開采磷礦來制造肥料，等于以地質循環補充速度的三倍來消耗這種礦物。在數十年內，美國會消耗掉所有本土可開采的磷礦資源，而其它磷礦豐富的國家并不多，這些礦藏也可能在一世紀內開采完畢。
水里的磷含量太高會造成藻華，消耗魚類所需要的氧氣，形成“死區”。
降低土壤侵蝕，并回收農地廢棄物、人類排泄物里的磷，才可使糧食生產永續發展，并防止藻華。
生命的化學也許很復雜，但是讓植物生長茂盛的條件卻可以精簡成三個數字：19-12-5，這是氮、磷、鉀的比例，清楚印在每包肥料的包裝袋上。這三種養份提高了農作物的產量，20世紀的世界人口因此成長了六倍以上，但它們的來源是什么？我們可從空氣中得到氮，卻必須從土地開采磷和鉀。全世界的鉀存量足以再使用幾個世紀，但磷就完全不同了，全球易于開采的磷礦，在本世紀結束前會慢慢枯竭，屆時人口數量可能也將達到高峰，有些人甚至認為，地球根本無法永續負擔這么多的人口。
況且，問題發生的速度可能更快。正如2008年的油價波動一樣，市場在資源尚未耗盡前就會吃緊，更令人擔憂的是，磷礦資源的分布比原油還不平均。美國是全世界第二大磷礦生產國(僅次于中國)，約占全球總產量的19%，其中有65%全采自弗羅里達州坦帕市附近的礦坑，這里的礦藏只夠再開采數十年。目前，全球的磷礦有將近40%蘊藏在摩洛哥，它的地位就像產原油的沙特阿拉伯一樣重要。雖然摩洛哥的政治穩定，跟美國的關系也很好，但從地緣戰略的角度來看，礦藏分布不均仍是顆定時炸彈。
此外，肥料也給環境帶來負擔。現代的農業耕作方式讓土壤里的磷元素消耗速度增為自然速率的三倍，過量的徑流排入水道以后，滋養水中的藻類而造成難以控制的藻華(algae bloom)，水中生態系因此惡化。磷向來不像碳、氮等其它元素一樣受到注意，但它確實是當代重要的永續議題之一。
像一艘宇宙飛船
我在20世紀90年代中期開始對磷感到興趣，當時我參與了一項美國航天總署(NASA)的計劃，研究如何在太空種植食物。設計這種系統時，必須小心分析農作物的各種元素循環，因為在宇宙飛船的封閉環境中，所有的元素都必須回收再利用，未來的火星旅行將長達三年，或許用得上這種技術。
我們的星球也像一艘宇宙飛船，地球上的每一種元素都有固定的含量。在自然循環中，風化作用將巖石里的磷釋放出來，進入土壤，被植物吸收后，再進入食物鏈，并在萬物之間循環。這些磷的化學型態通常是磷酸根離子(PO43-)，是生命不可或缺的成份。磷是構成DNA和細胞膜的骨干，更是三磷酸腺(ATP)分子的重要組成，ATP是細胞儲存能量的主要方式。人體平均含有650克以上的磷，大部份都存在骨骼里。
磷在陸地生態的自然循環中會不斷重復使用，平均可達46次，之后經過風化、徑流作用進入海洋，在海洋生物體內循環約800次，再進入沉積物，數千萬年之后，地殼抬升，磷又回到陸地上。
我們在收成農作物時，就是移除了陸地上的磷，打斷磷的自然循環。農業革命之前，我們使用人類和動物的排泄物來當作肥料，因此養份回到土壤里的速度，大約等于被移除的速度；然而，現代社會的糧食生產和消耗是分開的，養份回到土地里的比率減少了，我們只用它一次就沖入下水道。
農業活動也加速土壤侵蝕，因為犁田和整地時會翻動土壤，讓深層土壤暴露在空氣里，使更多的磷被徑流帶走。防洪措施也會打斷磷的自然循環，河川通常會把富含磷的沖積物帶到下游，讓生態系能夠取用，但防洪措施干擾了這個過程，水壩攔住沉積物、堤防把泥沙留在河里，最后磷只能以沖刷的方式直接進入海洋。
來自土壤侵蝕的磷、人類和動物排泄物里的磷，流入湖泊和海水之后，會造成藻類和藍綠菌(就是俗稱的藍綠藻)大量繁殖，它們死后沉到水底，分解并消耗氧氣，其它生物能用的氧氣就不夠了，因此形成“死區”，并讓漁業耗竭。
目前磷在全球的流通量每年大概有3700萬噸，其中2200萬噸是從采礦而來。地球有不少富含磷(具有經濟開采價值)的礦物，可是大部份不容易取得。1987年，國際地質校正計劃(IGCP)估算，全球大概有1630億噸的磷礦石，相當于可萃取出130億噸的磷，看起來夠我們用上1000年了。不過IGCP把碳酸鹽含量很高的礦物也計算進去了，目前并沒有便宜的技術可從這種礦物萃取出磷，所以我們沒辦法利用它。而有些磷礦沉積物是無法取得的，它們不是位置太深，就是距離陸地太遠，而且可能位在未開發地區、開采時會破壞環境，或是里面有鎘、鉻、砷、鉛、鈾等污染物，不是有毒就是有放射性。
成本合理、能夠開采的磷礦，根據估計大概有150億噸的儲藏量，以目前的使用速度來看，還能用上90年。不過，各種因素都會增加磷的消耗量，包括世界人口增加、開發中國家的人民想過更好的生活等，特別是肉品消耗，動物吃的食物比它們能生產的食物還多，會帶給土地更大的壓力。
磷礦的地理分布很集中，美國、中國、南非、摩洛哥這四個國家，以及西撒哈拉地區，磷礦總儲藏量占世界的83%，年產量則占2/3。美國大部份的礦藏都在弗羅里達州的波恩谷，來自大西洋1200萬年前的化石沉積。根據美國地質調查所(USGS)的報告，全美國的磷礦儲藏量大約有12億噸，每年的開采量約為3000萬噸，假設開采速度不變的話，大約可以維持40年。
不過，美國本土目前開采的磷礦量，已經不夠供應肥料制造業的需求了，導致必須進口磷礦石，而制成的肥料大部份又輸出到其它國家。中國的磷礦質量很好，但并不輸出，美國進口的磷礦大部份出產自摩洛哥。就像原油市場一樣，美國跟全球大部份國家需要的重要資源，都依賴某一個國家的出口。
有些地質學家懷疑磷的危機究竟存不存在，他們認為儲藏量跟開采年限都會變動，因為當磷的價格增加，本來開采成本太高的沉積物，會重新被當作可開采的礦藏。資源短缺或價格上漲不只能促進資源保護，也可能改進開采技術。
當資源只夠使用數十年時，采礦公司才有進行探勘的誘因，而舊磷礦的耗竭也會促使更多的探勘行動，并拓展已知的儲藏量。例如，地質學家謝爾登(R. P. Sheldon)在20年前說，20世紀發現新礦藏的速度十分穩定，他也指出，我們對含有深層土壤的熱帶地區探勘還不夠多，畢竟這些地方占了地球表面積的22%，而已知的磷礦只占2%。
到目前為止，大部份的新磷礦都在摩洛哥(西撒哈拉地區)與美國的北卡羅來納州這兩個地方發現，但開發北卡州的礦藏會破壞環境，大部份都不能開采。總而言之，目前已知的磷礦分布實在太不平均了，無法消除我們對未來資源供給的疑慮，社會應該面對即將到來的磷礦耗竭危機，并積極采取行動來節省資源。
