植物对无机元素的吸收、运输、分配及其在新陈代谢，生长发育和产量形成中的作用。无机元素通常指包括氮素在内的矿质元素而言。作为植物有机体的一个显著特点，就是具有从环境中吸收无机元素、并将其同化为自身组分的能力。营养元素的吸收取决于植物体的生命活动，也和环境条件有着密切关系。进入植物体的营养元素，通过代谢转化为活细胞的生活物质，并进而影响植物的生长发育、产量形成。因此，无机营养和新陈代谢、生长发育、产量形成之间有着密切的内在联系，研究它们之间的这种关系，有十分重要的理论意义和应用价值。

根据无机元素对生命活动的必需性，可以划分为必需元素和阑入元素。前者是指植物正常生长发育所不可缺少的营养元素，后者是指对生命活动的必需性尚未被证实的无机元素。也可以根据植物对营养元素的需要量，划分为大量元素和微量元素。需要指出的是植物体的元素含量往往不是生理过程的实际需要量。植物元素的含量会受多种内外因子的影响而发生较大的变化，例如微量元素铁、锰的含量有时接近于大量元素硫、镁的含量。

植物体的元素含量决定于多种因子；如物种的遗传基因、根外介质中有效养分的数量以及养分吸收条件等。同时也随植物器官、组织及植株年龄而异。植物对养分的吸收具有选择性，通常绿色植物的N、K含量高于P、Mg约10倍；P和Mg的含量又高于Cu、Zn100—1000倍，这在高等植物中是一种普遍现象。不同物种或品种对同一元素的吸收能力也存在差异，如在相同培养条件下Ca、Mg、Si的含量差异较大，Na、Mn的含量则差异更大。环境中有效态养分的供应量，在一定范围和植物养分含量呈饱和曲线关系。这一曲线成为分析植物营养丰、缺和养分供应量之间关系的基础。根系介质的温度、通气和有效水的含量是决定养分吸收的重要环境因子，凡影响根系代谢的各种条件都会影响植物的养分含量。同一植株的不同器官，养分含量也有一定差异。一般叶、茎、根的含量高于花、果、种子、块茎。在不同条件下植物叶片元素含量的变幅较大，而根则较为稳定。随着生长发育的进行，植株元素含量也会发生变异。通常幼嫩植株的N、P、K含量较高，而成熟植株则含有较多的Ca、Mn。

必需元素在生理过程中各有其独特的功能，同植物的新陈代谢、生长发育、开花结实有着密切关系。它们参与组成细胞的生活物质，调节控制生理生化过程，在能量转化、贮存和释放中也具有重要作用。在作为生命物质基础的蛋白质和核酸的形成中，氮、磷等元素是不可缺少的成分。核酸中核苷酸分子之间依靠磷酸作为结构桥而形成大分子化合物，氮是其中碱基的重要成分。蛋白质组成中除必需的氮元素外，硫也几乎存在于所有蛋白质中（含硫氨基酸参加蛋白质组成）。将环境和植物分隔开来，又将环境和植物联系起来的生物膜，也是以膜蛋白和磷脂作为主要成分。许多元素影响到膜的结构稳定性、流动性、膜透性和膜电位等特性，从而调节植物和环境的关系。植物体内的多种重要有机物质，例如某些植物激素、维生素、细胞色素、生物碱、叶绿素等的形成受到氮、镁、硫、铁、锰、锌等元素的影响，其中有些元素参与了结构组成。酶类的催化效应几乎遍及所有代谢过程，蛋白质、碳水化合物、酯类的合成和分解、光合、呼吸的进行，激素合成，离子吸收无不受到酶的催化调节；其中除了氮素是所有酶的组成成分外，许多复合酶中的金属离子和作为活化剂的金属离子对酶的催化功能均有显著效应。硝酸还原酶、多酚氧化酶、碳酸酐酶是众所周知的含有Mo、Cu和Zn的金属酶。据统计，受一价阳离子活化的酶类多达五大类60余种。二价阳离子也是多种酶类的活化剂，如锌对草酰乙酸氧化酶，钙对α-淀粉水解酶，镁对谷氨酰胺合成酶。有的元素如钾虽不参加有机物组成，但在调节生理功能方面具有突出作用，在上述一价阳离子对酶的活化效应中最为有效，在调节植物水势、维持细胞膨压中的作用比其他无离子更为突出。钾在光合作用中对CO₂的吸收、类囊体跨膜质子梯度的保持、光合碳循环的推动、以及叶绿体正常结构的维持都起了重要作用。70年代末，植物钙调素（Calmedulin，CaM）的发现使元素功能的研究有了新进展。CaM是含有一百多个氨基酸的多肽，与Ca²⁺形成“Ca²⁺—CaM复合体”后具有很强的生理活性，能调节多种细胞功能。磷在能量代谢中占有重要地位，细胞内形成高能化合物时，将能量贮备在分子内的高能磷酸键中。高能键的水解可为多种需能过程，包括离子主动吸收、有机物的生物合成、同化物的运转等提供能量。Fe、Cu、Mo、Mn等离子通过自身化合价的改变，在生物氧化、电子传递中起着重要作用。营养元素通过物质代谢和能量代谢，强烈地影响着植物的营养生长和开花结实。因此，可以利用营养元素的供应数量和施用时期以达到调节控制植物生长的目的。

无机营养的研究成果可以为农业措施提供重要依据，可以为作施肥、品种选育提供新途径。作物的营养特性是施肥的理论基础。不同营养元素具有不同生理作用，不同作物又有不同的营养要求。叶菜、茶、桑等收获营养体的作物须氮较多，收获籽实的作物要求氮、磷、钾适当配合；茄果类特别需要钙；禾谷类尤其是水稻、甘蔗等特别需要硅。作物不同生育阶段对养分需求的研究表明，对养分缺乏反应特别敏感的营养临界期是确定作物施肥期的重要依据。营养诊断是判断作物营养状况的一种有效手段，为作物施肥提供了科学依据。作物的养分临界水平是营养诊断的理论基础，在养分临界水平以下，作物产量随养分含量的增加而增加，达到养分临界水平后，二者不存在相关关系。从理论上阐明了获得最高产量时的最低养分含量。许多研究养分吸收理论的学者指出，不同作物，不同品种对养分的吸收利用存在着基因型差异。并提出可能通过各种途径将吸收利用的遗传变异引入不同类型的材料，以便选择、创造出人们所期望的具有不同吸收利用特性的新材料。例如养分吸收动力学研究，从离子吸收的两个特性参数，即根系对离子吸收的最大速率（Imax）和对离子的亲和力（1/km）分析了不同作物、不同品种的营养特性，发现农作物品种存在基因型差异。最大吸收速率的差异，反映出吸收表面和离子结合位点多少的不同。对离子亲和力的差异，表明吸收表面对离子结合能力强弱的不同。从理论上阐述了培育不同Imax和1/km配合的新材料的可能性，为选育具有不同营养特性的作物品种提供了新方向。