नाइट्रोजन उपयोग दक्षता — इसकी माप कि कोई पौधा उगने में नाइट्रोजन की कितनी मात्रा का उपयोग करता है, इसके विरुद्ध कि पीछे प्रदूषण के रूप में क्या बचता है — के एक वैश्विक विश्लेषण में बताया गया है कि बहुत अधिक उर्वरक इस्तेमाल करने से जलमार्गों और वायु में प्रदूषण बढ़ेगा। एक अध्ययन में कहा गया है कि वर्तमान में नाइट्रोजन उपयोग दक्षता का वैश्विक औसत लगभग 0.4 है, इसका यह अर्थ है कि खेत में मिलाए गए कुल नाइट्रोजन का 40 प्रतिशत उगाई गई फ़सल में जाता है, जबकि 60 प्रतिशत वायुमंडल में खो जाता है। विश्व की आधी से अधिक जनसंख्या का पोषण उस फ़सल से होता है जो उच्च फ़सल उत्पादन पाने के लिए संश्लिष्ट नाइट्रोजन युक्त उर्वरकों के उपयोग से उगाई गई है। पादपों को बढ़ने के लिए जितनी नाइट्रोजन चाहिए वे ले लेते हैं, और अतिरिक्त नाइट्रोजन भूमि, जल और वायु में रह जाता है। इसके परिणामस्वरूप नाइट्रस ऑक्साइड का बहुत अधिक उत्सर्जन होता है, जो एक प्रबल ग्रीनहाउस गैस और ओजोन अवक्षयकारी गैस है, और अन्य प्रकार का नाइट्रोजन प्रदूषण होता है, जिनमें झीलों और नदियों का सुपोषण (यूट्रोफिकेशन) और नदी जल का संदूषण शामिल है।