植物生长依赖于一系列必需元素，其中包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、铜、硼、锰、氯、钼和锌。这些元素可大致分为三类：自然元素（碳、氢、氧），大量元素（氮、磷、钾），以及中量和微量元素（钙、镁、硫、铁、铜、硼、锰、氯、钼、锌等）。

在这些元素中，氮、磷和钾是植物在整个生长周期中需求量较大的大量元素。然而，这些元素在土壤中的循环量有限，因此，为了维持作物的健康生长，必须通过施肥来补充这些营养。

氮（N）在植物的光合作用中起着至关重要的作用。叶绿素A和叶绿素B，这两种含氮的色素，是植物进行光合作用时将二氧化碳和水转化为葡萄糖的关键。葡萄糖不仅是植物体内其他有机物合成的原料，也可以说是植物体内的“货币”，在植物的各个部分间运输，支持各种生命活动。

以氮元素充足的植物为例，它们通常表现为枝叶茂盛、植株健壮。相反，缺乏氮元素的植物则会展现出叶片小而黄的特征。然而，氮元素过多同样不利于植物生长，会导致植物生长周期延长，贪青晚熟，甚至降低马铃薯等根茎作物的产量。