一、作物生长发育所必需的营养元素
一般新鲜作物含有75%～95%的水分，5%～25%的干物质。在干物质中绝大部分是有机化合物，约占95%，无机化合物只占5%左右。干物质经加热燃烧后，其有机化合物部分几乎全部可被氧化分解，以二氧化碳、水、氮气等物质的气体形式逸出，留下的残渣，就是灰分。灰分含有几十种化学元素，有作物生长所必需的和非必需的营养元素。
根据试验研究，高等植物所必需的营养元素有：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼、镍及氯17种元素。这17种必需营养元素，由于它们在作物体内含量不同，又可分为大量、中量和微量营养元素。
大量营养元素在作物体内约占干物重的千分之几到百分之几十。如碳、氢、氧、氮、磷、钾等。
中量和微量营养元素在作物体内约占干物重的千分之几到十几万分之几。如钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼、镍及氯等。
氮、磷、钾三要素对作物固然重要，但是中、微量营养元素的重要性也不能忽视。尽管它们在作物中的含量相差百倍、千倍，甚至十万倍，但缺少其中任何一种微量元素，也会影响到作物的正常生长发育。缺氮会使叶绿素合成受阻，叶色失绿显黄，严重缺氮时，作物早衰，产量显著下降。只有增施氮肥，才能减轻其危害。在缺磷的土壤中，增施氮肥，作物也不能正常生长。硼元素一般占作物干物重的十万分之二，如果硼元素不足，作物就表现为花药和花丝萎缩，花粉管形成困难，出现“花而不实”、“穗而不实”的现象。其他营养元素施用再多也不能弥补损失。
二、必需营养元素的基本生理作用
各种必需营养元素在作物体内部有着各自独特的作用，其基本生理作用如下。
1、构成作物体的基本物质和生活物质
结构物质就是构成作物体的基本物质，如纤维素、半纤维素、木质素及果胶物质等。生活物质则是指作物代谢过程中最为活跃的物质，如氨基酸、蛋白质、核酸、类脂、叶绿素及酶等。这些物质都是由碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙、铁等元素组成的。
2、在作物体内代谢过程中起催化作用
大多数微量元素和钾、钙、镁等，都具有加速体内代谢过程的作用。这些营养元素大多是酶的组成部分，如钼是固氮酶活性部分的重要组成成分，或是酶的活化剂;如钾是许多酶的活化剂。
3、对作物具有特殊的功能
钾、钙、镁等在作物体内是活性较强的元素，在很多方面对作物有特殊功能，能调节细胞的通透性，增强作物的抗逆性等。总之，作物体内任何生理生化过程，都不可能由某一种元素单独完成。由于营养元素具有各自的特殊生理功能和相互作用，共同担负着各种代谢功能，保证了作物的正常生长发育。
