Một số quốc gia có nền nông nghiệp tiên tiến như: Mỹ, Ý, Tây Ban Nha, Nhật Bản, Ấn Độ, Đài Loan… đã nghiên cứu và sản xuất một số loại phân bón thế hệ mới với các tính năng và hiệu lực hữu ích. Đó là: Nhóm phân bón được sản xuất theo công nghệ nano; nhóm phân bón được sản xuất theo công nghệ vi sinh & enzym; nhóm phân bón vô cơ được sản xuất theo công nghệ mới; nhóm phân bón được khai thác và chế biến từ nguyên liệu hữu cơ thiên nhiên; nhóm phân bón sinh học chức năng có hoạt lực cao.
 
 
Sản xuất phân bón theo công nghệ Nano đã được áp dụng tại một số quốc gia phát triển như: Đức, Thụy Sĩ, Nhật, Mỹ. Nhờ quy trình công nghệ đã sản xuất ra những loại phân bón có kích cỡ rất nhỏ từ 100- 500 nm, với nhiều tính năng vượt trội; khả năng hấp thu qua lá, thân và hệ thống rễ được tăng mạnh. Do vậy, khi sử dụng phân bón theo công nghệ Nano vừa có hiệu lực nông học, hiệu quả kinh tế, lại bảo đảm không gây tồn dư và tổn hại đến môi trường.
 
 
Công ty CP Đầu tư công nghệ và xử lý môi trường Nanotech đã nghiên cứu và sản xuất thành công phân bón lá NPK hữu cơ sinh học Nanotech N66 theo công nghệ Nano. Đây là một dạng phân bón lỏng siêu đậm đặc tích hợp đầy đủ các dưỡng chất đa, trung, vi lượng dưới dạng hữu cơ dễ hấp thụ, đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Phân bón tương thích hoàn toàn với các hệ thống phun, tưới tự động, máy bay không người lái, không gây tắc nghẽn hệ thống.
 
 
Tại Nam Định, Công ty TNHH Cường Tân đã dùng thử nghiệm sản phẩm phân bón của Công ty CP Đầu tư công nghệ và xử lý môi trường Nanotech từ năm 2017 trên cây lúa. Những năm đầu trồng thử nghiệm trên quy mô nhỏ và tới nay công ty đã tiến hành khảo nghiệm trên 100ha lúa, chủ yếu tập trung ở nông trường Rạng Đông, huyện Nghĩa Hưng.
 
 
Sau 3 năm thử nghiệm, Công ty đã tiến hành so sánh cụ thể, thấy rằng giảm hẳn sâu bệnh, giảm 25% đạm, tăng 10-15% năng suất. Đối với lúa mạ yếu gieo vào những vùng đất kém như: Chua mặn, chua phèn, nghèo dinh dưỡng thì sản phẩm này rất phù hợp, tạo năng suất tăng rõ rệt; chất lượng gạo không hề bị thay đổi, đảm bảo đầy đủ tiêu chuẩn đầu ra.
 
 
Hay như Viện Khoa học vật liệu (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu thành công Đề tài “Phát triển phân bón Nano tích hợp nhằm tăng năng suất cho cây trồng”. Sản phẩm phân bón Nano của Viện có thể giúp người nông dân giảm thiểu được đáng kể lượng phân bón sử dụng, ước tính lượng phân bón Nano cần thiết cho cây trồng chỉ tương đương với 20% lượng phân bón thông thường giúp tiết kiệm được chi phí.
 
 
Mặt khác, phân bón Nano cho phép tăng năng suất cây trồng nhờ tăng hiệu quả hấp thu dưỡng chất của cây trồng so với phân bón thông thường, mang lại nhiều giá trị kinh tế hơn cho bà con. Nghiên cứu chỉ ra rằng cây đậu tương có thể tăng tốc độ phát triển thêm 33%, năng suất hạt tăng 20% khi sử dụng phân bón Nano P so với phân lân thông thường. Một nghiên cứu khác cho thấy cây đậu tương khi sử dụng phân bón lá chứa vi lượng Zn dưới dạng Nano ZnO nồng độ 20 mg/l đã tăng lần lượt 42%, 41%, 98% và 76% chiều dài rễ, sinh khối rễ, chiều dài thân và sinh khối thân.
 
 
Bà con nông dân cho biết, có khoảng 50 mẫu bị nhiễm mặn ở nông trường Rạng Đông khiến cây lúa chậm phát triển, lùn, lá lên kém. Ngay sau khi sử dụng phân bón Nano phun lên toàn bộ diện tích bị nhiễm mặn cho hiệu quả tức thì: Cây khỏe mạnh hơn, thân lúa cứng cáp hơn, lá bắt đầu xanh và phát triển khỏe. Sau khi phun 4 lần, gần như cây phát triển khỏe mạnh như những diện tích không bị nhiễm mặn, đạt hiệu quả cao nhất trong các loại phân bón sử dụng từ trước tới nay ở vùng nước lợ. Bên cạnh đó, sử dụng loại phân bón này còn giúp tăng khả năng kháng sâu bệnh (đạo ôn, bạc lá, vàng lùn,…) nên năng suất tăng lên đáng kể.
 
 
Viện Hóa học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) cũng đã nghiên cứu và sản xuất thành công phân bón nhả chậm thế hệ mới giúp bà con nông dân tiết kiệm từ 20-40% lượng phân, tăng năng suất cây trồng từ 20-30%. Theo đó, nhóm nghiên cứu của Viện đã thay thế các loại vỏ bọc bằng polyuretan (PU) hai thành phần truyền thống bằng vỏ bọc PU một thành phần đóng rắn bằng hơi ẩm, có bổ sung chất mang để tăng hiệu quả giữ nước và chất dinh dưỡng khi phân được bón xuống đất. Nguyên liệu lõi gồm phân dễ tan (như ure, KCl, DAP, MAP...) và chất mang (thường là khoáng sét có tính dẻo, kết dính, dễ dàng cho quá trình tạo viên.
 
 
Do mỗi loại cây có chu kỳ sinh trưởng cũng như yêu cầu dinh dưỡng khác nhau nên sẽ phải thiết kế thành phần dinh dưỡng (lõi phân) và độ dày của vỏ cho phù hợp. Đơn cử như: Để bón cho cây bí xanh, các nhà khoa học sử dụng phân bón ure nhả chậm; các vườn chè ở Thái Nguyên, Phú Thọ lại sử dụng phân bón NPK nhả chậm; phân bón nhả chậm cho cây actiso và đương quy tại Lào Cai.
 
 
Bên cạnh đó, việc điều chỉnh độ dày lớp vỏ bọc polyme có thể kiểm soát được thời gian nhả chất dinh dưỡng theo chu trình phát triển của các loại cây trồng khác nhau. Khảo sát về thời gian nhả của phân bón NPK với các lớp vỏ 30 µm, 50 µm và 70 µm thì thời gian nhả tương ứng là 3 tháng, 6 tháng và 9 tháng; như vậy, nếu sử dụng phân bón có lớp vỏ 30 µm thì phải 3 tháng người nông dân mới cần bón phân 1 lần. Kết quả thử nghiệm trên 1 vụ canh tác cho thấy, người trồng chè đã tiết kiệm được từ 20-40% so với liều bón thông thường, trong khi năng suất tăng lên 20-28%. Ở vườn bí xanh, kết quả cũng rất khả quan khi năng suất tăng tới 30% mà phân bón tiết kiệm được 40%. Trong khi đó, bà con Lào Cai rất hào hứng khi vườn cây actiso, đương quy cho năng suất cao hơn 20% và tiết kiệm được 20% lượng phân bón. 
 
 
Một số đơn vị nghiên cứu khác cũng tìm ra những loại phân bón nhả chậm như: Phân urê bọc lưu huỳnh của Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Viện Thổ nhưỡng – Nông hóa; phân bón nhả chậm dạng viên nén quả bàng cho cây lúa tại tỉnh Bắc Kạn, phân NPK nhả chậm trên nền tinh bột biến tính của Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng; phân con lười - tổ hợp phân viên nén nhả chậm bao gồm các nguyên tố đa lượng (NPK), các nguyên tố trung và vi lượng, ngoài ra bổ sung các loại dịch chiết từ động - thực vật, đạm động vật của Công ty Phân bón Mùa vàng (huyện Gia Lâm, Hà Nội).
 
 
Một trong những công nghệ mới khác là sản xuất phân hữu cơ sinh học có hoạt lực cao từ than sinh học (Biochar) để cải thiện dinh dưỡng dễ tiêu cho cây trồng, tăng khả năng giữ dinh dưỡng, giữ nước và cải tạo cấu trúc đất, tăng khả năng cố định carbon trong môi trường. Đã có dự án áp dụng hiệu quả tại một số quốc gia châu Phi. Theo đó, khi bón than sinh học độ no bazơ tăng đến 10 lần, CEC tăng 3 lần nhờ được bổ sung thêm các nguyên tố kiềm K, Ca, Mg vào dung dịch đất, tăng pH đất và tăng dinh dưỡng dễ tiêu cho cây trồng trong đất.
 
 
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra lượng than sinh học nhỏ bón vào đất thì cũng tăng một cách đáng kể lượng cation kiềm trong đất, kể cả đạm tổng số và lân dễ tiêu cũng tăng hơn so với đối chứng. Than sinh học không những cải thiện hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu mà còn tăng khả năng giữ dinh dưỡng và nước trong đất do các yếu tố này được hấp thụ vào các khe hở của than sinh học, có lợi cho quá trình phát triển của cây trồng.
 
 
Mặt khác, nói đến phân bón thân thiện môi trường còn phải kể đến phân hữu cơ truyền thống có nguồn gốc từ phân của gia súc, gia cầm, phụ phẩm nông, lâm nghiệp, thuỷ sản, các rác thải sinh hoạt, phân xanh (lá cây, cành cây, thân cây, rơm rạ…) được chế biến theo phương pháp ủ truyền thống gồm các loại: Phân chuồng, phân xanh, phân, phân rác và than bùn. Các loại phân bón này thường chứa các chất dinh dưỡng, khoáng đa lượng, trung lượng, vi lượng. Tuy nhiên, loại phân này có hiệu lực khá chậm, thời gian xử lý lâu cũng như hàm lượng chất dinh dưỡng lại thấp.
 
 
Khắc phục được nhược điểm của phân hữu cơ truyền thống là phân bón hữu cơ sinh học với thành phần chính gồm có chất hữu cơ và ít nhất một chất sinh học (acid humic, acid fulvic, acid amin, vitamin…) cung cấp nguồn dinh dưỡng hữu cơ dồi dào. Các chất sinh học có vai trò kích thích sinh trưởng và phát triển ở cây, giữ nước cho đất, hỗ trợ hoạt động cho các vi sinh vật có lợi trong đất.
 
 
Hay như phân hữu cơ vi sinh là loại phân bón hữu cơ có sự tham gia của một hoặc nhiều chủng vi sinh có ích. Sản phẩm có được bằng cách phối trộn và xử lý các nguyên liệu hữu cơ, sau đó ủ lên men với các chủng vi sinh đó. Phân hữu cơ vi sinh đặc biệt có chứa các chất hữu cơ trên 15%, vi sinh vật có mật độ từ ≥ 1×106 CFU/mg mỗi loại. Loại phân bón này được sử dụng chủ yếu cải tạo đất, giúp cây trồng tăng khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng.
 
 
Ngoài ra, phân hữu cơ khoáng ngày càng được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp bởi nó được tạo thành từ nguyên liệu thiên nhiên lành tính (các phế phẩm thực vật, động vật) hoặc sản xuất theo quy trình công nghệ hiện đại, phối trộn thêm các nguyên tố khoáng vô cơ (N,P,K). Phân hữu cơ khoáng có tính an toàn cho môi trường, cây trồng, vật nuôi và sức khoẻ của con người khi tiếp xúc.
 
 
Có thể thấy, việc ứng dụng công nghệ mới trong sản xuất phân bón đã khắc phục những vấn đề tồn đọng của phân bón công nghiệp, hóa chất làm ô nhiễm đất đai, tiêu diệt các loài vi sinh vật có lợi, ô nhiễm nguồn nước và khí quyển; đất cứng lại và nhanh chóng bạc màu, kiềm hóa và cạn kiệt nguồn nước cung cấp. Do vậy, cần đẩy mạnh việc sử dụng phân bón thế hệ mới nhằm cải thiện tác động xấu đến sức khỏe người nông dân do thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với các hóa chất nông nghiệp; góp phần xây dựng nền nông nghiệp bền vững.