（一）农资投入量和部分使用结构的变化
1.化肥投入总量不断增加，化肥搭配更为均衡
《中国农村住户调查年鉴》数据显示，从1985年至2005年20年间，67000多样本户户均化肥使用量从最开始的375.63公斤增加到2005年的643.2公斤，整体上显著呈递增趋势，仅在若干年分略有波动，1996到2000年五年内有小幅减少。
2.有机肥低水平投入
从全国的层面上看，没有有机肥施用量的统计数据，这无疑削弱了我们论证的能力。从基于农村住户调查的数据看，作为有机肥的代表——饼肥使用量在从1985年到1994年十年间显著下降，1994年到2001年有波动地回升，之后几年又逐步走入低谷。2005年每户饼肥用量为5.6公斤，而1985年是17.09公斤。而畜禽粪肥等有机肥的用量在总体上的减少只能从农户调查的经验中感受出来。
3.农药、农膜使用量都在不断增加
根据住户调查，1985年户均农药使用量为2.92公斤，到了2002年这个数据增加为10.02公斤，而且基本上年年递增（2003年之后数据不详）。农用薄膜的使用量也历经了一个相当显著的增加过程：1985年户均农膜用量仅为0.85公斤，到了2005年，每户平均的农膜用量达到4.9公斤。
4.生产燃料用量基本稳定
生产燃料包括农用柴油、农用汽油以及生产用煤等。从1985到2005年，生产燃料的用量基本保持在70公斤到110公斤的范围内波动。用量最多的是1996年，达到120.5公斤，最少的是2003年，为63.3公斤。
（二）农业生产资料使用状况对即期粮食产出水平的影响
1.亩均农资用量与粮食产量的关系
农业生产用燃料的水平在一定程度上反映的只是机械对劳动力替代（特别是农用柴油和汽油），并不会对亩产量产生积极影响。在这部分，我们考察的指标是种子、化肥和农膜的使用量。这三种生产资料的投入都与粮食的单位产量有着直接的关系，其影响程度如何、怎么影响，是我们的关注点。一般来说，同一种类型的种子每亩用量基本上稳定不变，用量的改变可以作为品种改变的替代指标。越是优质的品种一般来说对应的用量应该越少。在别的因素不变的情况下，化肥和农膜的使用量对产量会有正向影响（当然是在一定限度之内）。为验证以上判断，我们利用了三种粮食部分投入产出19年的时序数据进行检验。检验分别利用简单的线性关系和对数关系进行一般线性回归。
回归结果表明，稻谷的亩产水平与种子、化肥、农膜用量更明显地成一般线性关系。其中最显著的是农膜用量，标准化系数为0.755，显著性参数为0.000；种子用量与产量显著负相关，而化肥为较显著的正相关。这些结果与我们的判断完全一致。小麦种植很少使用农膜，对农膜我们不作考察。在种子和化肥这两项指标中，更明显地呈现对数关系。其中，种子用量与小麦产量是显著正向关系，这与前面对稻谷的分析结果完全相反；化肥也保持正相关，但显著性水平有所下降。玉米的情况与小麦差不多，种子、化肥的用量与亩产成较显著的正相关。需要指出的是，玉米的亩产量与农膜用量关系并不明显，而不是想象中的显著相关。而且，玉米与种子、化肥明显的是一般线性关系，而不是对数关系。
对种子回归的不同结果可能与稻谷、小麦、玉米的种子自身的性质有关。水稻的种子替代性较强，农户可以选择是自己留种还是市场上购买。自己留的传统品种一般用量大而产量较低，购买的高产优质品种用量相对较少。在这种规律下，出现这种结果是自然而然的。小麦和玉米的种子一般都是从市场上购买而不是自己留，所以不会出现稻谷种子的那种替代性。农膜用量与玉米产量的不相关可能与农膜的增产潜能发挥到极致有关，当然也不排除农膜残留对玉米生产的危害导致增产与减产抵消这种可能。事实上，观察一下数据就会发现，玉米农膜用量从1993年达到高峰之后就比较明显地逐年减少。化肥的用量尽管与三种粮食的产量都有较明显的正相关关系，但从年度数据看，化肥投入量不断波动，但在波动中大体稳定，1992年后并没有出现明显的增加趋势，反而是1990、1991年达到一个高峰期之后下滑，而后保持平稳。这可以说明，对于粮食生产来说，化肥的用量经过前期不合理的过度增加之后经调整已经达到了较合理的稳定状态。在这种稳定状态下，用量的减少对产量会产生一定的不利影响。但是超过稳态水平的增加并不一定会产生什么促进作用。
2.化肥使用结构
对于用肥结构，我们只能获得1998年以后的全国数据。从稻谷施肥的状况看，1998年以后氮肥的使用比重在下降，磷肥钾肥变动不大。使用比重显著上升的是复合肥。小麦和玉米肥料调整的步伐显然滞后于水稻，在2004年之前各种肥料的使用比重没有明显的增加或减少的趋势，2004、2005两年氮肥用量明显减少而复合肥用量明显增加。从这有限的几年数据看来，施肥结构的变化对当期产量并没有产生明显的影响。
3.农膜的使用对生产能力的拓展
地膜在农业生产上的应用是对农业生产能力的拓展。地膜覆盖提高了土壤温度，它使中国农作物种植区域向北延伸500公里，向高海拔、高纬度扩张，大大提高中国华北、西北、东北以及南方的高山丘陵地区土地利用潜力。目前，我们已能采用地膜技术在海拔1000-1500米的高寒地区种植玉米。一亩玉米地覆盖地膜，产量即可在原来的水平上再增产100-300公斤；一亩甘薯覆盖地膜，多数情况下能再增产1000公斤以上。除防寒、抗冻外，使用地膜还有抗旱、防虫、杀草、改善光照、抑制盐碱及其它效果。在华北、西北和东北的干旱和半干旱地区，地膜的保水功能尤显突出。据统计，使用农膜后每亩地至少节约土壤水分50～80立方，一亿亩就能节水达50～80亿立方，相当于几十座大型水库的容量。肯定地说，农膜的使用从粮食的可种植范围、增产、节水抗旱等方面，极大地增强了粮食的综合生产能力。
（三）肥料、农药、农膜的利用对农业生产能力的不利影响
化肥、农药和农膜的使用毫无疑问增强了当前农业的生产能力，但是这些生产资料的过度使用、不当使用以及肥料结构的失衡对环境造成了伤害，这种伤害如果持续恶化，将会极大地破坏农业、尤其粮食的生产能力。这些伤害主要表现在水质的富营养化和土壤的污染两大方面。
1.化肥和畜禽粪便是许多水域水质恶化的重要污染源
2002年水利部采用国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），对全国河流、湖泊、水库的水质状况进行了评价，评价结果显示，在12.3万公里评价河长中，Ⅰ类水河长占5.6%，Ⅱ类水河长占33.1%，Ⅲ类水河长占26.0%，Ⅳ类水河长占12.2%，Ⅴ类水河长占5.6%，劣Ⅴ类水河长占17.5%。全国符合和优于Ⅲ类水的河长占总评价河长的64.7%。在评价的24个湖泊中，6个湖泊水质符合或优于Ⅲ类水，6个湖泊部分水体受到污染，12个湖泊水污染严重。在进行了营养化程度评价的161座水库中，处于中营养状态的水库105座，处于富营养状态的水库56座。在国家重点治理的“三湖”中，太湖16.5%的面积为Ⅱ、Ⅲ类水，75.3%的湖面为Ⅳ类水，8.2%的湖面为Ⅴ类水；中营养水平的水域占太湖总面积的16.5%，富营养水平的占83.5%。云南滇池水质为Ⅴ类和劣Ⅴ类，处于富营养状态。巢湖东半湖水质为Ⅳ类，西半湖水质为Ⅴ类和劣Ⅴ类，东半湖处于中营养状态，西半湖处于富营养状态。
化肥、农药等农业生产资料使用量的急剧增加与各流域水质污染在时间上的同步性容易使人把污染的责任与化肥农药的过度使用联系在一起。由于在这个问题上没有宏观数据，我们只能把目光集中在有限的几个地区：滇池、五大湖及三峡库区等几大流域。
从1960年代至今，伴随着中国社会生产力的巨大发展，滇池、五大湖等具有地区象征意义的水域也历经着水质不断恶化的过程。1960年代滇池、太湖、巢湖是一二类的良好水质，到了1980年代发展为三到五类，而现在无一例外地都成了劣五类水质；洪泽湖、洞庭湖、鄱阳湖和三峡库区，则无一幸免地从较好的水质转化成今天的富营养化。所有这些水域，主要的污染物是总氮和磷。
中国农业科学院土壤肥料研究所的研究结果显示，在太湖流域，来源于农田、畜禽养殖业的总磷分别为19%和35%，总氮分别为29%和23%，贡献率均超过来自生活的污染。对滇池流域和其它流域的初步研究结果也获得同样的结论。
2.化肥、农药、农膜的不当使用造成土壤污染
（1）化肥、农药的粗放使用造成土壤酸化、地力下降。以云南省大理市为例，2002年该市大田土壤PH值平均为6.29，蔬菜地土壤PH值平均为4.83；全市耕地土壤酸化（PH＜5.5）面积达2565公顷，占总耕地面积的12.98%，尤以湖西片区的蔬菜地为甚。此外，土壤结构、理化性状亦受到不同程度的破坏，地力下降，土壤板结，一些区域的土壤中部分重金属含量超标严重。据检测，湖滨区土壤中铜的含量达24.77-178.73毫克/公斤，超标率为43.24%；汞超标率2.7%，含量0.09～2.116毫克/公斤；Cd的含量0.48～0.80毫克/公斤，普遍超标。中国每年使用农药的面积在2.8亿公顷以上，每年使用的农药量达50万～60万吨，农药施用平均用量2.33公斤/公顷，以东南四省（浙江9.96公斤/公顷、上海9.85公斤/公顷、福建7.69公斤/公顷、广东7.12公斤/公顷）用量为最高，其中约有80%的农药直接进入环境。除农药的残留毒害作用外，主要是有机磷的流失污染。这是造成磷污染的一个重要原因。
（2）农膜残留恶化土壤理化性状。在东北、华北大量使用农膜地区，仅农田塑料的年残留量就高达40千克/公顷左右，土壤平均残留率达20%左右。在安徽省亳州市，1986年全市农地膜使用量361吨，2001年达到5750吨，13年间增长近16倍。使用面积占耕地面积的比例由1986年的3.17%提高到2001年的18.5%。但农膜的回收率仅为26%，部分残留到土壤中，农地膜残留率达到7.36%，平均每公顷残留量达13.45千克。云南省大理市近5年蔬菜和玉米地中地膜残量（不包括生活塑料废弃物）累计达433.4吨，接近2003年全市479吨的地膜总用量。农田中残膜的连年累积，不但破坏了土壤结构，而且降低土壤通透性和保水、保肥能力，影响作物根系发育及对水分、养分的吸收，最终对生产能力造成不利的影响。
（四）农业生产导致的污染扩大的原因
1.蔬菜、水果种植面积的增加是化肥和农膜使用总量增加的原因
（1）化肥和农膜单位面积用量基本保持稳定。从稻谷、小麦和玉米三种粮食的使用情况看，化肥、农膜的投入并没有明显的逐年增长趋势，尽管有所波动，但总体用量基本稳定。而从三种粮食、棉花、苹果（作为水果的代表）、蔬菜各自的年度用量数据来看，这种稳定性更为明显。尤其从1998年以后的数据看，不管是粮食棉花，还是苹果、蔬菜，化肥和农膜用量基本保持在一个比较稳定的范围内。显然，这排除了因为单位用量增加使得总量增加的可能。
（2）蔬菜、果园面积的持续增加是化肥用量不断增加的最主要原因。单位面积的蔬菜和苹果，化肥用量大于粮食和棉花的用量，其中苹果和蔬菜的化肥用量几乎相当于粮食平均用量的两倍。农作物播种面积的时序数据表明，在所有的农作物种植中，蔬菜和果园面积的增加最为明显。其中，1978年，蔬菜的面积是3331千公顷，到了2005年，蔬菜的面积变为17721千公顷，增加了4.32倍；1978年果园面积仅为1657千公顷，2005年为10035千公顷，增加5.06倍。28年来，几乎年年递增。与此同时，谷物的种植面积有所减少。这种减少，一定程度上为蔬菜等非粮食作物的种植所替代。正是这种高耗费的种植类型对低耗肥种植类型的不断替代，使得化肥使用总量年年递增。农膜用量的增加也是如此。而这就是农业生产导致环境压力越来越大的重要原因之一。
2.规模养殖背景下的用肥结构加剧对环境的污染
化肥对农家肥的大量替代，一方面是节约劳动力、提高产量的原因，另一方面是因为可用农家肥数量的减少。可用农家肥数量的减少是因为畜禽养殖的集中。散养的数量减少，规模养殖的增加，大大降低了粪肥还田的便利性和可能性。如此一来，本来可以用于农业生产的粪肥很大一部分白白流失，一方面造成化肥过度使用，使得土壤质量下降，另一方面无端造成了区域性污染。
（1）规模养殖迅速发展。以重庆合川为例，根据对8村16社的调查，2002年8个村共有农户9816户，养猪户7650户，占农户的77.2%，规模养猪41户，占养猪户的0.5%；2004年8个村共有农户9802户，养猪户6452户，占农户的65.8%，规模养猪户88户，占养猪户的1.4%。三年内，养猪户数减少了15.6%，而规模养猪户数则增加了115%。2003年底，无锡市生猪年出栏50头以上的规模养猪场（户）有2222个，年出栏量为94.6万头，规模养殖占全市生猪养殖总量的65.24%；全市年上市5000只以上的家禽养殖场（户）有1906个，年上市家禽达1712.85万只，占全市家禽年上市总量的90.31%。
（2）规模养殖下的畜禽粪无法有效地与农田对接。畜禽规模养殖数量很大且发展很快，但绝大部分的规模化畜禽场建设没有配套耕地吸纳其产生的粪便，单向运作的养殖业，加上没有配套的治污接口技术，难以形成具有多环节链接和实现粪便—沼气—肥料综合效应的良性循环，无法有效吸纳与降解废污排放，实现变废为利之目的。
据测算，一个存栏量为5000头的养猪场，将每年产生的流质厩肥运至周边最近的农田，年运输量为40313吨公里，平均每头猪为8吨公里，15000头的养猪场，年运输量为209470吨公里，平均每头猪为14吨公里。由于运费高，并且也缺乏运送和施用流质厩肥的专用设施，许多养殖专业户通常是用简易的沉淀池将液态粪水排到沟渠中，仅将固体粪肥卖给种植专业户。根据调查和测算，仅液态粪水排放一项，对流域水体氮富营养化的贡献率达到10%～30%，磷达到3%。
（3）流失的畜禽粪便成了巨大的污染源。规模养殖的集中，使得农村一些村、镇本地的人畜禽粪便产生量已经大大超出当地农田可承载的最大负荷。目前在滇池、太湖流域的一些乡镇，每公顷农田对农村人畜排出有机氮、磷养分承载量已经分别达到1000、600千克，大大超过了许多国家规定的每公顷农田可承载的畜禽粪便的最大负荷（150千克氮/公顷）。在这些乡镇，即便完全不使用氮、磷化肥，本地的农田也不能有效消解当地的畜禽养殖业产生的氮、磷养分。有研究判断，全国有60%的养殖场缺乏必要的污染防治措施。在规模养殖不断扩大，而养殖场产生的畜禽粪便无法有效地与农田对接的情况下，对水体、自然环境的污染不可避免，而且若不及时解决，必将有急剧扩大的趋势。
据国家环保总局对全国23个省、自治区、直辖市的调查结果显示：1999年中国畜禽粪便产生总量约19亿吨，是工业固体废物产生量（7.8亿吨）的2.4倍，湖南、河南、江西等地区甚至高达4倍以上，大多数省区都接近于2倍。仅规模化养殖企业所排放的粪便量就占工业固体废物产生量的30%，而山东、广东、湖南等省则高达40%。同时，畜禽粪便中化学需氧量（COD）的排放量已达7188万吨，远远超过工业废水和生活污水化学需氧量之和（1388.9万吨）。一般认为，畜禽粪便对土地总体负荷警戒安全值以0.4为宜，而北京、上海、山东、河南、湖南、广东、广西等地区负荷警戒值都已超过0.49，全国总体平均水平也已经达到0.49，对生态环境构成明显的威胁态势。显然，上文对诸多不同地区的分析结果表明，从1999年至今，情况并没有发生好转。
