在各種營養元素之中，氮、磷、鉀三種是植物需要量和收獲時帶走量較多的營養元素，而它們通過殘茬和根的形式歸還給土壤的數量卻不多 。因此往往需要以施用肥料的方式補充這些養分。

一、氮
  氮是植物生長的必需養分，它是每個活細胞的組成部分。植物需要大量氮。
  氮素是葉綠素的組成成分，葉綠素a和葉綠素b都是含氮化合物。綠色植物進行光合作用，使光能轉變為化學能，把無機物（二氧化碳和水）轉變為有機物（葡萄糖）是借助于葉綠素的作用。葡萄糖是植物體內合成各種有機物的原料，而葉綠素則是植物葉子制造“糧食”的工廠。氮也是植物體內維生素和能量系統的組成部分。
  氮素對植物生長發育的影響是十分明顯的。當氮素充足時，植物可合成較多的蛋白質，促進細胞的分裂和增長，因此植物葉面積增長快，能有更多的葉面積用來進行光合作用。
  此外，氮素的豐缺與葉子中葉綠素含量有密切的關系。這就使得我們能從葉面積的大小和葉色深淺上來判斷氮素營養的供應狀況。在苗期，一般植物缺氮往往表現為生長緩慢，植株矮小，葉片薄而小，葉色缺綠發黃。禾本科作物則表現為分孽少。生長后期嚴重缺氮時，則表現為穗短小，籽粒不飽滿。在增施氮肥以后，對促進植物生長健壯有明顯的作用。往往施用后，葉色很快轉綠，生長量增加。但是氮肥用量不宜過多，過量施用氮素時，葉綠素數量增多，能使葉子更長久地保持綠色，以致有延長生育期、貪青晚熟的趨勢。對一些塊根、塊莖作物，如糖用甜菜，氮素過多時，有時表現為葉子的生長量顯著增加，但具有經濟價值的塊根產量卻少得使人失望。

二、磷
  磷在植物體中的含量僅次于氮和鉀，一般在種子中含量較高。磷對植物營養有重要的作用。植物體內幾乎許多重要的有機化合物都含有磷。
  磷在植物體內參與光合作用、呼吸作用、能量儲存和傳遞、細胞分裂、細胞增大和其他一些過程。
  磷能促進早期根系的形成和生長，提高植物適應外界環境條件的能力，有助于植物耐過冬天的嚴寒；能提高許多水果、蔬菜和糧食作物的品質；有助于增強一些植物的抗病性，抗旱和抗旱能力；有促熟作用，對收獲和作物品質是重要的。但是用磷過量會使植物晚熟結實率下降。

三、鉀
  鉀是植物的主要營養元素，同時也是土壤中常因供應不足而影響作物產量的三要素之一。農作物含鉀與含氮量相近而比含磷量高。且在許多高產作物中，含鉀量超過含氮量。鉀與氮、磷不同，它不是植物體內有機化合物的成分。迄今為止，尚未在植物體內發現含鉀的有機化合物。鉀呈離子狀態溶于植物汁液之中，其主要功能與植物的新陳代謝有關。
  鉀能夠促進光合作用，缺鉀使光合作用減弱。鉀能明顯地提高植物對氮的吸收和利用，并很快轉化為蛋白質。鉀還能促進植物經濟用水。由于鉀離子能較多地累積在作物細胞之中，因此使細胞滲透壓增加并使水分從低濃度的土壤溶液中向高濃度的根細胞中移動。在鉀供應充足時，作物能有效地利用水分，并保持在體內，減少水分的蒸騰作用。
  鉀的另一特點是有助于作物的抗逆性。鉀的重要生理作用之一是增強細胞對環境條件的調節作用。鉀能增強植物對各種不良狀況的忍受能力，如干旱、低溫、含鹽量、病蟲危害、倒伏等。
  植物最常見的缺鉀癥狀是沿葉緣的灼傷狀，首先從下部的老葉片開始，逐步向上部葉片擴展，并且有斑點產生。缺鉀植物生長緩慢，根系發育差。莖桿脆弱，常出現倒伏。種子和果實小且干皺。植株對病害的抗性低。具有明顯的抗伏倒性，可以增加果實類、蔬菜類作為口感。