研究不同来源的农用水的化学组成、各成分的含量、来源、分布迁移与积累等变化规律，以及水质与土壤、植物之间的相互关系的学科。为科学用水、因水种植或养殖，合理利用污水等提供科学依据。

19世纪，人们为提高农作物产量，开始研究植物、土壤和肥料三者之间的相互关系，逐步形成了“农业化学”学科。1921年苏联开始研究天然水化学成分及其变化规律。20世纪70年代以来，农业化学、水文化学和土壤化学工作者，从不同的角度分别研究化学成分及其含量对农作物生长和产量的影响。之后，又进一步对水—土壤—植物三者的化学问题开展研究。中国水利系统从20世纪50年代开始从事地表水的天然水化学测验，70年代以来增加了水质污染的监测。80年代初，在施成熙和粟宗嵩主编的《农业水文学》一书中，专章论述了农业水文化学；并指出研究灌溉水质对土壤、植物的影响，是水利为农业服务的一个重要方面。

农业用水水源有地表水（包括天然水和城镇工业的排放污水）、地下水和降水。这些水体的水质状况受到地质、土壤、植被、气象和人类活动等循环条件的影响，因而不同地区的水源含有不同组成的元素，有比较明显的地区差异性（见农用水化学成分）；即使同一地区，不同的水源（降水、地表水或地下水等）其水质也不尽相同。

植物必需的化学元素，来自五个方面：①土壤母质的化学组成；②动植物遗体；③施肥；④降水；⑤灌溉水源。其中灌溉水源和降水与水文循环密切有关，研究这些水源的化学成分、含量、来源、分布及其变化规律，是发展现代农业、科学种田不可忽视的一个方面。

各种植物的正常生长以及不同生长时期，都需要适宜的光、热、水分、氧气和营养元素等条件。营养元素包括植物必需的大量元素（炭、氧、氢、氮、磷、钾、钙、镁、硫）和微量元素（铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯），只是某些禾本科作物还需要硅元素。植物吸收的营养元素，碳主要来自空气，氧和氢主要来自土壤水的光解，其余大多数成分主要依靠根系从土壤水分中摄取。

植物必需的化学成分，大多以溶解于水中的无机物状态被根系吸收，进入植物体内。因而，农田灌溉水源的水文状况及其化学成分、含量，不仅在于满足植物不同生长时期对营养元素的需要，还在于它们改变植物生长的土壤或水体环境的理化性状，影响植物的吸收利用。例如，在碱性土壤里，锰、硼、铁等的溶解度降低，植物会因为缺铁而患缺绿症。在酸性土壤中，矿质盐类（如磷灰石）的溶解度增高，有利于植物吸收作用。

一般植物能生长的范围在pH值4～8之间。植物必需的营养元素，无论是过量还是缺乏都会对植物生育带来阻害，研究掌握土壤和农用水源的营养元素含量及其变化。是合理施肥的科学依据之一。