人类所发现的植物生长必需元素共16种，分别是：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、氯（Cl）、铁（Fe）、锌（Zn）、硼（B）、铜（Cu）、锰（Mn）、钼（Mo）。其中，钙、钼、硼、氯对某些低等植物则属非必需元素。另有一类植物除上述必需元素外，还需要碘(I)、钒(V)、钴(Co)、硅(Si)、钠(Na)、硒(Se)等元素中的一种或几种 。根据这些元素在植物干重中的占比，人们将这些元素分为3个大类。分别是大量元素（0.1%以上）、中量元素（0.01%-0.1%）和微量元素（小于0.01%）。见下图：
植物体内正常的代谢作用不仅要求有足够的必需营养元素，而且要求各种元素的含量保持相对平衡。一种营养元素的过量,常会抑制另一种元素的吸收利用,这种现象称为元素间的拮抗作用，常见的有氮钾、钾镁、铁锰、磷锌之间的拮抗等。产生拮抗的原因比较复杂，大致有：①吸收被抑制。如NH离子和K 离子因半径相似，存在着竞争性吸收，前者常对后者的吸收有抑制作用。②溶解度降低。如高浓度的磷酸盐可与吸收的锌离子结合而沉淀,造成锌的不足。③稀释效应。如氮素过多,植物生长量显著增加，使其他养分相应被稀释，甚至导致缺素症（见植物缺素症）。元素间除拮抗作用外，还有协合作用，即一种离子的存在可促进植物对另一种离子的吸收。例如镁离子是许多酶的活化剂,参与ATP、磷脂、RNA、DNA等化合物的生物合成；它的存在能促进磷的吸收和同化。
植物生长必需元素，是由德国化学家，“肥料工业之父”—李比希提出的。李比希通过“燃烧法”，分析植物燃烧后放出的二氧化碳、水和灰分，初步判断“植物生长需要碳酸、氨、氧化镁、磷、硝酸以及钾、钠和铁的化合物等无机物”。而具体判断哪些元素是必需元素，是后人通过“缺素培养试验”，不断探索分析得来的。
1843年，世界上第一个化学肥料一过磷酸钙研制成功。随着智利硝石和钾盐矿的发现，到合成氨的发明，世界上建立起了巨大的无机化肥工业。化肥迅速的补充了土壤中有效元素。化肥的是用则有效的提高了农业的生产力，从根本上解决了长期植作而造成的某种元素缺乏的问题。
