农作物从土壤中吸收的各种营养物质以矿物质态为主，其次是少量小分子可溶性有机物。多数水溶肥，叶面肥，冲施肥都含有符合作物的各种营养成分。这些物质都是由不同的化学元素组成的，而且是以不同的方式被农作物吸收。营养物质被吸收到农作物体内后，还要经过一系列的转化和运输过程才能被农作物利用。因此，了解农作物生长发育所必需的营养元素及其生理作用，农作物根系对养分的吸收，养分在农作物体内的转化与运输以及环境条件对农作物根系吸收养分的影响是指导科学施肥的理论基础。

农作物的组成成分非常复杂，一般新鲜农作物中水分含量为75%~95%,干物质含量通常为5%~25%。干物质中包括有机物和无机物，将干物质在600℃灼烧，有机物中的碳，氢、氧、氮等元素主要以二氧化碳、水、分子态氮、氨气(NH₃)和氮的氧化物等形式挥发，硫以二氧化硫(SO₂)的形式散失，余下一些不能挥发的灰白色残渣称为灰分。灰分中的物质为各种矿质的氧化物、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐等。构成灰分的元素称为灰分元素，包括磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)、硼(B)、氯(Cl)、硅(Si)、钠(Na)、硒(Se)、铝(AL)、汞(Hg)等，它们直接或间接地来自土壤矿质，故又称为矿质元素。不同农作物体内矿物质含量不同，同一农作物的不同器官、不同年龄、甚至同一农作物生活在不同环境中，其体内矿物质含量也不同。如盐生植物含钠较多、豆科植物含氮较多、水稻含硅较多，马铃薯、甜菜含钾较多，红壤土上的农作物含铝较多。不同器官的矿质含量差异也很大，一般木质部约为1%,种子约为3%,农作物的茎和根为4%~5%,叶则为10%～15%。农作物体内的矿质元素种类很多，据分析，地壳中存在的元素几乎都可在不同的农作物中找到，现已发现70种以上的元素存在于不同的农作物中。

现已确定农作物必需的矿质元素有16种，它们是碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、铜(Cu)、硼(B)、锌(Zn)、锰(Mn)、钼(Mo)、氯(Cl)。根据农作物对这些元素的需要量，把它们分为两大类：(1)大量元素农作物对此类元素需要的量较多。它们约占物体干重的千分之几到百分之几十，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。其中，N、

P、K是农作物从土壤中吸收的，且农作物对这三种营养元素需要量比较大而土壤提供的数量有限，只能通过施肥来提供，所以又称“肥料三要素”。Ca、Mg、S统称为中量营养元素。(2)微量元素微量元素约占农作物体干重的十万分之几到千分之几，它们是Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。农作物对这类元素的需要量很少，但缺乏时农作物不能正常生长；若稍有逾量，反而对农作物有害，甚至致其死亡。

缺少大量营养元素固然会影响植物的生长发育，最终影响产量；缺少微量营养元素也同样会影响植物的生长发育，必然影响农作物产量。例如玉米缺锌时呈现“白苗病”,严重时不抽雄穗；油菜缺硼严重时幼苗死亡，轻者呈现“花而不实”症状。

构成地壳的元素虽然绝大多数都可在不同农作物体中找到，但不是每种元素对农作物都是必需的。有些元素在农作物生长中并不太需要，但在体内大量积累；有些元素在农作物体内含量较少，却是农作物所必需的。所谓必需元素是指农作物生长发育必不可少的元素。根据国际植物营养学会规定，农作物的必需元素必须符合三条标准：由于缺乏该元素，农作物生长发育受阻，不能完成其正常生活史；除去该元素，农作物表现出为专一的缺素病症，这种缺素病症可通过加入该元素的方法预防或恢复正常；该元素在农作物营养生理上能表现直接的效果，而不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的变化而产生的间接效果。