由於土壤資源有限和退化，糧食安全是21世紀面臨的一個日益嚴峻的問題。對於我國等發展中國家而言，仍然要優先滿足糧食需求。隨著人口數量的增加，預計到2030年我國水稻產量需在現有的基礎上增加20%才能滿足人們的需求。因此，水稻生產對於解決糧食自給、保證廣大農民的收益及確保我國糧食安全具有重要意義。一般認為，有三種方式可以提高水稻產量，即擴大耕地面積、提高複種指數和提高單產。然而，受耕地不斷減少、土地流轉的非糧化、林業對種植業衝擊的影響，我國糧食種植規模總體趨於減小的局面難以扭轉。
複種指數整體上呈下降趨勢，在一些經濟發達地區下降趨勢尤為嚴重。所以提高單產是增加水稻產量切實可行的途徑。國內外的實踐已經證明，在所有增產因子中只有施肥與糧食產量呈直線相關關係。在我國，施肥對糧食增產的貢獻率已達到50%以上。許多研究表明，化肥只有氮、磷、鉀平衡施用，才能獲得高產、穩產的效果，氮、磷、鉀缺失不利於稻田生產力的提高。
但隨著化學肥料的長期施用及肥料用量的增加，水稻產量並不是呈持續增加趨勢。 研究人員分析了印度恆河平原和我國的稻麥輪作長期定位施肥試驗中化肥處理下作物產量的變化趨勢，結果顯示，有85%的試驗點水稻產量穩定，6%的試驗點水稻產量則呈顯著下降趨勢。而化肥與有機肥配合可進一步提高產量。有機無機肥配合施用、化肥單施和有機肥單施，其早稻產量分別比對照提高68。6%、68。1%和60。0%，晚稻分別比對照提高72。0%、69。6%和34。2%。
合理施肥雖然可以確保作物增產，但長期施用同一種肥料，水稻的生產力並不會始終保持持續增長的趨勢，基於長期定位試驗產量變化趨勢的研究已經受到越來越多的關注。不同施肥措施對水稻產量的變化趨勢影響不同。國內外很多長期定位施肥試驗的研究結果表明，長期有機肥處理，水稻產量變化趨勢是上升的，雖然施用化肥水稻產量在試驗早期明顯高於施用廄肥，但試驗後期通常有機肥處理水稻產量會達到或超過化肥水平。
多數試驗點的有機無機肥配合施用水稻產量呈上升趨勢，氮磷鉀化肥平衡施用的試驗點水稻產量平穩，不施肥或化肥偏施的試驗點水稻產量多數呈顯著下降趨勢。水稻產量的變化受很多因素的影響。 品種的改進和施肥等技術的提高是產量上升的主要原因。但同一作物品種的產量在不同施肥制度下也會表現出不同的年際波動。年度之間的生產力生物量與籽粒產量變異係數，表示的是年度之間產量變異程度和穩定狀況，反映了農田生態系統對氣候變化的適應能力。
國內外對不同施肥方式下作物穩產性的報道很多，很多研究表明，在不同的施肥方式下，化肥配施有機肥作物產量變異最小，更有效地提高了產量的穩定性。磷肥對雙季稻生產的穩定性有十分重要的作用，施磷肥是降低紅壤稻田早稻產量波動、提高穩產效能最重要的條件。由此可見，合理施肥是保證紅壤地區雙季稻高產和穩產的重要農田管理措施。
