到目前为止，已经发现和确定的高等植物所必需的营养元素有16种，即碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）和氯（Cl）。若缺少任何一种，作物就不能正常生长，甚至不能完成其生长周期。必需营养元素主要的生理功能如下：

1. 碳（C）、氢（H）、氧（O）三种元素是植物体内各种重要有机化合物的组成元素，如碳水化合物（糖）、蛋白质、脂肪和有机酸等。糖是植物呼吸作用及体内一系列代谢作用所需要能量的来源，同时也是合成其他有机化合物的原料。氢、氧还参与体内生物氧化还原过程。

2. 氮（N）是植物体内许多化合物的成分，在许多方面直接或间接地影响着作物的代谢过程和生长发育。氮还是叶绿素的组成部分，绿色植物进行光合作用，是借助叶绿素作用完成的。氮素供应充足时，促进细胞分裂和增长，叶面积增大，叶绿素丰富，有利于干物质的积累和产量的形成，并能改善作物产品的品质。

3. 磷（P）元素是作物正常生长所必需的元素之一，参与植物体内多种关键生理活动，包括能量的转化、光合作用、糖分解和淀粉的分解，养分在作物体内的运输及性状的代间遗传。

4. 钾（K）可促进作物根系生长，增强茎秆，活化酶类，促进糖份和淀粉的运输和蛋白质的合成。钾能使作物较好地抗旱、抗冻和病虫害，改善水果和蔬菜的品质，增加抗倒伏能力。

5. 钙（Ca）能抑制真菌的侵袭，减少作物感染真菌病害，减缓苹果和其他贮藏农产品的衰老和腐烂。

6. 镁（Mg）是叶绿素的组成部分，也是一些重要酶的活化剂。施用镁可提高油料作物的含油量。

7. 硫（S）是蛋白质和酶的组成元素之一，同时硫也能促进叶绿素的形成。

8. 铁（Fe）是叶绿素不可缺少的元素。

9. 硼（B）能促进繁殖器官的正常发育。同时还能增强作物的抗逆性防止作物发生生理病害。

10. 锰（Mn）是叶绿素的组成部分，在叶绿体中直接参与光合作用中水的分解。促进作物体内硝酸还原过程，有利于蛋白质的合成。

11. 铜（Cu）能提高叶绿素的稳定性，避免过早遭受破坏，促进叶片更好的进行光合作用。

12. 锌（Zn）的主要生理功能是参与生长素的合成，促进光合作用。

13. 钼（Mo）的营养作用突出表现在氮素的代谢方面。是固氮酶的组成成分。

14. 氯（Cl）参与光合作用，作为锰的辅助者参与水的光解反应。施用含氯肥料对抑制某些病害有明显作用。