Уровень урожайности является интегральным показателем культуры земледелия и квалификации агронома. Для получения высоких урожаев не достаточно иметь соответствующие удобрения и сельскохозяйственные машины.
Нужно также хорошо знать биологические особенности питания возделываемых культур, динамику потребления ими элементов и грамотно удовлетворить эти потребности растений. Причина низкой урожайности, наряду с лимитирующими материальными ресурсами, часто является незнание или несоблюдение требований возделывания сельскохозяйственных культур. В свое время Д. Н. Прянишников писал, что недостаток знаний нельзя заменить избытком удобрений.
Минеральное питание является важнейшей функцией растений обусловливающей их рост и развитие. Благодаря автотрофному питанию — усвоению СО2 из воздуха в результате фотосинтеза и способности синтезировать сложные органические соединения из простых неорганических веществ для построения своих тел, растения приобрели полную независимость от других организмов и готовых источников энергии.
Растения способны усваивать питательные вещества, как через корни, так и надземные органы (листья, стебли, незрелые плоды). Однако основные органы, с помощью которых питаются растения — это лист и корень. Их размер и состояние в значительной мере обусловливают продуктивность посевов. Листья обеспечивают растения углеродным питанием (СО2), корни выполняют несколько функций, главными из которых являются поглощение из почвы минеральных веществ и воды.
Следует отметить, что в процессе эволюции растения не утратили способность потреблять из воздуха необходимые им питательные вещества даже при малом их содержании. Через надземные органы (в основном листья) в растения поступают преимущественно СО2 и О2, однако, они не лишены также способности усваивать своей поверхностью элементы питания находящиеся в ионной форме, что широко используется в практике сельского хозяйства. С помощью некорневых подкормок зерновых культур азотными удобрениями, овощных и плодовых культур — микроудобрениями, можно в значительной мере компенсировать дефицит элементов в растениях и существенно повысить урожайность и/или качество продукции.
Несмотря на способность надземных органов усваивать элементы питания, основная роль в снабжении растений питательными веществами принадлежит корневой системе. Скорость поглощения элементов питания корнями и транспорт их в надземные органы растения, где они включаются в метаболические процессы, является важнейшей индивидуальной особенностью растений, определяющей интенсивность их роста и развития.
Поскольку преобладающая часть используемых растениями элементов питания находится в почве в адсорбированном, малоподвижном состоянии, то обеспеченность растений питательными элементами во многом зависит от размера и морфологического строения корневой системы. Чем мощнее и разветвленнее корневая система у растений, тем больший объем почвы она охватывают и тем выше ее возможности усваивать элементы питания из почвы.
Корневая система распределена в почве неравномерно. У каждого вида и даже сорта растений имеются свои особенности по глубине проникания и распространению корневой системы в отдельных горизонтах почвы. Исследования показали, что характер распространения и развитие корневой системы в почве зависит от ее строения, физических свойств, агротехнических и экологических факторов. В дерново-подзолистых почвах основная масса корней большинства растений находится в пахотном горизонте. В черноземах и каштановых почвах большая часть активных корней в засушливый период в поисках влаги и пищи проникает в подпахотные горизонты почвы, что необходимо учитывать при расчете доз и глубины внесения удобрений.