1、必需营养元素的确定方法与定义 

要了解植物正常生长发育需要什么养分，首先要知道植物体的养分组成。新鲜植物体一般含水量为70%-95%，并因植物的年龄、部位、器官不同而有差异。叶片含水量较高，其中又以幼叶为最高，茎杆含水量较低，种子中则更低，有时只含5%。新鲜植物经烘烤后，可以获得干物质，在干物质中含有无机和有机两类物质。干物质燃烧时，有机物在燃烧过程中氧化而挥发，余下的部分就是灰分，是无机态氧化

人们早就认识到，植物不仅能吸收它所必需的营养元素，同时也会吸收一些它并不需要、甚至可能有毒的元素。因此，确定某种营养元素是否必需，应该采取特殊的研究方法，即在不供给该元素的条件下进行溶液培养，以观察植物的反应，根据植物的反应来确定该元素是否必需。

1939年，阿隆（Arnon）和(Stout)提出了确定必需营养元素的三条标准：

①这种化学元素对所有植物的生长发育是不可缺少的。缺少这种元素就不能完成其生命周期，对高等植物来说，即由种子萌发到再结出种子的过程。

②缺乏这种元素后，植物会表现出特有的症状，而且其它任何一种化学元素均不能代替其作用，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失。

③这种元素必须是直接参与植物的新陈代谢，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用。

2、必需营养元素的分类 

到目前为止，国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯。

必需营养元素在植物体内的含量相处很大（表2-1），一般可根据植物体内含量的多少划分为大量营养元素和微量营养元素。大量营养元素含量一般占干物质重量 的0.1%以上，它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁和硫9种，微量营养元素的含量一般在0.1%以下。有的只含0.1mg/,它们是铁、硼、锰、铜、 锌、钼和氯7种

上述必需营养元素在植物体内的含量常受到植物种类、年龄以及环境中其它矿质元素含量等因素的影响，尤其是环境条件的影响，可使体内各种营养元素的含量发生很大的变化。在植物组织中常出现某些微量元素含量明显超过其生理需要量，例如铁、锰的含量能接近植株中硫或镁的含量，这主要是环境条件影响的结果。应该指出，植物各器官中营养元素的含量并不能完全反应植物对这些养分的实际需要量，尤其是一些非必需营养元素常常是被动吸收植物体内的。

在必需营养元素中，碳和氧来自空气中的二氧化碳；氢和氧来自水，而其它的必需营养元素几乎全部都是来自土壤。只有豆科作物有固定空气中氮气的能力，植物的叶片也能吸收一部分气态养分，如二氧化硫等。由此可见，土壤不仅是植物生长的介质，而且也是植物所需矿质养分的主要供给者。实践证明，作物产量水平常常受 土壤肥力状况的影响，尤其是土壤中有效态养分的含量对产量的影响更为显著。

3、最小养分律的概念 

“最小养分律”是德国化学家李比希在1843年提出来的。李比希根据自己创立的矿质营养学说，成功地制造了一些化学肥料以后，为了保证最有效地利用这些肥 料，他在实验的基础上，又进一步提出了最小养分律。现在美国杂志上常常提到的限制因子论就是从最小养分律发展起来的。它的内容是：作物产量受数量最小的养 分所控制，产量的高低随着这种养分的多少而变化，所谓最小养分就是指土壤当中最缺乏的那一种营养元素，作物为了生长必须要吸收各种养分，但是决定作物产量 的却是土壤中那个相对含量最小的有效植物生长因子，产量在一定限度内随着这个因素的增减而相对变化，因而无视这个限制因素的存在，即使继续增加其它营养成 分也难以再提高作物的产量。

最小养分律可以形象地用养分桶来说明（如图），组成桶的最短的木条（代表最小养分）决定了桶中所能容纳的水量（代表产量）。应用最小养分律指导施肥时应注意的是：最小养分律中所说的最小养分，并不是土壤中绝对数量最少的那种养分，而是指相对于作物的需要来说最少的那种养分。最小养分也不是固定不变的，当一种最小养分得到补充和改善以后，另一种原来不是最小养分的营养元素可能会成为限制作物产量的新的最小养分，继续增加最小养分以外的其它养分，难以提高产量，降低施肥的经济效益。