A medida que se desarrolla el mercado de transferencia de tierras agrícolas en China, las operaciones de escala moderada crecen cada vez más, pero sin una mejora significativa en la eficiencia del uso de fertilizantes. Este estudio analiza teóricamente el mecanismo y el efecto del aumento de los costos de la tierra agrícola en la eficiencia del uso de fertilizantes utilizando modelos de regresión cuadrática múltiple y efectos mediadores. Se prueba empíricamente una micro-muestra de 806 agricultores en las provincias de Gansu y Jiangsu en China desde dos dimensiones: las muestras completas y la heterogeneidad de los agricultores. Los resultados mostraron 0.544 como la eficiencia promedio del uso de fertilizantes (en adelante, fe) de los agricultores en Gansu y Jiangsu, destacando la grave pérdida de fe causada por insumos excesivos de fertilizantes. El modelo de regresión cuadrática múltiple reveló además una relación en forma de U invertida entre los costos de la tierra agrícola y la fe, con la curva en forma de U mostrando un notable punto de inflexión en el umbral de 708 USD/mu. Cuando los costos de la tierra agrícola son excesivos (costo > 708 CNY/mu), el aumento de los costos de la tierra inhibe la fe. Una investigación del mecanismo de impacto correspondiente para este escenario (es decir, costo > 708 USD/mu) reveló que los costos de la tierra agrícola suprimen directamente la fe (-0.485) al distorsionar el efecto de sustitución del factor fertilizante y suprimen indirectamente la fe (-0.037) al obstaculizar el efecto de derrame tecnológico de la especialización de la producción y la ampliación de la escala de producción. También encontramos heterogeneidad entre dos grupos: agricultores ordinarios y nuevos operadores agrícolas (por ejemplo, grandes agricultores de granos y agricultores familiares), siendo la función de densidad de núcleo máxima de la fe de los nuevos operadores agrícolas (0.85) mucho más alta que la de los agricultores ordinarios (0.30). Además, la regresión cuadrática múltiple entre los grupos reveló un punto de inflexión más bajo para los agricultores ordinarios (638 CNY/mu) que para los nuevos operadores agrícolas (823 CNY/mu), destacando que la fe de los agricultores ordinarios era más propensa a ser inhibida por el aumento excesivo de los costos de la tierra agrícola. Para promover el desarrollo sostenible de la producción agrícola en China, proponemos reducir el costo de la tierra agrícola, promover operaciones de escala de servicios y fomentar nuevos operadores agrícolas.