缺磷时，植株生长缓慢，矮小苍老，茎细直立，分枝或分蘖较少；叶小，呈暗绿或灰绿色而无光泽，茎叶常带紫红色；根系发育差，易老化；缺磷植物的果实和种子少而小，成熟推迟，产量和品质均降低。近30年来，由于磷肥的大量投入，农田土壤磷素积累，作物缺磷现象仅在部分地区出现。赵秉强等在《施肥制度与土壤可持续利用》一书中指出，长期肥料定位监测研究表明，我国绝大部分类型土壤连续3~5年不施磷肥，作物就会严重减产。当磷资源枯竭后，磷肥施放普遍不足时，这种缺磷症状可能就会普遍出现。届时，“没有磷就没有食物”的迹象将愈加明显。
磷存在于植物的一切活细胞中，并参与其多种关键功能，包括能量转化、光合作用、养分在植株体内的运输及植物的代间遗传等。因此，保持目前土壤磷素水平，当三大主要粮食（玉米、水稻、小麦）的产量均为10吨/公顷时，则相当于从每公顷土壤中移走60~80千克五氧化二磷（P2O5）。作物产量与需肥量之间基本呈直线函数关系，产量越高，需补施的磷肥越多。高产玉米要求土壤提供充裕的磷素；大豆施加磷肥后效果也很明显；小麦苗期需水溶性磷以促进分蘖，氮磷配合施用可获得最佳的籽粒产量；磷还是种植土豆获得盈利不可缺少的养分，即使在富磷土壤中，施磷也会普遍增产。
磷肥可改善作物的抗病能力，促进幼苗根系迅速发育。根腐病可导致小麦、大麦大幅减产，施用磷肥可减轻根腐病感染率。施磷肥可减少玉米黑粉病发病率。磷钾配合施用可减轻水稻的茎腐病以及甘蔗的褐条纹病。
施磷可改善产品品质，玉米施磷肥除能提高产量外，还可减少籽粒含水量，节省干燥费用。施磷可提高冬小麦的存活率，越冬作物和旱稻秧苗增施磷能提高作物的抗逆性和对外界环境的适应性，可使作物根健壮少受冻害。美国的经验表明，施磷可改善橙子品质，橙子重量提高7%，果实甜度增加，果皮厚度变薄8%，等外品淘汰果实重量减少12%；缺磷可导致葡萄藤生长缓慢，结果串减少。
磷可影响作物的成熟过程，可加快小麦生长，使成熟期提早4~7天。多出几天时间，对后茬作物播种很重要，且早熟的蔬菜、水果在市场售价较高。施用足够的磷肥后，作物产量、品质、抗逆性均有很大的提升。试想，一旦磷资源耗竭，将有什么后果？因此，我国的磷资源应该细水长流地可持续利用。
自1975年起，我国投入农田的磷素（包括化肥、有机肥投入）就大于农作物带出量，土壤中的磷处于积累状态，几乎每10年累积量增加一倍。据中国农业大学副教授张卫峰估计，目前全国土壤磷累积量约9000万吨P2O5。另一方面，土壤中的中、微量元素又呈现不足的状态。2000年，过磷酸钙产量2358万吨，带入283万吨硫，占化肥总带入硫的90%，占土壤中硫总收入的40%。而2012年我国生产过磷酸钙1555万吨，平均含硫11.6%，仅向农田生态系统中带入180万吨硫，致使我国缺硫土壤面积增加；2000年过磷酸钙、钙镁磷肥带入土壤的钙535万吨，2012年仅带入312万吨；2000年钙镁磷肥产量385.6万吨，带入镁33.7万吨，2012年钙镁磷肥产量133万吨，仅带入镁9.6万吨。钙、镁的氧化物是碱性化合物，而目前酸化土壤正需要施用碱性肥料。近10年来，土壤中磷素的快速积累，作物根部磷酸根离子浓度过高，锌、锰、铁、铜离子与磷酸根离子结合，在根部组织内形成磷酸盐沉淀，引起作物微量元素缺乏；而由于磷肥品种结构的改变，土壤中钙、镁、硫中量元素不足的现象十分突出。
研究表明，磷肥的水溶性固然重要，但很难找到数据证明水溶率超过60%磷肥的优越性。因此，磷肥的品种应该兼顾到磷铵、过磷酸钙、钙镁磷肥各自的特点均衡发展，而不能有所偏废。
