中国农业科学院的土壤研究专家多年的跟踪研究发现，中国1/5的耕地面积遭受严重污染，中低产耕地占总面积的65%，而且耕地在逐年减少，人均耕地面积仅1.43亩。未来20年中国农业将面临严峻挑战，粮食安全没有保障，同时威胁环境安全。
生产能力大于1000公斤/亩的耕地仅占6.09%
中国农业大学教授戴景瑞表示，预计未来中国人口以每年1000万的速度增长，到2030年可能达到16亿人口；那时，全国粮食需求将达到6.17亿吨，粮食总产需要在目前的基础上增长20%以上，肉、蛋、奶也分别要提高24%、28%、205%。
耕地问题是中国农业面临的巨大挑战。中国人均耕地不到0.1公顷，不到世界平均水平的1/2，不到发达国家的1/4，只有美国的1/6、阿根廷的1/9、加拿大的1/14。而且耕地的分布和质量由集中、连片、优质逐步向破碎、零星、劣质转变。全国生产能力大于1000公斤／亩的耕地仅占6.09%。
一位不愿具名的农学家证实说，每年城镇发展和各项基础设施建设占用了大量高等级耕地，而补充的耕地主要分布在水热、区位、地形条件相对较差的地区，总体质量不高。高等级耕地流失过快，补充耕地等级偏低，以次充好的情况很严重，耕地质量总体下降，已严重影响到耕地生产能力，威胁国家粮食安全。
此外，农产品质量安全问题突出。由于农药、化肥的大量使用，亚硝酸盐、重金属等有毒物质进入食物链，危及人类健康。饲料安全和畜产品安全、动物疫病控制也是重要难题。
基础地力不断下降“增肥低增产”唯一国家
据中国农科院土壤肥料研究所近年来的调查显示，全国各主要农区广泛存在不合理耕作、过度种植、化学品投入过量，导致农田土壤耕层变薄，土壤板结，土壤生物性状退化、酸化、盐渍化，土壤基础地力不断下降，土壤污染问题十分突出。基础地力是指不施肥时农田靠本身肥力可获取的产量。
山东、云南等省份一些蔬菜、花卉产区的农民不得不采取深翻底土、客土甚至更换地块等方式减缓产量下降。
分析显示，使用高氮化肥的国家中，中国是唯一的“增肥低增产”类型，2000~2008年九年中，中国的化肥总用量较90年代增长了35%，粮食单产净增加315公斤/公顷。
德国、以色列、荷兰在2000~2006年7年中氮肥总用量较90年代下降9%~26%，粮食单产增加约500公斤/公顷，属于“减肥高增产”类型；韩国、丹麦、英国、法国在氮肥用量下降17%~33%，粮食单产增加为211~296公斤/公顷，为“减肥低增产”类型；越南、孟加拉、埃及、智利等国家同期化肥用量增加了20%~69%，粮食单产净增加超过400公斤/公顷，最高达1173公斤/公顷，为“增肥高增产”类型。
按播种面积计算中国氮素化肥平均施用量分别是法国、德国、美国的151%、159%和329%，而粮食单产水平只有这些国家的1~3成。
1/5耕地被污染
研究显示，污染土壤已占耕地面积的1/5，而且污染最严重的耕地主要集中在耕地土壤生产性状最好、人口密集的城市周边地带和对土壤环境质量的要求应当更高的蔬菜、水果种植基地。
土壤污染主要来源于工业和城市排污，农田农药、农膜等化学品的超高量和不合理使用，规模化畜禽养殖场高环境激素含量畜禽粪便和废弃物的不合理使用。
资料显示，目前中国农药使用量已达130万吨，是世界平均水平的2.5倍，受农药污染的耕地土壤面积达1.36亿亩；地膜使用量达63万吨，白色污染相当严重；畜、禽存栏量每10年增加1~2倍，畜禽粪便产生量已达到工业固废量的3.8倍。在畜禽养殖业主产区，当地畜禽粪便及废弃物产生量往往超出当地农田安全承载量数倍乃至百倍以上，造成严重的土壤重金属和抗生素、激素等有机污染物的污染。
资料显示，中耕地面积急剧下降，1996~2003年期间，由于建设用地等，全国耕地面积就减少近1亿亩，平均每年减少0.8%。根据预测，到2020年，耕地保有量还将较目前减少7%，因而不可能靠扩大耕地面积实现不断增长人口的粮食需求，而要实现90%的粮食安全保障率，粮食单产必须在现有基础上提高30%，这几乎是不可能的。