Aunque se admite generalmente que la fertilización nitrogenada con productos de síntesis ha contribuido decisivamente en las últimas décadas a proporcionar alimentos a una población humana en constante crecimiento, ha causado efectos colaterales negativos. A la mencionada liberación de óxidos de nitrógeno, la producción de amonio por el proceso industrial Haber Bosch lleva consigo la liberación de grandes cantidades de CO2 (ca. 275 millones de toneladas año) a expensas del consumo de combustibles fósiles. Por otra parte, la eficiencia de los fertilizantes nitrogenados aplicados es relativamente baja y una fuente de contaminación importante.

Paradójicamente, la producción agrícola es muy sensible al cambio climático por lo que este círculo vicioso hay que romperlo y se pueden tomar en consideración para ello una serie de acciones. Algunas de ellas están dirigidas al uso más eficiente de los fertilizantes químicos, pero otras se dirigen al aprovechamiento de las diferentes actividades de los microorganismos que se asocian con plantas y que participan en su nutrición y salud. Por ejemplo, un mejor aprovechamiento de la fijación biológica de nitrógeno (FBN) lograría reducir el uso de los fertilizantes nitrogenados, de acuerdo con las recomendaciones de la Declaración de Edimburgo de 2011 sobre Nitrógeno Reactivo. Este proceso, consistente en la reducción microbiana del nitrógeno atmosférico hasta amonio, está restringido a algunos procariotas y arqueobacterias que, en vida libre o en simbiosis con las plantas, son capaces de romper el fuerte triple enlace que une los dos átomos de nitrógeno molecular. Y al contrario que el proceso industrial, es respetuoso con el ambiente. Las leguminosas son las principales plantas implicadas en FBN y deben ser tenidas en consideración en programas de mejora vegetal y de optimización agronómica que tengan en cuenta los aspectos relacionados con la inoculación microbiana. Además, son conocidos muchos microorganismos promotores del crecimiento vegetal que, mediante diversos mecanismos y tipos de asociación, reducen la dependencia de la fertilización química y contribuyen a la nutrición mineral, al aprovechamiento del agua o a la salud de las plantas.

Otras posibilidades muy atractivas para un futuro no lejano pueden ser la construcción de cereales y otras especies vegetales con capacidad de fijar nitrógeno, por sí mismos o en simbiosis con bacterias fijadoras, así como la utilización de la nitrogenasa, la enzima clave de la fijación, en sistemas libres de células como medio limpio para la obtención de amonio.

A pesar de los amplios conocimientos que ya se tienen, todavía se está lejos de alcanzar las correspondientes metas por lo que se requiere una intensificación de los esfuerzos en investigación y una mayor coordinación internacional. Como ejemplo de actuaciones ya en marcha se puede citar el decidido apoyo expresado por la Fundación Melinda y Bill Gates a investigaciones dirigidas a la obtención de cereales fijadores de nitrógeno. Aunque estas plantas fijadoras per se o en simbiosis pueden ser menos productivas, por ser la utilización del nitrógeno molecular energéticamente más costosa que la absorción y asimilación del N reactivo, este carácter junto con la aplicación de inoculantes microbianos pueden permitir la práctica de una agricultura ambientalmente más limpia, y sostener e incluso ampliar la producción de alimentos para una población humana en continuo crecimiento.