氮对水稻的生理作用：在各种营养元素中氮素对水稻生育和产量的影响最大，水稻不同生育期和器官氮素含量不同。一般茎叶中的含量约为1%-4%，穗中含量为1%-2%。蛋白质是生命的基础物质，氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的16%-18%。水稻体内的核酸、磷脂、叶绿素及植物激素，某些维生素如维生素B1、维生素B2、维生素B6等重要物质也都含有氮，所以氮素对维持和调节水稻生理功能上具有多方面的作用。
氮素供应适宜时对根部生长快，根数增多，但过量反而抑制稻根生长。氮素能明显促进茎叶生长和分蘖原基的发育，所以植株体内含量越高，叶面积增长越快，分蘖数越多。氮素还与颖花分化及退化有密切关系，一般适量施用氮素能提高光合作用和形成较多的同化产物，促进颖花的分化并使颖壳体积加大，从而可增颖果的内容量，便于提高谷重。
缺氮症状通常表现为叶色失绿、变黄。一般先从下部叶片开始。缺氮会阻碍叶绿素和蛋白质合成，从而减弱光合作用和影响干物质生产。严重缺氮时细胞分化停止，多表现为叶片短小，植株瘦弱，分蘖能力下降，根系机能减弱。氮素过多时叶片拉长下披，叶色浓绿，茎徒长，无效分蘖增加，容易生育过度繁茂，致使透光不良，结实率下降，成熟延迟，加重后期倒伏和病虫害的发生。
磷对水稻的生理作用：水稻茎叶中磷的含量一般为0.4%-1.0%，穗部含磷量比较高，在0.5%-1.4%之间。磷是细胞质和细胞核的重要成分之一，而且直接或见解参与糖、蛋白质和脂肪的代谢，一些高能磷酸又是能量储存的主要场所。磷素供应充足，水稻根系生长良好，分蘖增加，代谢作用旺盛抗逆性增强，并有促进早熟和提高产量的作用。磷参与能量的代谢，存在于生理活性高的部位，因此磷在细胞分裂和分生组织的发育上是不可缺少的，幼苗期和分蘖期更为重要。水稻缺磷植株往往呈暗绿色，叶片窄而直立，下部叶片枯死，分蘖减少，根系发育不良，生育停滞，常导致稻缩苗、红苗等现象发生，生育期推迟，严重影响产量。
钾对水稻的生理作用：水稻不同生育时期茎叶中钾的含量约为1.5%-3.5%，穗部含量较低，一般在0.5%-1%以下。钾在植物体内几乎完全成为离子状态存在，部分在原生质中处于吸附状态。钾与氮、磷不同，它不是原生质、脂肪、纤维素等的组成成分。但在一些重要的生理代谢上如碳水化合物的分解和转移等，钾都具有触媒作用，能促进这些过程的顺利进行。钾还有助于氮素代谢和蛋白质的合成，所以施氮越多，对钾的需量也就相应增加。钾对植物体内多种重要的酶有活化剂的作用。适量钾能提高光合作用和增加稻体碳水化合物含量，并能使细胞壁变厚，从而增强植株抗病抗倒伏的能力。
缺钾时根系发育停滞，容易产生根腐病，叶色边浓绿程度与施氮过多时相似，但叶片比较短。严重缺钾是，首先在叶片尖端产生黄褐色斑点，逐渐扩展至全叶，茎部变软，株高伸长受到抑制。钾在植物体内移动性大，能从老叶向新叶转移，缺钾症先从下部叶片出现。钾不足时淀粉、纤维素、碳水化合物减少，水稻处于繁茂遮阴或光照不足的条件下，增施钾肥后生育大多可以得到改善。
