปลงเป็นกรดไนตริก (HNO3 ₎บางส่วนในกระบวนการ Ostwald ^{[ 31} ] มีการประมาณการว่าหนึ่งในสามของการผลิตอาหารทั่วโลกต่อปีใช้แอมโมเนียจากกระบวนการ Haber–Boschและสิ่งนี้สนับสนุนประชากรเกือบครึ่งหนึ่งของโลก^{[ 32 ] [ 33 ]}หลังสงครามโลกครั้งที่สอง โรงงานผลิตไนโตรเจนที่เพิ่มกำลังการผลิตเพื่อการ ^ผลิตระเบิดในช่วงสงครามได้ถูกปรับเปลี่ยนไปใช้ในภาคเกษตรกรรม^{[ 34 ]}การใช้ปุ๋ยไนโตรเจนสังเคราะห์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในช่วง 50 ปีสุดท้ายของศตวรรษที่ 20 โดยเพิ่มขึ้นเกือบ 20 เท่าเป็นอัตรา 100 ล้านตันของไนโตรเจนต่อปีในปี 2546 ^{[ 35 ]}

การพัฒนาปุ๋ยไนโตรเจนสังเคราะห์ได้สนับสนุนการเติบโตของประชากร โลกอย่างมีนัยสำคัญ มีการประมาณการว่าเกือบครึ่งหนึ่งของประชากรโลกในปัจจุบันได้รับอาหารจากการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนสังเคราะห์^{[ 36 ]}การใช้ปุ๋ยฟอสเฟตก็เพิ่มขึ้นจาก 9 ล้านตันต่อปีในปี 1960 เป็น 40 ล้านตันต่อปีในปี 2000 แต่ความพร้อมของปุ๋ยฟอสฟอรัสในอนาคตเป็นประเด็นสำคัญในขณะนี้^{[ 37 ]}

การใช้ปุ๋ยอนินทรีย์ทางการเกษตรในปี 2021 มีปริมาณ 195 ล้านตันของธาตุอาหาร โดย 56% เป็นไนโตรเจน^{[ 38 ]}เอเชียคิดเป็น 53% ของการใช้ปุ๋ยอนินทรีย์ทางการเกษตรทั้งหมดของโลกในปี 2021 รองลงมาคือทวีปอเมริกา (29%) ยุโรป (12%) แอฟริกา (4%) และโอเชียเนีย (2%) การจัดอันดับภูมิภาคนี้เหมือนกันสำหรับธาตุอาหารทุกชนิด ผู้ใช้ปุ๋ยอนินทรีย์หลัก ได้แก่ จีน อินเดีย บราซิล และสหรัฐอเมริกา ตามลำดับ (ดูตารางที่ 15) โดยจีนเป็นผู้ใช้ธาตุอาหารแต่ละชนิดมากที่สุด^{[ 38 ]}การใช้ปุ๋ยอนินทรีย์ทางการเกษตรในปี 2023 มีปริมาณ 190 ล้านตันของธาตุอาหาร โดย 112 ล้านตัน (58%) เป็นไนโตรเจน^{[ 39 ]}

การ ปลูก ข้าวโพดที่ให้ผลผลิต 6–9 ตันต่อเฮกตาร์ (2.5 เอเคอร์) ต้อง ใช้ปุ๋ยฟอสเฟต 31–50 กิโลกรัม (68–110 ปอนด์) ในขณะที่การปลูก ถั่วเหลืองต้องใช้ปุ๋ยฟอสเฟตประมาณครึ่งหนึ่ง คือ 20–25 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์^{[ 40 ]} Yara Internationalเป็นผู้ผลิตปุ๋ยไนโตรเจนรายใหญ่ที่สุดของโลก^{[ 41 ]}

ปุ๋ยช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช เป้าหมายนี้บรรลุได้สองวิธี วิธีดั้งเดิมคือการเติมสารอาหาร ลงไป วิธีที่สองที่ปุ๋ยบางชนิดใช้คือการเพิ่มประสิทธิภาพของดินโดยการปรับเปลี่ยนความสามารถในการกักเก็บน้ำและการระบายอากาศ^{[ 42 ]}บทความนี้ เช่นเดียวกับบทความอื่นๆ เกี่ยวกับปุ๋ย เน้นย้ำถึงแง่มุมทางโภชนาการ

โดยทั่วไปปุ๋ยจะให้ในสัดส่วนที่ แตกต่างกันดังนี้ : ^{[ 43 ]}

• ธาตุอาหารหลัก 3 ชนิด (NPK) :
  • ไนโตรเจน (N): การเจริญเติบโตของใบและลำต้น; ^{[ 44 ]}
  • ฟอสฟอรัส (P): การพัฒนาของราก ดอก เมล็ด และผล; ^{[ 45 ]}
  • โพแทสเซียม (K): การเจริญเติบโตของลำต้นที่แข็งแรง การเคลื่อนที่ของน้ำในพืช การส่งเสริมการออกดอกและติดผล ; ^{[ 46 ]}
• ธาตุอาหารรอง: ทองแดง (Cu), เหล็ก (Fe), แมงกานีส (Mn), โมลิบเด นัม (Mo), สังกะสี (Zn) และโบรอน (B) ^{[ 47 ]}ธาตุที่มีความสำคัญเป็นครั้งคราว ได้แก่ซิลิคอน (Si), โคบอลต์ (Co) และวานาเดียม (V) ^{[ 48 ]}

แม้ว่าการดูดซึมแคลเซียมโดยรากพืชจะถูกมองว่าเป็นการบริโภคฟุ่มเฟือยมานานแล้ว^{[ 49 ]}แต่ในปัจจุบันถือว่าเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นเนื่องจากมีบทบาทต่างๆ ในการรักษาความสมบูรณ์ของผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ ของพืช ^{[ 50 ]}การใส่ปูนขาวยังมีอิทธิพลเชิงบวกอย่างมากต่อผลผลิตพืชผลโดยการต่อต้านความเป็นกรดของดิน [ ^{51 ]}ซึ่งเป็นผลข้างเคียงของการเจริญเติบโตของพืช^{[ 52 ]}และการส่งออกสารอาหารของพืช^{[ 53 ]}การปรับปรุงโครงสร้างดินและทำให้ดินมีการระบายอากาศที่ดีขึ้น [ ^{54 ]และเพิ่ม}กิจกรรมทางชีวภาพของดิน ส่งผลให้ความอุดมสมบูรณ์ของดินดี ขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านการเพิ่มไนตริฟิเคชัน^{[ 55 ]}

สารอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชจะถูกจัดประเภทตามธาตุแต่ธาตุเหล่านี้ไม่ได้ถูกนำมาใช้เป็นปุ๋ย แต่สารประกอบที่มีธาตุเหล่านี้เป็นพื้นฐานของปุ๋ย ธาตุอาหารหลักมีอยู่ในเนื้อเยื่อพืชในปริมาณตั้งแต่ 0.15% ถึง 6.0% ของน้ำหนักแห้ง (DM) (ความชื้น 0%) แต่บางครั้งพืชจะบริโภคในปริมาณที่มากกว่าที่ต้องการ (การบริโภคฟุ่มเฟือย) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ปุ๋ยเกินความต้องการของพืช ( การใส่ปุ๋ยมากเกินไป ) ^{[ 56 ]}พืชประกอบด้วยธาตุหลักสี่ชนิด ได้แก่ไฮโดรเจนออกซิเจนคาร์บอนและไนโตรเจนคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนมีอยู่ทั่วไปในคาร์บอนไดออกไซด์และในน้ำ ตามลำดับ แม้ว่าไนโตรเจนจะเป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่ของชั้นบรรยากาศแต่ก็อยู่ในรูปแบบที่พืชไม่สามารถนำไปใช้ได้ ไนโตรเจนเป็นปุ๋ยที่สำคัญที่สุด เนื่องจากไนโตรเจนมีอยู่ในโปรตีน ( พันธะอะไมด์ระหว่างกรดอะมิโน ) ดีเอ็นเอ ( เบส พิวริกและไพริมิดิก ) และส่วนประกอบอื่นๆ (เช่น เตตระไพโรลิกฮีมในคลอโรฟิลล์ ) หลักการทั่วไปคือไม่มีไนโตรเจนอยู่ในหินต้นกำเนิดและไม่สามารถได้รับจากการผุพังของแร่ธาตุ ได้ แม้ว่าการศึกษาล่าสุดจะชี้ให้เห็นถึงความสำคัญที่เท่าเทียมกันของชั้นบรรยากาศและหินฐานในฐานะแหล่งไนโตรเจน^{[ 57 ]}ไนโตรเจนจะพร้อมใช้งานสำหรับพืชผ่านการผุพัง ของ หินต้นกำเนิดที่มีไนโตรเจน^{[ 58 ]}และการตรึงไนโตรเจนมีเพียงแบคทีเรียอิสระบางชนิด (เช่นClostridium ) และแบคทีเรียที่อยู่ร่วมกันในระบบรากของพืชเจ้าบ้าน (โดยเฉพาะ พืช ตระกูลถั่ว ) เท่านั้นที่สามารถตรึงไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศ ( N2 )โดยการเปลี่ยนเป็นแอมโมเนีย ( NH3 ) และกรดอะมิโนซึ่งพืชสามารถนำไปใช้ได้^{[ 59 ] [ 60 ]}ฟอสเฟต ( _{PO4 )}3−4) จำเป็นสำหรับการผลิตDNA ( รหัสพันธุกรรม ) และATPซึ่งเป็นตัวนำพลังงานหลักในเซลล์รวมถึงลิปิด บางชนิด ( ฟอสโฟลิปิดซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของชั้นลิปิดคู่ของเยื่อหุ้มเซลล์ ) ^{[ 61 ]}

ปฏิกิริยาของเอนไซม์สองชุดมีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับประสิทธิภาพของปุ๋ยไนโตรเจน

ยูรีเอส

กระบวนการแรกคือการไฮโดรไลซิส₍ปฏิกิริยากับน้ำ) ของยูเรีย ( CO(NH₂ ) _₂ ) แบคทีเรียในดิน หลายชนิด มีเอนไซม์ยูรีเอสซึ่งเร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนยูเรียให้เป็นแอมโมเนียมไอออน ( NH₄⁺ )+4) และไอออนไบคาร์บอเนต ( HCO)−3). ^{[ 62 ]}

การออกซิเดชันของแอมโมเนีย

แบคทีเรียที่ออกซิไดซ์แอมโมเนีย (AOB) เช่น สปีชีส์ของNitrosomonasจะออกซิไดซ์แอมโมเนีย ( NH₃ ₎ให้เป็นไนไตรต์ ( NO₂)−2) กระบวนการที่เรียกว่าไนตริฟิเคชัน [ ^{63 ] แบคทีเรีย}ที่ออกซิไดซ์ไนไตรต์โดยเฉพาะNitrobacterจะออกซิไดซ์ไนไตรต์ ( NO )−2) ไปสู่ไนเตรต ( NO )−3) ซึ่งละลายน้ำได้ ง่าย และเคลื่อนที่ได้มาก สามารถซึมลงสู่แหล่งน้ำใต้ดินจากนั้นลงสู่แม่น้ำ แล้วลงสู่ทะเล และเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดภาวะยูโทรฟิเคชัน^{[ 64 ]}และการแพร่กระจายของสาหร่ายในแม่น้ำ ทะเลสาบ และชายฝั่งทะเล^{[ 65 ]}

ปุ๋ยถูกจำแนกประเภทได้หลายวิธี โดยจำแนกตามว่าปุ๋ยนั้นให้สารอาหารเพียงชนิดเดียวหรือไม่ (เช่น K, P หรือ N) ซึ่งในกรณีนี้จะเรียกว่าปุ๋ยตรงปุ๋ยที่มีสารอาหารหลายชนิด (หรือปุ๋ยเชิงซ้อน ) จะให้สารอาหารสองชนิดขึ้นไป เช่น N และ P รวมกัน บางครั้งปุ๋ยยังถูกจำแนกเป็นปุ๋ยอนินทรีย์ (ซึ่งเป็นหัวข้อหลักของบทความนี้) เทียบกับปุ๋ยอินทรีย์ ปุ๋ยอนินทรีย์จะไม่มีวัสดุที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ ยกเว้นยูเรียปุ๋ยอินทรีย์มักจะเป็นวัสดุที่ได้จากพืชหรือสัตว์ (ที่นำกลับมาใช้ใหม่) (เช่นปุ๋ยหมักปุ๋ยคอก ตามลำดับ) บางครั้งปุ๋ยอนิ นทรีย์ก็เรียกว่าปุ๋ยสังเคราะห์ เนื่องจากต้องผ่านกระบวนการทางเคมีต่างๆ ในการผลิต^{[ 66 ]}

ปุ๋ยไนโตรเจนหลักที่ใช้โดยตรงคือแอมโมเนีย (NH₃ ₎ซึ่งแตกตัวเป็นไอออนในสารละลายเป็นแอมโมเนียม (NH₄⁺ ₎โดยใช้ในรูปของเกลือหรืออนุพันธ์ต่างๆ^{ได้แก่} :

• แอมโมเนียมไนเตรต (NH₄NO₃ ) _{ที่มี}ไนโตรเจน 34-35% เป็นสารที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
• ยูเรีย (CO(NH ₂ ) ₂ ) ซึ่งมีไนโตรเจน 45-46% เป็นแหล่งไนโตรเจนที่นิยมใช้อีกแหล่งหนึ่ง มีข้อดีคือเป็นของแข็งและไม่ระเบิด ต่างจากแอมโมเนียและแอมโมเนียมไนเตรต
• แคลเซียมแอมโมเนียมไนเตรตคือส่วนผสมของหินปูน CaCO₃ หรือโดโลไมต์ CaMg(CO₃ ₎ ₂ _{20-30 %}และแอมโมเนียมไนเตรต 70-80% โดยมีไนโตรเจน 24-28%
• แคลเซียมไนเตรตที่มีไนโตรเจน 15.5% และแคลเซียม 19% มีรายงานว่าครองส่วนแบ่งตลาดปุ๋ยไนโตรเจนเพียงเล็กน้อย (4% ในปี 2550) ^{[ 67 ]}

ปุ๋ยฟอสเฟตบริสุทธิ์หลักๆ คือซูเปอร์ฟอสเฟต :

• ซูเปอร์ฟอสเฟตเดี่ยว (SSP) ประกอบด้วย 14–18% P ₂ O ₅อีกครั้งในรูปของ Ca(H ₂ PO ₄ ) ₂แต่ยังรวมถึงฟอสโฟยิปซั่ม ( Ca SO ₄ · 2 H ₂ O )
• โดยทั่วไป ปุ๋ยซูเปอร์ฟอสเฟตสามเท่า ( _TSP ) ประกอบด้วย P₂O₅ ประมาณ 44–48% _และไม่มีแร่ยิปซัม

ปุ๋ยซูเปอร์ฟอสเฟตคู่ คือ ปุ๋ยที่ผสมระหว่างซูเปอร์ฟอสเฟตเดี่ยวและซูเปอร์ฟอสเฟตสามเท่า โดยทั่วไปแล้ว ปุ๋ยซูเปอร์ฟอสเฟตมากกว่า 90% สามารถละลายน้ำได้

ปุ๋ยเคมีหลักที่มีโพแทสเซียมเป็นส่วนประกอบหลักคือโพแทสเซียมคลอไรด์ (MOP, 95–99%) ซึ่งโดยทั่วไปจะมีจำหน่ายในรูปแบบปุ๋ยสูตร 0-0-60 หรือ 0-0-62

ปุ๋ยเหล่านี้เป็นปุ๋ยทั่วไป ประกอบด้วยส่วนประกอบของธาตุอาหารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป

ปุ๋ยไบนารี (NP, NK, PK)

ปุ๋ยสององค์ประกอบหลักให้ทั้งไนโตรเจนและฟอสฟอรัสแก่พืช ปุ๋ยเหล่านี้เรียกว่าปุ๋ย NP ปุ๋ย NP หลักๆ ได้แก่

• โมโนแอมโมเนีย มฟอสเฟต (MAP) NH₄H₂PO₄ _{ประกอบด้วยไนโตรเจน} 11 % และ_{P₂O₅ 48 %}
• ไดแอมโมเนียมฟอสเฟต (DAP) (NH ₄ ) ₂ HPO ₄มีไนโตรเจน 18% และ P ₂ O _{5 46%}

ปุ๋ย MAP และ DAP ประมาณ 85% สามารถละลายในน้ำได้

ปุ๋ย NPK

ปุ๋ยผสม

ปุ๋ยผสมรวม

ปุ๋ย NPK เป็นปุ๋ยสามองค์ประกอบที่ให้ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม ปุ๋ย NPK มีสองประเภท ได้แก่ แบบผสมและแบบรวม ปุ๋ย NPK แบบผสมประกอบด้วยส่วนประกอบที่ยึดติดกันทางเคมี ในขณะที่ปุ๋ย NPK แบบรวมเป็นส่วนผสมทางกายภาพของส่วนประกอบธาตุอาหารเดี่ยวๆ

ค่า NPKเป็นระบบการให้คะแนนที่อธิบายปริมาณไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมในปุ๋ย ค่า NPK ประกอบด้วยตัวเลขสามตัวคั่นด้วยเครื่องหมายขีด (เช่น 10-10-10 หรือ 16–4–8) ซึ่งอธิบายปริมาณสารเคมีในปุ๋ย^{[ 68 ]}ตัวเลขแรกแสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของไนโตรเจนในผลิตภัณฑ์ ตัวเลขที่สองคือ P2O5 _และตัวเลขที่สามคือ K2O ปุ๋ย_{ไม่ได้ มี P2O5}หรือ K2O _{อยู่จริง}แต่ ระบบนี้เป็นตัวย่อตามธรรมเนียมสำหรับปริมาณฟอสฟอรัส (P) หรือโพแทสเซียม ( _K ) ในปุ๋ย ถุงปุ๋ยขนาด 50 ปอนด์ (23 กก.) ที่มีฉลาก 16-4-8 ประกอบด้วยไนโตรเจน 8 ปอนด์ (3.6 กก.) (16% ของ 50 ปอนด์) ฟอสฟอรัสในปริมาณที่เทียบเท่ากับฟอสฟอรัสในรูป P2O5 2 ปอนด์( _{4 %}ของ 50 ปอนด์) และโพแทสเซียมในรูป K2O 4 ปอนด์₍ 8% ของ 50 ปอนด์) ปุ๋ยส่วนใหญ่มีฉลากตามหลักการ NPK นี้ แม้ว่าหลักการของออสเตรเลียซึ่งใช้ระบบ NPKS จะเพิ่มตัวเลขที่สี่สำหรับกำมะถัน และใช้ค่าธาตุสำหรับทุกค่ารวมถึง P และ K ^{[ 69 ]}

ธาตุอาหารรองถูกบริโภคในปริมาณที่น้อยกว่าและมีอยู่ในเนื้อเยื่อพืชในระดับส่วนต่อล้านส่วน (ppm) โดยมีค่าตั้งแต่ 0.15 ถึง 400 ppm หรือน้อยกว่า 0.04% ของน้ำหนักแห้ง^{[ 70 ] [ 71 ]}ธาตุเหล่านี้มักจำเป็นต้องใช้เป็นโคเอนไซม์สำหรับเอนไซม์ ที่จำเป็นต่อ กระบวนการเผาผลาญของพืชเนื่องจากธาตุเหล่านี้ช่วยให้ตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์) ทำงานได้ ผลกระทบของธาตุเหล่านี้จึงมากกว่า ความเข้มข้นของธาตุเหล่านั้นมากธาตุอาหารรองทั่วไป ได้แก่โบรอนสังกะสีโมลิบเดนัมเหล็กและแมงกานีส [ 43 ^{]ธาตุ}เหล่านี้มีให้ในรูปของเกลือที่ละลายน้ำได้ เหล็กก่อให้เกิดปัญหาพิเศษเนื่องจากมันเปลี่ยนจากสารประกอบที่ละลายน้ำได้ ( เฟอร์รัส ) ไปเป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำและไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ทางชีวภาพได้ ( ^{เฟอร์}ริก ) ที่ค่า pH ของดินและความเข้มข้นของฟอสเฟตในระดับปานกลาง^{[ 72 ]}ด้วยเหตุนี้ เหล็กจึงมักถูกให้ในรูปของสารประกอบคีเลตเช่นอนุพันธ์ ของ EDTAหรือEDDHAความต้องการธาตุอาหารรองขึ้นอยู่กับพืชและสภาพแวดล้อม ตัวอย่างเช่นบีทรูทน้ำตาลดูเหมือนจะต้องการโบรอนและพืชตระกูลถั่วต้องการโคบอลต์ [ ^{1 ]}ในขณะที่สภาพแวดล้อม เช่น ความร้อนหรือภัยแล้ง ทำให้พืชมีโบรอนน้อยลง ส่งผลให้เกิดภาวะ^ขาดโบรอน^{[ 73 ]}

การผลิตปุ๋ยสังเคราะห์หรือปุ๋ยอนินทรีย์ต้องใช้สารเคมีที่เตรียมไว้^{[ 74 ]}ในขณะที่ปุ๋ยอินทรีย์ได้มาจากการแปรรูปทางชีวภาพของซากพืชและสัตว์หรือของเสีย (เช่นปัสสาวะอุจจาระ) ^{[ 75 ]}

ปุ๋ยไนโตรเจนผลิตจากแอมโมเนีย (NH ₃ ) ที่ผลิตโดยกระบวนการ Haber–Bosch [ ^{67 ] ใน}กระบวนการที่ใช้พลังงานสูงนี้ก๊าซธรรมชาติ( CH ₄ ) มักจะให้ไฮโดรเจนและไนโตรเจน (N ₂ ) ได้ มาจากอากาศแอมโมเนียนี้ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับปุ๋ยไนโตรเจนอื่นๆ ทั้งหมด เช่นแอมโมเนียมไนเตรตปราศจากน้ำ (NH ₄ NO ₃ ) และยูเรีย (CO(NH ₂ ) ₂ )

แหล่งสะสมของโซเดียมไนเตรต (NaNO ₃ ) ( ดินประสิวชิลี ) ยังพบได้ในทะเลทรายอาตากามาในประเทศชิลีและเป็นหนึ่งในปุ๋ยที่มีไนโตรเจนสูงดั้งเดิม (ค.ศ. 1830) ที่ใช้^{[ 76 ]}ยังคงมีการขุดเพื่อใช้เป็นปุ๋ย^{[ 77 ]}ไนเตรตยังผลิตจากแอมโมเนียโดยกระบวนการออสท์วาลด์ อีก ด้วย

ปุ๋ยฟอสเฟตได้มาจากการสกัดจากหินฟอสเฟตซึ่งประกอบด้วยแร่ธาตุที่มีฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบหลัก 2 ชนิด ได้แก่ฟลูออราพาไทต์ Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ F (CFA) และ ไฮดรอก ซีอะพาไทต์ Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ OH มีการขุดหินฟอสเฟตหลายพันล้านกิโลกรัมต่อปี แต่ขนาดและคุณภาพของแร่ที่เหลืออยู่กลับลดลง^{[ 37 ]}แร่ธาตุเหล่านี้จะถูกเปลี่ยนเป็นเกลือฟอสเฟตที่ละลายน้ำได้โดยการบำบัดด้วยกรด^[ 78 ^]การผลิตกรดซัลฟิวริก จำนวนมาก มีแรงจูงใจหลักมาจากการใช้งานนี้^{[ 79 ]}ในกระบวนการไนโตรฟอสเฟตหรือกระบวนการออดดา (คิดค้นในปี 1927) หินฟอสเฟตที่มีฟอสฟอรัส (P) สูงถึง 20% จะถูกละลายด้วยกรดไนตริก (HNO ₃ ) เพื่อผลิตส่วนผสมของกรดฟอสฟอริก⁽ H ₃ PO ₄ ) และแคลเซียมไนเตรต (Ca(NO ₃ ) ₂ ) ส่วนผสมนี้สามารถนำไปผสมกับปุ๋ยโพแทสเซียมเพื่อผลิตปุ๋ยผสมที่มีธาตุอาหารหลัก 3 ชนิด ได้แก่ N, P และ K ในรูปแบบที่ละลายได้ง่าย^{[ 80 ]}

โพแทชเป็นส่วนผสมของแร่ธาตุโพแทสเซียมที่ใช้ในการผลิตปุ๋ยโพแทสเซียม (สัญลักษณ์ทางเคมี: K) โพแทชละลายน้ำได้ ดังนั้นความพยายามหลักในการผลิตธาตุอาหารนี้จากแร่จึงเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์บางอย่าง เช่น การกำจัดโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) (เกลือแกง) [ ^{81 ] บาง}ครั้งโพแทชถูกเรียกว่า K ₂ O เพื่อความสะดวกในการอธิบายปริมาณโพแทสเซียม ในความเป็นจริง ปุ๋ยโพแทชมักจะเป็นโพแทสเซียมคลอไรด์โพแทสเซียมซัลเฟตโพแทสเซียมคาร์บอเนตหรือโพแทสเซียมไนเตรต^{[ 82 ]}

ปุ๋ย NPK (ตั้งชื่อตามส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) และโพแทสเซียม (K)) มีวิธีการผลิต หลักๆ อยู่ 3 วิธี ได้แก่:

• การผสมแบบรวม: ปุ๋ยแต่ละชนิดจะถูกผสมเข้าด้วยกันในอัตราส่วนสารอาหารที่ต้องการ

• กระบวนการแบบเปียกนั้นอาศัยปฏิกิริยาเคมีระหว่างวัตถุดิบเหลว(เช่นกรดฟอสฟอริก กรดซัลฟิวริก แอมโมเนีย ) กับวัตถุดิบแข็ง (เช่นโพแทสเซียมคลอไรด์ )
• กระบวนการไนโตรฟอสเฟต

ขั้นตอนที่ 1. ไนโตรฟอสเฟตผลิตขึ้นโดยการทำให้หินฟอสเฟต เป็นกรด ด้วยกรดไนตริก

• • กรดไนตริก + หินฟอสเฟต → กรดฟอสฟอริก + แคลเซียมซัลเฟต + กรดเฮกซาฟลูออโรซิลิซิก
  • Ca ₅ F(PO ₄ ) ₃ + 10 HNO ₃ →6 H ₃ PO ₄ + 5 Ca(NO ₃ ) ₂ + HF
  • 6 HF + SiO ₂ →H ₂ SiF ₆ + 2 H ₂ O

ขั้นตอนที่ 2 การกำจัดแคลเซียมไนเตรต การกำจัด แคลเซียมไนเตรตเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากแคลเซียมไนเตรตดูดความชื้นได้สูง มาก

• • วิธีที่ 1 (กระบวนการออดดา) กำจัดผลึกแคลเซียมไนเตรตออกโดยการปั่นเหวี่ยง
  • _วิธี ที่ 2 กระบวนการซั ล โฟ _ไนตริก Ca ( _NO₃ ) _₂ + _H₂SO₄ + _2NH₃ → _CaSO₄ + _2NH₄NO₃
  • วิธีที่ 3 กระบวนการฟ อ_{ส โฟ ไน}ตริก Ca( _NO₃ ) _₂ + _H₃PO₄ + _2NH₃ → _CaHPO₄ + _2NH₄NO₃
  • _{วิธีที่ 4 กระบวนการคาร์บอน ไน}ตริก Ca( _NO₃ ) _₂ + _CO₂ + _H₂O + _2NH₃ → _CaCO₃ + _2NH₄NO₃

ปุ๋ยอินทรีย์สามารถหมายถึงปุ๋ยที่มีต้นกำเนิดทางชีวภาพ กล่าวคือได้มาจากวัสดุที่มีชีวิตหรือเคยมีชีวิตมาก่อนปุ๋ยอินทรีย์ยังสามารถหมายถึงผลิตภัณฑ์ที่วางขายทั่วไปและบรรจุภัณฑ์ที่พยายามปฏิบัติตามข้อกำหนดและข้อจำกัดที่ใช้โดยเกษตรอินทรีย์และ การทำสวน ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมกล่าวคือระบบการผลิตอาหารและพืชที่เกี่ยวข้องซึ่งจำกัดหรือหลีกเลี่ยงการใช้ปุ๋ยสังเคราะห์และยาฆ่าแมลง อย่างเคร่งครัด ผลิตภัณฑ์ปุ๋ยอินทรีย์มักประกอบด้วยวัสดุอินทรีย์บางชนิดรวมถึงสารเติมแต่งที่ยอมรับได้ เช่น ผงหินที่มีคุณค่าทางโภชนาการเปลือก หอยบด ( ปูหอยนางรมฯลฯ) ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปอื่นๆ เช่น กากเมล็ดพืชหรือสาหร่ายทะเลและจุลินทรีย์ ที่เพาะเลี้ยง และอนุพันธ์^{[ 83 ]}

ปุ๋ยอินทรีย์ (นิยามแรก) ได้แก่ มูลสัตว์มูลพืชจากการเกษตรสาหร่ายทะเลปุ๋ยหมักและกากตะกอนน้ำเสีย ที่ผ่านการบำบัดแล้ว ( ไบโอโซลิด ) นอกเหนือจากมูลสัตว์แล้ว แหล่งที่มาของสัตว์ยังอาจรวมถึงผลิตภัณฑ์จากการฆ่าสัตว์เช่นเลือดป่นกระดูกป่นขนนกป่นหนังกีบและเขาซึ่งล้วนเป็นส่วนประกอบทั่วไป^{[ 43 ]}วัสดุอินทรีย์ที่หาได้ในอุตสาหกรรม เช่นกากตะกอนน้ำเสียอาจไม่เป็นส่วนประกอบที่ยอมรับได้ในการทำเกษตรอินทรีย์และการทำสวนเนื่องจากปัจจัยต่างๆ ตั้งแต่สารปนเปื้อนตกค้าง^{[ 84 ]}ไปจนถึงการรับรู้ของสาธารณชน^{[ 85 ]}ไม่ว่าจะเป็นนิยามหรือองค์ประกอบใด ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ส่วนใหญ่มีสารอาหารที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า และสารอาหารเหล่านั้นก็ไม่สามารถวัดปริมาณได้ง่าย^{[ 86 ]}พวกมันสามารถให้ประโยชน์ในการสร้างดินได้เช่นเดียวกับที่ดึงดูดใจผู้ที่พยายามทำการเกษตรหรือทำสวนแบบธรรมชาติมากขึ้น^{[ 87 ]}

ในแง่ของปริมาตรพีท เป็น วัสดุปรับปรุงดินอินทรีย์บรรจุภัณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด พีทเป็น ถ่านหินรูปแบบที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งช่วยปรับปรุง การระบายอากาศ และความชื้นของดินและเพิ่มกิจกรรมทางชีวภาพของดิน แต่ไม่มีคุณค่าทางโภชนาการ โดยตรง ต่อพืช ดังนั้นจึงไม่ใช่ปุ๋ยตามที่นิยามไว้ในตอนต้นของบทความ แต่เป็นวัสดุปรับปรุงดิน [ ^{88 ] ใย}มะพร้าว (ที่ได้จากเปลือกมะพร้าว ) เปลือกไม้และขี้เลื่อยส่วนใหญ่ใช้เป็นวัสดุคลุมดินและปกป้องดินจากการแห้ง^{[ 89 ]}ในขณะเดียวกันก็ป้องกันการเจริญเติบโตของวัชพืช^{[ 90 ]}และปรับปรุงโครงสร้างของดิน^{[ 91 ]}แต่ไม่มีคุณค่าทางโภชนาการ ใดๆ ต่อดิน สารเติมแต่งอินทรีย์บางชนิดอาจมีผลตรงกันข้ามกับสารอาหารขี้เลื่อย สด สามารถบริโภคสารอาหารในดินได้เมื่อมันสลายตัวและถูกเชื้อราที่ทำให้ไม้ผุพัง เข้ามาอาศัยอยู่ ทำให้เกิดภาวะขาดไนโตรเจน (การลดลงของไนโตรเจน) ในกรณีที่ไม่มีการเติมสารอาหาร^{[ 92 ]}อย่างไรก็ตาม คุณสมบัตินี้สามารถนำมาใช้เพื่อดักจับไนโตรเจนแร่ธาตุส่วนเกินได้^{[ 93 ]}สารปรับปรุงเนื้อดินอินทรีย์เหล่านี้ (รวมถึงปุ๋ยหมัก ฯลฯ) อาจเพิ่มความพร้อมใช้งานของสารอาหารผ่านความสามารถในการแลกเปลี่ยนประจุบวกที่ดีขึ้น^[ 94 ] ^{หรือผ่าน}การเจริญเติบโตที่เพิ่มขึ้นของจุลินทรีย์ซึ่งจะเพิ่มความพร้อมใช้งานของสารอาหารพืชบางชนิด^{[ 95 ]}ปุ๋ยอินทรีย์แท้ เช่นปุ๋ยหมักและมูลสัตว์อาจถูกแจกจ่ายในท้องถิ่นโดยไม่ต้องผ่านการผลิตในระดับอุตสาหกรรม ทำให้การวัดปริมาณการบริโภคจริงทำได้ยากขึ้น

จีนกลายเป็นผู้ผลิตและผู้บริโภคปุ๋ยไนโตรเจนรายใหญ่ที่สุด^{[ 98 ]}ในขณะที่แอฟริกามีการพึ่งพาปุ๋ยไนโตรเจนน้อยมาก^{[ 99 ]}แร่ธาตุทางการเกษตรและเคมีมีความสำคัญมากในการใช้ปุ๋ยในอุตสาหกรรม ซึ่งมีมูลค่าประมาณ 200 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ^{[ 100 ]}ไนโตรเจนมีผลกระทบอย่างมากต่อการใช้แร่ธาตุทั่วโลก รองลงมาคือโพแทสเซียมและฟอสเฟต การผลิตไนโตรเจนเพิ่มขึ้นอย่างมากตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ฟอสเฟตและโพแทสเซียมมีราคาสูงขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ซึ่งสูงกว่าดัชนีราคาผู้บริโภค^{[ 100 ]}โพแทสเซียมผลิตในแคนาดารัสเซียและเบลารุสรวมกันแล้วมีปริมาณมากกว่าครึ่งหนึ่งของการผลิตทั่วโลก^{[ 100 ]}การผลิตโพแทสเซียมในแคนาดาเพิ่มขึ้น 18.6% ในปี 2017 และ 2018 ^{[ 101 ] [ 102 ]}การประมาณการอย่างระมัดระวังระบุว่า 30 ถึง 50% ของผลผลิตพืชผลมาจากการใช้ปุ๋ยเคมีธรรมชาติหรือปุ๋ยเคมีสังเคราะห์^{[ 82 ] [ 103 ]}ปริมาณการใช้ปุ๋ยได้แซงหน้าปริมาณพื้นที่เพาะปลูกในสหรัฐอเมริกาแล้ว^{[ 100 ]}

ข้อมูลเกี่ยวกับการบริโภคปุ๋ยต่อเฮกตาร์ของพื้นที่เพาะปลูกในปี 2012 ได้รับการเผยแพร่โดยธนาคารโลก^{[ 104 ]}แผนภาพด้านล่างแสดงการบริโภคปุ๋ยของ ประเทศ สมาชิกสหภาพยุโรป (EU) ในหน่วยกิโลกรัมต่อเฮกตาร์ (ปอนด์ต่อเอเคอร์) การบริโภคปุ๋ยทั้งหมดในสหภาพยุโรปสูงสุดที่ 11.6 ล้านตันในปี 2017 แต่ลดลงอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่นั้นมา จนเหลือ 9.3 ล้านตันในปี 2023 ^{[ 105 ]}สำหรับพื้นที่เพาะปลูก 157 ล้านเฮกตาร์ในปี 2020 ซึ่งน้อยกว่าปี 2010 ถึง 1.5 ล้านเฮกตาร์^{[ 106 ]}ตัวเลขนี้เทียบเท่ากับการบริโภคปุ๋ยเฉลี่ย 70 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ของพื้นที่เพาะปลูกโดยประเทศสมาชิกสหภาพยุโรปในปี 2020

ปริมาณการใช้ปุ๋ยอนินทรีย์ทางการเกษตรทั้งหมด ซึ่งแสดงในรูปของธาตุอาหารทั้งสาม ได้แก่ ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (แสดงในรูป P2O5) และโพแทสเซียม (แสดงในรูป K2O) อยู่ที่ 190 ล้านตันในปี 2023 เพิ่มขึ้น 1% เมื่อเทียบกับปี 2022 โดยแบ่งเป็นไนโตรเจน 112 ล้านตัน (58% ของทั้งหมด) ฟอสฟอรัส 41 ล้านตัน (21%) และโพแทสเซียม 38 ล้านตัน (20%) โดยรวมแล้ว การใช้ปุ๋ยในปี 2023 สูงกว่าปี 2000 ถึง 55 ล้านตัน (41%) (ไนโตรเจนสูงกว่า 38% ฟอสฟอรัสสูงกว่า 26% และโพแทสเซียมสูงกว่า 73%) ทวีปเอเชียคิดเป็น 56% ของปริมาณการใช้ปุ๋ยอนินทรีย์ทางการเกษตรทั้งหมดของโลกในปี 2023 รองลงมาคือทวีปอเมริกา (27%) ยุโรป (11%) แอฟริกา (4%) และโอเชียเนีย (2%) ^{[ 15 ]}

ปุ๋ยมักใช้ในการปลูกพืชทุกชนิด โดยอัตราการใช้จะขึ้นอยู่กับความอุดมสมบูรณ์ของดินซึ่งโดยปกติจะวัดจากการทดสอบดินและตามชนิดของพืช ตัวอย่างเช่นพืชตระกูลถั่วสามารถตรึงไนโตรเจนจากบรรยากาศและโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องใช้ปุ๋ยไนโตรเจน ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่ดีในการใช้เพื่อให้เกิดความยั่งยืน ทาง การเกษตร^{[ 107 ]}

ช่วงเวลาในการใส่ปุ๋ย (ในที่นี้จะพิจารณาเฉพาะปุ๋ยแร่ธาตุเท่านั้น) ขึ้นอยู่กับความต้องการของพืช สภาพ อากาศและ โอกาส ทางการตลาดลักษณะและปริมาณของปุ๋ยจะแตกต่างกันไปตามประเภทของการเกษตร (เช่นการทำฟาร์มแบบเข้มข้นเทียบกับการเกษตรแบบอนุรักษ์ทุ่งหญ้าเทียบกับที่ดินเพาะปลูก ) และการมีหรือไม่มีสัญญาณของการขาดสารอาหารการใส่ปุ๋ยในช่วงเวลาที่พืชต้องการสารอาหารสูงสุดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มผลผลิตและคุณภาพให้เหมาะสม โดยทั่วไป อัตราการดูดซึมสารอาหารจะสูงที่สุดในช่วงต้นถึงกลางฤดูปลูก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการใส่ปุ๋ยใกล้กับเวลาหว่านเมล็ดจึงมักได้ผลดีมาก สำหรับธัญพืชที่ปลูกในฤดูใบไม้ร่วง (เช่นข้าวสาลีฤดูหนาว ) การใส่ปุ๋ยไนโตรเจนในฤดูใบไม้ร่วงตามด้วยการใส่ปุ๋ยเสริม ในฤดู ใบไม้ผลิ น่าจะเป็นการผสมผสานที่ดีที่สุดของวิธีการใส่ปุ๋ยเพื่อเพิ่มผลผลิตให้เหมาะสม^{[ 108 ]} ควรหลีกเลี่ยง การใช้ปุ๋ยแร่ธาตุที่ละลายน้ำได้ (เช่นแอมโมเนียมไนเตรต ) ในช่วงฝนตกหนักเนื่องจากส่วนใหญ่จะสูญเสียไปจากพืช^{[ 109 ]}และจะทำให้แหล่งน้ำใต้ดิน ป น เปื้อนอย่างรวดเร็ว ^{[ 110 ]}ในเกษตรกรรมอนุรักษ์ (รวมถึงการทำไร่แบบไม่ไถพรวนการเกษตรแบบ ยั่งยืน ) ตลอดจนทางเลือกอื่นที่ไม่ใช่เกษตรอินทรีย์สำหรับการทำไร่แบบเข้มข้น (เช่น การเกษตรแบบถือครองที่ดิน ขนาดเล็ก ) การใช้ปุ๋ยแร่ธาตุจะลดลงเหลือเพียงความต้องการที่จำเป็นของพืชที่ปลูก และบางครั้งก็ไม่จำเป็นเลย^{[ 111 ]}

หลังจากเก็บเกี่ยวพืชผลหลัก (เช่นข้าวสาลี ข้าวโพด มันฝรั่ง)สามารถปลูกพืชคลุมดินได้ โดยใช้พืชที่มีอัตราการเจริญเติบโตเร็วและมีความต้องการไนโตรเจนสูง (เช่นมัสตาร์ดขาว ) ^{[ 112 ]}วิธีนี้ช่วยให้ไนโตรเจนส่วนเกิน โดยเฉพาะ ไอออน ไนเตรต ที่เคลื่อนที่ได้ง่าย สามารถถูกดูดซึมและเปลี่ยนเป็นโปรตีน ของพืช ^{[ 113 ]}ก่อนที่จะปนเปื้อนน้ำใต้ดินและ กระบวนการ ทางธรณีเคมี ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหากไม่มีพืชปกคลุม^{[ 114 ]}พืชคลุมดินจะถูกฝังลึกลงไปอีก ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นฮิวมัสซึ่งไนโตรเจนจะถูกตรึงไว้ตามพันธะเคมีที่ เสถียรต่างๆ ^{[ 115 ]}

ปุ๋ยถูกนำไปใช้กับพืชผลทั้งในรูปของแข็งและของเหลว ประมาณ 90% ของปุ๋ยถูกใช้ในรูปของแข็ง ปุ๋ยอนินทรีย์ที่เป็นของแข็งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ได้แก่ยูเรีย ไดแอมโมเนียมฟอสเฟตและโพแทสเซียมคลอไรด์ [ ^{116 ] ปุ๋ย}ของแข็งมักจะอยู่ในรูปเม็ดหรือผง บ่อยครั้งที่ปุ๋ยของแข็งมีจำหน่ายในรูปเม็ดกลม ปุ๋ยเหลวประกอบด้วยสารละลายแอมโมเนียสารละลายแอมโมเนียมไนเตรตหรือยูเรียในน้ำผลิตภัณฑ์เข้มข้นเหล่านี้อาจถูกเจือจางด้วยน้ำเพื่อสร้างปุ๋ยเหลวเข้มข้น (เช่นUAN ) ข้อดีของปุ๋ยเหลวคือมีผลเร็วกว่าและครอบคลุมได้ง่ายกว่า^{[ 43 ]}การเติมปุ๋ยลงในน้ำชลประทานเรียกว่าการให้ปุ๋ย ทางน้ำ ^{[ 82 ]}ปุ๋ยเม็ดมีราคาประหยัดกว่าในการขนส่งและจัดเก็บ และยังง่ายต่อการใช้งานอีกด้วย^{[ 117 ] [ 118 ]}

ปุ๋ยปลดปล่อยแบบควบคุม ( CRF ) คือปุ๋ยเม็ด ที่ ค่อยๆปล่อยสารอาหาร ลงสู่ ดิน (เช่น มี ระยะเวลา การปลดปล่อยที่ควบคุมได้ ) ^{[ 119 ]}ปุ๋ยปลดปล่อยแบบควบคุมยังรู้จักกันในชื่อปุ๋ยที่พร้อมใช้งานแบบควบคุมปุ๋ยปลดปล่อยแบบหน่วงเวลา ปุ๋ยปลดปล่อยแบบวัดปริมาณหรือปุ๋ยออกฤทธิ์ช้าโดยทั่วไป ปุ๋ยปลดปล่อยช้าและแบบควบคุมหมายถึงปุ๋ยที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก เช่นยูเรียฟอร์ม ซึ่งต้องอาศัยการย่อยสลายโดย จุลินทรีย์ในดินหลากหลายชนิดก่อนที่ไนโตรเจนจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของไนเตรต^{[ 120 ]}ปุ๋ยปลดปล่อยช้า (SRF) และปุ๋ยปลดปล่อยแบบควบคุม (CRF) มีข้อดีหลายประการเหนือกว่าปุ๋ยแบบดั้งเดิม ทำให้มั่นใจได้ถึงความยั่งยืนในการใส่ปุ๋ย^{[ 121 ] [ 122 ]}

ปุ๋ยทางใบจะถูกนำไปใช้โดยตรงกับใบพืช สามารถลดปริมาณปุ๋ยทั้งหมดที่ใช้และทำให้ได้ประสิทธิภาพการใช้ปุ๋ยสูง^{[ 123 ]}วิธีนี้มักใช้กับปุ๋ยไนโตรเจนที่ละลายน้ำได้ และใช้โดยเฉพาะกับพืชผลที่มีมูลค่าสูง เช่น ผลไม้ ยูเรียเป็นปุ๋ยทางใบที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด^{[ 43 ]}อย่างไรก็ตาม แนะนำให้ใช้ คีเลตกับธาตุอาหารที่ให้ทางใบเพื่อปรับปรุงการดูดซึมและการเคลื่อนย้ายของธาตุอาหารเป้าหมาย และหลีกเลี่ยงการสูญเสียลงสู่ดินและน้ำใต้ดิน^{[ 123 ]}

มีการใช้สารเคมีหลายชนิดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของปุ๋ยไนโตรเจน ด้วยวิธีนี้เกษตรกรสามารถจำกัดผลกระทบจากมลพิษของไนโตรเจนที่ไหลลงสู่แหล่งน้ำได้สาร ยับยั้ง การไนตริฟิเคชัน (หรือที่รู้จักกันในชื่อสารรักษาเสถียรภาพไนโตรเจน) จะยับยั้งการเปลี่ยนแอมโมเนียเป็นไนเตรต ซึ่งเป็น แอนไอออนที่มีแนวโน้มที่จะถูกชะล้างได้ง่ายกว่า 1-คาร์บาโมอิล-3-เมทิลไพราโซล (CMP), ไดไซแอนไดอะไมด์ , ไนตรา ไพริน (2-คลอโร-6-ไตรคลอโรเมทิลไพริดีน) และ 3,4-ไดเมทิลไพราโซลฟอสเฟต (DMPP) เป็นที่นิยม^{[ 124 ]}สารยับยั้งยูรีเอสใช้เพื่อชะลอการเปลี่ยนยูเรียเป็นแอมโมเนียโดยไฮโดรไลซิสซึ่งเร่งปฏิกิริยาโดยยูรีเอสเนื่องจากแอมโมเนียมีแนวโน้มที่จะระเหย^{[ 125 ]}เช่นเดียวกับการไนตริฟิเคชัน^{[ 126 ]}สารยับยั้งยูรีเอสที่เป็นที่นิยมคือN -( n -บิวทิล)ไทโอฟอสฟอริกไตรอะไมด์ ( NBPT )

การใช้เทคโนโลยีการให้ปุ๋ยอย่างระมัดระวังเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากสารอาหารส่วนเกินอาจเป็นอันตรายต่อพืชที่ปลูก^{[ 127 ]}การไหม้จากปุ๋ยอาจเกิดขึ้นได้เมื่อใส่ปุ๋ยมากเกินไป ส่งผลให้พืชเสียหายหรือถึงตายได้ ปุ๋ยแต่ละชนิดมีแนวโน้มที่จะไหม้แตกต่างกันไปตามดัชนีเกลือ^{[ 128 ] [ 129 ]}

ปุ๋ยเคมีสังเคราะห์ที่ใช้ในการเกษตรมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในวงกว้าง

ตามรายงานพิเศษของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) เรื่องการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและที่ดินการผลิตปุ๋ยเหล่านี้และการใช้ที่ดิน ที่เกี่ยวข้อง เป็นตัวขับเคลื่อนภาวะโลกร้อน [ ^{6 ] การ}ใช้ปุ๋ยยังนำไปสู่ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยตรงหลายประการ ได้แก่การไหลบ่าของสารเคมีทางการเกษตรซึ่งนำไปสู่ผลกระทบปลายน้ำ เช่นเขตทะเลที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต^{[ 130 ]}และการปนเปื้อนของทางน้ำ^{[ 131 ]}การเสื่อมโทรมของจุลินทรีย์ในดิน^{[ 132 ]}และการสะสมของสารประกอบที่เป็นพิษในระบบนิเวศ^{[ 133 ]}ผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมทางอ้อม ได้แก่: การเกิด N-พืช-ศัตรูพืชแบบต่อเนื่อง^{[ 134 ]}การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการขุดเจาะก๊าซธรรมชาติที่ใช้ในกระบวนการ Haber [ ^{135 ] [ 136 ]} การเติบโต อย่าง รวดเร็วของ ภาคเกษตรกรรมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้ประชากรมนุษย์เพิ่ม ขึ้นอย่างรวดเร็ว ^{[ 137 ]}และการทำเกษตรกรรมเชิงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการเติบโตนี้ ก่อให้เกิด^แรงกดดันต่อความหลากหลายทางชีวภาพการทำลายและการแตกแยกของถิ่นที่อยู่ [ 138 ^{]และการ}สูญเสียดินทางการเกษตร^{[ 139 ]}

เพื่อบรรเทาความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมและความมั่นคงทางอาหารชุมชนระหว่างประเทศได้รวมระบบอาหาร ไว้ ในเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนข้อที่ 2ซึ่งมุ่งเน้นการสร้างระบบการผลิตอาหารที่เป็นมิตรต่อสภาพภูมิอากาศและยั่งยืน^{[ 140 ]} แนวทาง นโยบายและกฎระเบียบส่วนใหญ่ ในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่การปรับเปลี่ยน แนวทางการเกษตรไปสู่ แนวทางการเกษตร ที่ยั่งยืนหรือฟื้นฟู : ซึ่งใช้ปุ๋ยเคมีสังเคราะห์ น้อยลง (เช่นการเกษตรที่ยั่งยืน ) การจัดการดินที่ดีขึ้น(เช่นการเกษตรแบบไม่ไถพรวน ) และปุ๋ยอินทรีย์ มากขึ้น (เช่น การ ทำเกษตรอินทรีย์การเกษตรแบบอนุรักษ์การเกษตรแบบไบโอไดนามิก )

สำหรับ กรดฟอสฟอริกทุกตันที่ผลิตได้จากการแปรรูปหินฟอสเฟต จะเกิด ของเสียขึ้น 5 ตัน ของเสียนี้มีลักษณะเป็นของแข็งที่ไม่บริสุทธิ์ ไร้ประโยชน์ และเป็นกัมมันตรังสี เรียกว่าฟอสโฟยิปซัมมีการประมาณการว่ามีการผลิตของเสียฟอสโฟยิปซัมทั่วโลกปีละ 100,000,000 ถึง 280,000,000 ตัน^{[ 141 ]}

ปุ๋ยฟอสฟอรัสและไนโตรเจนสามารถส่งผลกระทบต่อดิน น้ำผิวดิน และน้ำใต้ดิน^{[ 100 ]}เนื่องจากการกระจายตัวของแร่ธาตุลงสู่แหล่งน้ำภายใต้ปริมาณน้ำฝนสูง^{[ 142 ] [ 143 ]}หิมะละลาย และสามารถซึมลงสู่น้ำใต้ดินได้เมื่อเวลาผ่านไป^{[ 144 ]}น้ำเสียจากการเกษตรเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชันใน แหล่ง น้ำ จืด ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกาประมาณครึ่งหนึ่งของทะเลสาบทั้งหมดที่สำรวจโดยสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (US EPA) มี ภาวะยูโทร ฟิเคชันในปี 2550 และเพิ่มขึ้นอย่างน่าตกใจเป็น 80 เปอร์เซ็นต์ในปี 2555 ^{[ 145 ]}ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชันคือฟอสเฟตซึ่งโดยปกติแล้วเป็นสารอาหารที่จำกัดนอกเหนือจากไนโตรเจน ความเข้มข้นของ P สูงส่งเสริมการเจริญเติบโตของไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่าย ซึ่ง การตายของพวกมันจะใช้ออกซิเจน^{[ 146 ]} การแพร่กระจายของ ไซยาโนแบคทีเรีย (' การแพร่กระจายของสาหร่าย ') ยังสามารถผลิตสารพิษ ที่เป็นอันตราย ซึ่งสามารถสะสมในห่วงโซ่อาหารและอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์ได้^{[ 147 ] [ 148 ]}การไหลบ่าของปุ๋ยสามารถลดลงได้โดยใช้กลยุทธ์การใส่ปุ๋ยที่เหมาะสมกับสภาพอากาศ^{[ 142 ]}

สารประกอบที่มีไนโตรเจนสูงที่พบในน้ำเสียจากปุ๋ยเป็นสาเหตุหลักของการขาดออกซิเจน อย่างรุนแรง ในหลายส่วนของมหาสมุทรโดยเฉพาะในเขตชายฝั่ง ทะเลสาบและแม่น้ำ^{[ 149} ] การขาดออกซิเจนที่ละลายในน้ำส่งผลให้ความสามารถของพื้นที่เหล่านี้ในการดำรงชีวิตของสัตว์ทะเลลดลงอย่างมาก^[ 150 ] ^{จำนวนเขตทะเล}ที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตใกล้ชายฝั่งที่มีผู้คนอาศัยอยู่กำลังเพิ่มขึ้น^{[ 151 ]}

นับตั้งแต่ปี 2549 การใช้ปุ๋ยไนโตรเจนได้รับการควบคุมมากขึ้นในยุโรปตะวันตกเฉียงเหนือ^{[ 152 ]}และสหรัฐอเมริกา^{[ 153 ] [ 154 ]}ในกรณีที่ภาวะยูโทรฟิเคชันสามารถย้อนกลับได้ อาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษ^{[ 155 ]}และจำเป็นต้องมีการจัดการดินอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 156 ]}ก่อนที่ไนเตรตที่สะสมอยู่ในน้ำใต้ดินจะถูกย่อยสลายโดยกระบวนการดีไนตริฟิเคชันตาม ธรรมชาติ ^{[ 157 ]}

ปุ๋ยไนโตรเจนเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ถูกเปลี่ยนเป็นสารอินทรีย์ในพืช ส่วนที่เหลือจะสะสมอยู่ในดินหรือสูญเสียไปกับการไหลบ่า^{[ 158 ]}การใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนในปริมาณสูงร่วมกับ ไนเตรต ที่ละลายน้ำ ได้สูง ทำให้เกิดการไหลบ่าลงสู่แหล่งน้ำผิวดิน เพิ่มขึ้น รวมถึงการชะล้างลงสู่แหล่งน้ำใต้ดินซึ่งก่อให้เกิดมลพิษต่อแหล่งน้ำใต้ดิน [ ^{159 ] [ 160 ] [ 161 ] การ}ใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนมากเกินไป (ไม่ว่าจะเป็นปุ๋ยสังเคราะห์หรือปุ๋ยธรรมชาติ) เป็นอันตรายอย่างยิ่ง เนื่องจากไนโตรเจนส่วนใหญ่ที่พืชไม่ได้ดูดซึมจะถูกเปลี่ยนเป็นไนเตรตซึ่งสามารถชะล้างได้ง่าย^{[ 162 ]}

ระดับไนเตรตที่สูงกว่า 10 มก./ลิตร (10 ppm) ในน้ำบาดาลสามารถทำให้เกิด ' โรคทารกสีน้ำเงิน ' ( ภาวะเมทฮีโมโกลบิน ในเลือดสูง ) ได้^{[ 163 ]}สารอาหาร โดยเฉพาะไนเตรต ในปุ๋ยสามารถก่อให้เกิดปัญหาต่อแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติและสุขภาพของมนุษย์ได้ หากถูกชะล้างลงสู่แหล่งน้ำหรือซึมผ่านดินลงสู่น้ำบาดาล^{[ 164 ]}การไหลบ่าของน้ำสามารถนำไปสู่การเพิ่มจำนวนของสาหร่ายที่ใช้ออกซิเจนทั้งหมดและทิ้ง "เขตตาย" ขนาดใหญ่ไว้เบื้องหลัง ซึ่งปลาและสิ่งมีชีวิตในน้ำอื่นๆ ไม่สามารถอาศัยอยู่ได้^{[ 165 ]}

การเป็นกรดของดินหมายถึงกระบวนการที่ ระดับ pHของดินมีความเป็นกรดมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ค่า pH ของดินเป็นการวัดความเป็นกรดหรือด่างของดิน และกำหนดบนมาตราส่วนตั้งแต่ 0 ถึง 14 โดย 7 คือค่ากลาง ค่า pH ที่ต่ำกว่า 7 แสดงว่า ดิน เป็นกรดในขณะที่ค่า pH ที่สูงกว่า 7 แสดงว่า ดิน เป็นด่างหรือ เบส การเป็น กรดของดินเป็นปัญหาสำคัญในด้านการเกษตรและพืชสวน ซึ่งนำไปสู่การชะล้างของแคตไอออน โครงสร้างของอนุภาคดินที่ไม่เสถียร ความเป็นพิษของโลหะ การลดลงของความพร้อมของสารอาหาร และส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางชีวภาพของดินและประสิทธิภาพของพืช^{[ 166 ]}

ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนจะปล่อย ไอออน แอมโมเนียมหรือ ไน เตรตซึ่งสามารถทำให้ดินเป็นกรดได้เมื่อเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมี^{[ 167 ]}เมื่อใส่ปุ๋ยที่มีไนโตรเจน ไม่ว่าจะเป็นแร่ธาตุหรืออินทรีย์ ลงในดิน จะทำให้ความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจน (H+) ในสารละลายในดินเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้ค่า pH ของดินลดลง^{[ 168 ] [ 169 ]}ซึ่งอาจนำไปสู่การลดลงของ ความพร้อม ของสารอาหารซึ่งอาจชดเชยได้ด้วยการใส่ปูนขาว^{[ 170 ]}

ความเป็นกรดของดินยังเกิดขึ้นจากฝนกรด ซึ่ง เป็นปัญหาที่เกิดจากฝีมือมนุษย์แม้ว่าจะมีการใช้มาตรการอย่างเข้มงวดเพื่อระงับหรือลดการปล่อยก๊าซ อุตสาหกรรม ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 แล้ว ก็ตาม ^{[ 171 ]}ในบรรดาสาเหตุที่รายงานของฝนกรด ปุ๋ยไนโตรเจน (ไม่ว่าจะเป็นแร่ธาตุหรืออินทรีย์) และการปล่อยไนตรัสออกไซด์และไนตริกออกไซด์ ที่ตามมานั้น มีความสำคัญในภูมิภาคที่มีการเกษตรแบบเข้มข้น^{[ 172 ]}กลไกมีความซับซ้อน โดยเกี่ยวข้องกับการระเหยของแอมโมเนียจากมูลสัตว์ (ไม่ว่าจะเก็บไว้หรือกระจาย) หรือยูเรีย และการตกตะกอนโดยตรงตามด้วยไนตริฟิเคชันในดินหรือการออกซิเดชันก่อนหน้านี้เป็นไนโตรเจนออกไซด์ในบรรยากาศก่อนที่จะตกตะกอนเป็นกรดไนตริก^{[ 173 ]}

ความเข้มข้นของแคดเมียมในปุ๋ยที่มีฟอสฟอรัสแตกต่างกันอย่างมากและอาจก่อให้เกิดปัญหาได้^{[ 174 ]}ตัวอย่างเช่น ปุ๋ย โมโนแอมโมเนียมฟอสเฟตอาจมีปริมาณแคดเมียมต่ำถึง 0.14 มก./กก. หรือสูงถึง 50.9 มก./กก. ^{[ 175 ]}หินฟอสเฟตที่ใช้ในการผลิตอาจมีแคดเมียมมากถึง 188 มก./กก. ^{[ 176 ]}ตัวอย่างเช่น แหล่งสะสมบนเกาะนาอูรู^{[ 177 ]}และหมู่เกาะคริสต์มาส^{[ 178 ]}การใช้ปุ๋ยที่มีแคดเมียมสูงอย่างต่อเนื่องอาจทำให้ดิน^{[ 179 ]}และพืชปนเปื้อนได้^{[ 180 ]}คณะกรรมาธิการยุโรปได้พิจารณาถึงข้อจำกัดเกี่ยวกับปริมาณแคดเมียมในปุ๋ยฟอสเฟตแล้ว^{[ 181 ] [ 182 ] [ 183 ]}ผู้ผลิตปุ๋ยที่มีฟอสฟอรัสในปัจจุบันเลือกหินฟอสเฟตโดยพิจารณาจากปริมาณแคดเมียม^{[ 146 ]}

หินฟอสเฟตมีฟลูออไรด์ ในปริมาณสูง ในรูปของฟลูออราพาไทต์ [ ^{184 ] ด้วย}เหตุนี้ การใช้ปุ๋ยฟอสเฟตอย่างแพร่หลายจึงทำให้ความเข้มข้นของฟลูออไรด์ในดินเพิ่มขึ้น^{[ 180 ]}พบว่าการปนเปื้อนของอาหารจากปุ๋ยนั้นไม่น่าเป็นห่วงมากนัก เนื่องจากพืชสะสมฟลูออไรด์จากดินได้น้อย สิ่งที่น่าเป็นห่วงมากกว่าคือความเป็นไปได้ที่ฟลูออไรด์จะเป็นพิษต่อปศุสัตว์ที่กินดินที่ปนเปื้อน^{[ 185 ] [ 186 ]} นอกจากนี้ ผลกระทบของฟลูออไรด์ ต่อจุลินทรีย์ในดินก็อาจเป็นเรื่องที่น่าเป็นห่วงเช่นกัน^{[ 185 ] [ 186 ] [ 187 ]}

ปริมาณกัมมันตรังสีในปุ๋ยมีความแตกต่างกันอย่างมากและขึ้นอยู่กับทั้งความเข้มข้นในแร่ธาตุต้นกำเนิดและกระบวนการผลิตปุ๋ย^{[ 180 ] [ 188 ]} ความเข้มข้นของ ยูเรเนียม-238อาจอยู่ในช่วง 7 ถึง 100 pCi/g ( พิโคคูรีต่อกรัม) ในหินฟอสเฟต^{[ 189 ]}และ 1 ถึง 67 pCi/g ในปุ๋ยฟอสเฟต^{[ 190 ] [ 191 ] [ 192 ]}ในกรณีที่มีการใช้ปุ๋ยฟอสฟอรัสในอัตราสูงต่อปี อาจส่งผลให้ ความเข้มข้นของ ยูเรเนียม-238ในดินและน้ำระบายสูงกว่าปกติหลายเท่า^{[ 191 ] [ 193 ]}อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของการเพิ่มขึ้นเหล่านี้ต่อความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์จากการปนเปื้อนของสารกัมมันตรังสีในอาหารนั้นมีน้อยมาก (น้อยกว่า 0.05 m Sv /y) ^{[ 191 ] [ 194 ] [ 195 ]}

ของเสีย จากอุตสาหกรรมเหล็กเช่นตะกรัน เหล็ก มักถูกนำกลับมาใช้ใหม่เป็นสารปรับปรุงดินหรือสำหรับการผลิตปุ๋ย เนื่องจากมีปริมาณแคลเซียมและแมกนีเซียมสูง และมีธาตุอาหารรอง ต่างๆ ที่จำเป็นต่อการเจริญ ^{เติบโต}ของพืช^{[ 196 ]}อย่างไรก็ตาม อาจมีโลหะที่เป็นพิษ อยู่ ด้วย^{[ 197 ]}ในจำนวนนี้ได้แก่สารหนู [ ^{198 ]}แคดเมียม [ ^{198 ]}โครเมียม^{[ 199 ]}และนิกเกล [ ^{200 ] ใน ขณะที่การปรับปรุง ดิน}ด้วยตะกรันเหล็กกลับช่วยตรึงตะกั่วในดินและลดความเป็นพิษต่อพืชที่ปลูก[ ^{201 ] ธาตุ}พิษที่พบมากที่สุดในปุ๋ยประเภทนี้คือปรอทตะกั่ว และสารหนู^{[ 202 ] [ 203 ] [ 204 ]}เนื่องจากต้นทุนในการกำจัดคุณสมบัติที่เป็นอันตรายจากตะกรันเหล็กนั้นสูง^{[ 205 ]}วิธีแก้ปัญหาที่ดีกว่าคือการตรึงตะกรันเหล่านั้นไว้ การผสมไบโอชาร์ลงในตะกรันเหล็กทำให้ส่วนผสมนี้กลายเป็นสารปรับปรุงดินที่ดีสำหรับการ ( ทำให้เป็นกลาง ) ของโลหะหนักในดินทางการเกษตร^{[ 206 ]}ปุ๋ยที่มีความบริสุทธิ์สูงมีจำหน่ายอย่างแพร่หลายและอาจเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดในฐานะปุ๋ยที่ละลายน้ำได้สูงซึ่งมีสีย้อมสีน้ำเงินที่ใช้กันทั่วไปในครัวเรือนเช่นMiracle-Groปุ๋ยที่ละลายน้ำได้สูงเหล่านี้ใช้ใน ธุรกิจ เพาะชำต้นไม้และมีจำหน่ายในบรรจุภัณฑ์ขนาดใหญ่ในราคาที่ถูกกว่า ปริมาณ ขายปลีก อย่างมาก ปุ๋ยเม็ดสำหรับสวนราคาไม่แพงบางชนิดที่ขายปลีกนั้นทำจากส่วนผสมที่มีความบริสุทธิ์สูง^{[ 207 ]}

ความสนใจได้มุ่งไปที่ความเข้มข้นที่ลดลงของธาตุอาหารรองเช่น เหล็ก สังกะสี ทองแดงและแมกนีเซียมในอาหารหลายชนิดในช่วง 50–60 ปีที่ผ่านมา^{[ 208 ] [ 209} ] ^{การทำเกษตร}แบบเข้มข้นรวมถึงการใช้ปุ๋ยเคมี มักถูกเสนอว่าเป็นสาเหตุของการลดลงเหล่านี้ และการทำเกษตรอินทรีย์มักถูกเสนอเป็นทางออก^{[ 209 ]}แม้ว่าผลผลิตพืชที่เพิ่มขึ้นจากการใช้ปุ๋ย NPK จะทำให้ความเข้มข้นของธาตุอาหารอื่นๆ ในพืชเจือจางลง^{[ 208 ] [ 210 ]} แต่ การลดลงที่วัดได้ส่วนใหญ่สามารถนำมาประกอบกับการใช้พันธุ์พืชที่ให้ผลผลิตสูงขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งผลิตอาหารที่มีความเข้มข้นของแร่ธาตุต่ำกว่าบรรพบุรุษที่ให้ผลผลิตน้อยกว่า^{[ 208 ] [ 211 ] [ 212 ]}ดังนั้น จึงไม่น่าเป็นไปได้ที่การทำเกษตรอินทรีย์หรือการลดการใช้ปุ๋ย (เช่นการเกษตรแบบอนุรักษ์ ) จะแก้ปัญหานี้ได้ อาหารที่มีความหนาแน่นของสารอาหารสูงนั้นคาดว่าจะได้มาจากการใช้พันธุ์เก่าที่มีผลผลิตต่ำหรือการพัฒนาพันธุ์ใหม่ที่มีผลผลิตสูงและมีความหนาแน่นของสารอาหารสูง^{[ 208 ] [ 213 ]}

ในความเป็นจริง ปุ๋ยมีแนวโน้มที่จะช่วยแก้ปัญหาการขาดแร่ธาตุรองมากกว่าที่จะก่อให้เกิดปัญหา: ในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย พบว่าการขาดสังกะสีทองแดง แมงกานีส เหล็ก และโมลิบเดนัม เป็นปัจจัยจำกัดการเจริญเติบโตของพืชไร่และทุ่งหญ้าในช่วงทศวรรษ1940และ 1950 ^{[ 214 ]}ดินในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลียมีอายุมาก ผุพังมาก และขาดสารอาหารหลักและธาตุรองหลายชนิด^{[ 214 ]}นับตั้งแต่นั้นมา ธาตุรองเหล่านี้จึงถูกเติมลงในปุ๋ยที่ใช้ในการเกษตรในรัฐนี้เป็นประจำ^{[ 214 ]}ดินอื่นๆ ทั่วโลกจำนวนมากขาดสังกะสี ทำให้เกิดการขาดทั้งในพืชและมนุษย์^{[ 215 ]}และปุ๋ยสังกะสีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อแก้ปัญหานี้^{[ 216 ]}

ปุ๋ยในปริมาณสูงอาจทำให้ความ สัมพันธ์ แบบพึ่งพา อาศัย กันระหว่างรากพืชและเชื้อราไมคอร์ไรซา เสื่อมลง ^{[ 217 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกินความต้องการของพืช^{[ 218 ]}ยังคงมีการถกเถียงกันอยู่ว่าปุ๋ยมีผลต่อสัตว์ในดิน หรือไม่และอย่างไร ทั้งปุ๋ยอินทรีย์และปุ๋ยอินทรีย์-แร่ธาตุช่วยเพิ่มจำนวนสัตว์ในดิน ในขณะที่ปุ๋ยแร่ธาตุไม่มีผลเช่นนั้น โดย การตอบ สนองเฉพาะกลุ่มของสัตว์ในดินจะบดบังผลกระทบโดยรวม^{[ 219 ]}ปุ๋ยเคมีกระตุ้นการเจริญเติบโตของประชากรจุลินทรีย์ แต่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงความอุดมสมบูรณ์และความหลากหลายของพวกมัน ในขณะที่ มีการบันทึกการลดลงของกิจกรรมเอนไซม์^{[ 220 ]}

การรวมกันของความเป็นกรดของดินและปริมาณไนโตรเจนสูงนั้นอาจเป็นสิ่งที่สิ่งมีชีวิตในดินส่วนใหญ่ไม่รู้จักมาก่อนการเกิดขึ้นของเกษตรกรรมเชิงอุตสาหกรรมโดยทั่วไปแล้ว ดินจะมีสภาพเป็นกรดและมีสารอาหารน้อย หรือเป็นกลางถึงด่างและมีสารอาหารมาก (รวมถึงไนโตรเจน) ขึ้นอยู่กับความสามารถของแร่ธาตุในดินเหนียวในการกักเก็บสารอาหาร ซึ่งขึ้นอยู่กับค่า pH ^{[ 221 ]}การรวมกันที่ไม่คาดคิดของปริมาณสารอาหารที่มากเกินไปและความเครียด จากกรด ทำให้ความยั่งยืนของชุมชนสัตว์และจุลินทรีย์ลดลงโดยการทำให้ความเชื่อมโยงระหว่างองค์ประกอบเหนือพื้นดินและใต้ดินของระบบนิเวศทางการเกษตร อ่อนแอลง ^{[ 222 ]}ระบบนิเวศอื่นๆก็ได้รับผลกระทบจากฝนกรดที่มีไนโตรเจนสูงซึ่งเกิดจากการทำการเกษตรแบบเข้มข้นเช่นกันปัจจุบันบึงสแฟกนัมกำลังเปลี่ยนจาก แหล่ง กักเก็บคาร์บอน (เนื่องจากการสะสมของเศษสแฟกนัมที่ย่อยสลายยากและ สภาวะ ที่ปราศจากออกซิเจน ) ไปเป็นแหล่งปล่อยคาร์บอนภายใต้อิทธิพลของการตกตะกอนของไนโตรเจนและการกระตุ้นกิจกรรม ของ ผู้ย่อยสลาย ในภายหลัง ^{[ 223 ]}ระบบนิเวศที่ขาดสารอาหารอื่นๆ ก็ได้รับผลกระทบอย่างมากเช่นกัน เช่นทุ่งหญ้าโดยมีการผสมผสานที่น่าประหลาดใจระหว่าง การสะสม อินทรียวัตถุในดิน ที่สูงขึ้น และกิจกรรมของเอนไซม์ในดิน ที่สูงขึ้น ^{[ 224 ]}

การปฏิบัติทางการจัดการทางการเกษตรมีสองประเภท ได้แก่การทำเกษตรอินทรีย์และการเกษตรแบบดั้งเดิม การเกษตร อินทรีย์ส่งเสริมความอุดมสมบูรณ์ของดินโดยใช้ทรัพยากรในท้องถิ่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด การเกษตรอินทรีย์หลีกเลี่ยงสารเคมีทางการเกษตรสังเคราะห์ การเกษตรแบบดั้งเดิมใช้ส่วนประกอบทั้งหมดที่การเกษตรอินทรีย์ไม่ได้ใช้^{[ 225 ]}

การใช้สารปรับปรุงดินอินทรีย์มากเกินไป (เช่นมูล สุกร ) อาจส่งผลเสียต่อคุณภาพน้ำผ่านการปนเปื้อนของแหล่งน้ำใต้ดินและการเกิดภาวะยูโทรฟิเคชันในแหล่งน้ำ ที่ไหลลงสู่ แหล่งน้ำนั้น^{[ 226 ]}นี่เป็นข้อกังวลของสังคมในพื้นที่ที่^การเลี้ยงสุกรขัดแย้งกับการรักษาสิ่งแวดล้อม [ ^{227 ]}

ปุ๋ยสังเคราะห์ส่วนใหญ่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิลโดยใช้พลังงานฟอสซิลและมีเทนในการผลิตไฮโดรเจนที่ใช้ในการสังเคราะห์แอมโมเนียโดยกระบวนการฮาเบอร์รวมถึงปฏิกิริยาเคมี ต่างๆ ที่ใช้ในการสังเคราะห์ปุ๋ยส่วนใหญ่ (เช่นยูเรียแอมโมเนียมไนเตรตซูเปอร์ฟอสเฟต ) ^{[ 228 ]}มีการเสนอทางเลือกอื่นๆ สำหรับการผลิตไฮโดรเจน เช่นพลังงานแสงอาทิตย์ [ ^{229 ] การ บำบัด}ของเสีย^{[ 230 ]}หรือการแยกด้วยไฟฟ้า^{[ 231 ]}

ปริมาณก๊าซเรือนกระจกคาร์บอนไดออกไซด์มีเทนและไนตรัสออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิต และการใช้ปุ๋ยไนโตรเจน นั้นคาดว่าคิดเป็นประมาณ 5% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากกิจกรรมของมนุษย์โดยหนึ่งในสามเกิดขึ้นระหว่างการผลิต และสองในสามเกิดขึ้นระหว่างการใช้ปุ๋ย^{[ 232 ]}ไนเตรตจะถูกเปลี่ยนโดยแบคทีเรียในดินเป็นไนตรัสออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก^{[ 233 ]}การปล่อยไนตรัสออกไซด์จากมนุษย์ ซึ่งส่วนใหญ่มาจากปุ๋ย ระหว่างปี 2550 ถึง 2559 คาดว่าอยู่ที่ 700 ล้านตันเทียบเท่า_CO2 ^{[ 234 ]}

มีการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนในอัตราประมาณ 110 ล้านตัน (ของ N) ต่อปีในปี 2012 ^{[ 235 ] [ 236 ]}ไนตรัสออกไซด์ (N _{2 O) เป็น} ก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญเป็นอันดับสามรองจากคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทน มี ผลกระทบต่อเรือนกระจก มากกว่า คาร์บอนไดออกไซด์ถึง 296 เท่าต่อตัน การปล่อยก๊าซในปี 2025 มีส่วนทำให้ ชั้นบรรยากาศมีปริมาณเทียบเท่ากับ CO _{2 700 เมกะตัน} ^{[ 237 ]}นอกจากนี้ยังส่งผลให้โอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ลด ลง^{[ 238 ]}การปรับเปลี่ยนกระบวนการและขั้นตอนต่างๆ สามารถลดการปล่อยก๊าซเหล่านี้ได้^{[ 239 ]}

การปล่อยก๊าซมีเทนจากพื้นที่เพาะปลูก (โดยเฉพาะนา ข้าว ) เพิ่มขึ้นจากการใช้ปุ๋ยแอมโมเนียม การปล่อยก๊าซเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก เนื่องจากมีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพ^{[ 240 ] [ 241 ]}

ในยุโรป ปัญหาเกี่ยวกับความเข้มข้นของไนเตรตในน้ำไหลบ่ากำลังได้รับการแก้ไขโดยคำสั่งไนเตรตของสหภาพยุโรป^{[ 242 ]}ภายในสหราชอาณาจักรเกษตรกรได้รับการสนับสนุนให้จัดการที่ดินของตนอย่างยั่งยืนมากขึ้นใน ' การทำฟาร์มที่คำนึงถึงลุ่มน้ำ ' ^{[ 243 ]}ในสหรัฐอเมริกาความเข้มข้นสูงของไนเตรตและฟอสฟอรัสในน้ำไหลบ่าและน้ำระบายถูกจัดเป็นมลพิษจากแหล่งที่ไม่เฉพาะเจาะจงเนื่องจากมีต้นกำเนิดแบบกระจาย มลพิษนี้ได้รับการควบคุมในระดับรัฐ^{[ 244 ]}รัฐโอเรกอนและวอชิงตันทั้งสองรัฐอยู่ในสหรัฐอเมริกา มีโปรแกรมการลงทะเบียนปุ๋ยพร้อม ฐานข้อมูลออนไลน์ที่แสดงรายการการวิเคราะห์ทางเคมีของปุ๋ย^{[ 245 ] [ 246 ]}การซื้อขายการปล่อยคาร์บอนและภาษีศุลกากรด้านสิ่งแวดล้อมส่งผลกระทบต่อการผลิตและราคาของปุ๋ย^{[ 247 ]}

ในประเทศจีน มีการนำ กฎระเบียบมาใช้เพื่อควบคุมการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนในการทำฟาร์ม ในปี 2551 รัฐบาลจีนเริ่มถอนเงินอุดหนุน ปุ๋ยบางส่วน รวมถึงเงินอุดหนุนการขนส่งปุ๋ย และการใช้ไฟฟ้าและก๊าซธรรมชาติในอุตสาหกรรม ส่งผลให้ราคาปุ๋ยสูงขึ้น และฟาร์มขนาดใหญ่เริ่มใช้ปุ๋ยน้อยลง หากฟาร์มขนาดใหญ่ยังคงลดการใช้เงินอุดหนุนปุ๋ยลง พวกเขาก็ไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากต้องเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ปุ๋ยที่มีอยู่ ซึ่งจะส่งผลให้ผลผลิตธัญพืชและกำไรเพิ่มขึ้น^{[ 248 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2565 กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาได้ประกาศมอบเงินช่วยเหลือใหม่จำนวน 250 ล้านดอลลาร์สหรัฐ เพื่อส่งเสริมการผลิตปุ๋ยของอเมริกา โครงการเงินช่วยเหลือนี้เป็นส่วนหนึ่งของCommodity Credit Corporationโดยจะสนับสนุนการผลิตปุ๋ยที่เป็นอิสระจากผู้จำหน่ายปุ๋ยรายใหญ่ ผลิตในอเมริกา และใช้เทคนิคการผลิตที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อเร่งการแข่งขันในอนาคต^{[ 249 ]}

ในสหภาพยุโรปสงครามรัสเซีย-ยูเครนและการเพิ่มขึ้นอย่างมากของราคาพลังงานและปุ๋ยแร่ธาตุในเวลาต่อมา เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการมีอิสระและประสิทธิภาพมากขึ้นในการผลิตและการใช้ปุ๋ย กรอบวิกฤตชั่วคราวและการเปลี่ยนผ่านสำหรับความช่วยเหลือของรัฐที่แก้ไขแล้ว^{[ 250 ]}ทำให้ประเทศในสหภาพยุโรปสามารถให้การสนับสนุนเฉพาะแก่เกษตรกรและผู้ผลิตปุ๋ยได้ เงินทุนที่สร้างขึ้นจากมาตรการต่างๆ เช่น การจำกัดรายได้จากตลาดของผู้ผลิตไฟฟ้า บางราย และเงินบริจาคเพื่อความสามัคคี สามารถนำมาใช้ได้ภายใต้เงื่อนไขที่เกี่ยวข้อง สำหรับวัตถุประสงค์ของโครงการสนับสนุนระดับชาติ^{[ 251 ]}

• นิเวศวิทยาการเกษตร
• เซอร์คูลัส (ทฤษฎี)
• การให้ปุ๋ยทางน้ำ
• องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ
• ประวัติศาสตร์ของการทำเกษตรอินทรีย์
• มิโลร์แกไนต์
• ตารางสีใบไม้
• ฟอสโฟยิปซัม
• ฟอสฟอรัสสูงสุด
• การลดธาตุอาหารในดิน
• ปุ๋ยสาหร่ายทะเล

 บทความนี้มีการนำข้อความจาก งาน เนื้อหาเสรีมาใช้ ได้รับอนุญาตภายใต้ CC BY 4.0 ( คำชี้แจง/การอนุญาต ) ข้อความนำมาจากหนังสือสถิติประจำปี 2025 ขององค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (World Food and Agriculture – Statistical Yearbook 2025)

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับปุ๋ย

วิกิซอร์ซมีเนื้อหาจากบทความ Encyclopedia Americana ปี 1920 เรื่องFertilizers

• ไนโตรเจนสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงในอาหาร ต้นกำเนิดจากโลก กระบวนการฮาเบอร์เก็บถาวรเมื่อวันที่ 11 มกราคม 2017 ที่Wayback Machine
• สมาคมอุตสาหกรรมปุ๋ยระหว่างประเทศ (IFA)
• คู่มือการเกษตร คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับปุ๋ยและการใส่ปุ๋ย (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 6 ตุลาคม 2554)
• ค่าไนโตรเจน-ฟอสฟอรัส-โพแทสเซียมของปุ๋ยอินทรีย์เก็บถาวรเมื่อวันที่ 26 กุมภาพันธ์ 2021 ที่Wayback Machine