Det är slutsatsen av en studie som tyder på en fyrfaldig ökning av den mängd mineral och organisk fosfor som behövs på gräsmark 2050.
Forskarna säger att för närvarande försvinner mer fosfor från jord än vad jordbrukarna tillför.
Men det finns farhågor för att ökad användning av mineralet kan skada miljön.
Fosfor är ett oersättligt element för alla livsformer - men det är först sedan 1800-talet som människor systematiskt har använt det för att öka jordbruksproduktionen.
Mineralet kan brytas som fosfatmalm - men djuravföring är också en viktig källa särskilt i utvecklingsländerna.
Efterfrågan ökade så snabbt under 1900-talet att det fanns oro för överanvändning och "tal fosfor".
Men den forskning som offentliggjordes 2012, där man undersökte behovet av fosfor på grödor, föreslog att den framtida efterfrågan skulle kunna tillgodoses från befintliga källor.
Denna nya studie undersöker dock användningen av fosfor på gräsmarker som täcker omkring en fjärdedel av jordens isfria markområden.
Dessa områden är avgörande för produktionen av mjölk och kött. Allteftersom de globala inkomsterna ökar kommer efterfrågan på dessa produkter att stiga. Detta kommer i sin tur att leda till en ökning av efterfrågan på gräsgrödor och produktionen förväntas öka med 80 % fram till 2050.
Men undersökningen visar att den stora majoriteten gräsmarker i världen för närvarande förlorar mer fosfor än de vinner.
Förlusterna beror främst på att jordbrukare samlar in gödsel från gräsmark och använder den för att gödsla åkermark. Mängden som går förlorad från intensivt jordbruk är mycket större än från pastorala system. Mellan 1970 och 2005 inträffade 44 % av dessa förluster i Asien.
"Detta är en huvudfaktor", säger Prof Martin van Ittersum, medförfattare till studien från University of Wageningen i Nederländerna.
"Av all gödsel som deponeras på gräsmarken tas hälften bort för åkermark eller används som bränsle eller för att putsa väggarna i husen i Afrika.  Faktum är att gräsmarkerna inte är befruktade, så du har väldigt lite input till systemet."
Forskarna säger att för att möta den förväntade efterfrågan på gräsmark 2050 måste mängden fosfor som används öka mer än fyra gånger från 2005 års nivåer.
För att klara av både krav på gräsmark och åkermark måste den totala användningen av mineralfosforgödsel fördubblas i mitten av århundradet.
"Det är ett stort område men det är mycket viktigt, ja", sade Prof van Ittersum.
"Det är vårt starka antagande, att produktiviteten kommer att minska och trycket på våra fodergrödor kommer att öka och det är något som vi bör undvika", sade han.
"Det finns redan en samhällelig oro för att vi matar boskap med för mycket av våra spannmålsgrödor och att trycket bara kommer att öka om våra gräsmarker minskar i produktivitet."
Men att öka mängden fosfor som används på land, särskilt i mineralform, medför stora miljöproblem.
Överdriven användning av gödselmedel av alla slag kan leda till utlakning av näringsämnen i havet där de har skapat så kallade "döda zoner".
"En fyrfaldig ökning av fosforanvändningen skulle ha stor inverkan på miljön, särskilt på det marina livet", säger Marissa de Boer som är europeisk projektledare för SusPhos vid VU University i Amsterdam.
"Utlakningen av fosfor från jordbruksmark till floder och till slut leder havet till okontrollerad algtillväxt och döda områden som Östersjön, Eriesjön och Mexikanska golfen. Detta är en effekt av ökad användning av gödselmedel under det senaste halvseklet.
Vad skulle effekten bli om vi nu ökar fosforanvändningen fyrfaldigt?"
Prof van Ittersum säger att dessa frågor kan kontrolleras. Det viktigaste är medvetenhet.
"Vi pratar fortfarande om blygsamma belopp, jag tror inte att miljöriskerna är särskilt stora", berättade han BBC News.
"Vi måste göra det försiktigt, vi måste återanvända våra rester och avfall och se till att så lite fosfor som möjligt hamnar i våra avloppssystem."
Studien har publicerats i tidskriften Nature Communications.
Följ Matt på Twitter @mattmcgrathbbc och på Facebook.
Världen måste avsevärt öka sin användning av fosforbaserade gödselmedel för att möta framtida krav på livsmedel.