Растения потребляют элементы питания из раствора избирательно — в большем количестве поглощаются те элементы, которые необходимы им для роста, в результате чего соотношение поглощенных элементов корнями и оставшихся в почвенном растворе различно.
Пространственное перемещение поглощающей поверхности корня в почве достигается путем непрерывного обновления растущими корневыми окончаниями зоны поглощения. Постоянное линейное перемещение поглощающей зоны корня играет важную роль в конкуренции растений за воду и элементы питания. Поскольку образование корней связано с энергетическими затратами, большое значение для накопления питательных веществ на поглощающей поверхности корня имеет пассивное перемещение (диффузия) ионов. При этом клеточная оболочка и мембрана одновременно являются своеобразным резервуаром катионов и анионов и селективным барьером для ионов почвенного раствора. Наиболее интенсивный рост корневой системы в почве происходит по почвенным порам, полуразложившимся остаткам корней прежних растений, ходам дождевых червей и почвенной фауны.
Выработанная в процессе эволюции растений способность к избирательному поглощению ионов из внешней среды, имеет для них важное физиологическое и экологическое значение. Однако избирательность корневой системы не следует понимать слишком однозначно, независимо от ионного состава почвенного раствора и внешних условий среды. Растениям приходится выбирать элементы питания из того, что есть. Поэтому химический состав растений в определенной мере количественно и качественно отражают всю совокупность содержащихся в почве и воздушной среде биофильных, условно необходимых и токсичных элементов.
Каждый элемент, присутствующий в почвенном растворе, поглощение которого в той или иной степени контролируется (регулируется) корневой системой, будет участвовать в формировании химического состава растений.
При наличии в почвенном растворе токсичных веществ (тяжелых металлов, пестицидов и т. п.) значительная их часть задерживается уже в корнях, та часть из них, которая все же проникает в стебли и листья задерживается в свою очередь в этих надземных органах и лишь незначительная часть токсикантов поступает в семена. Таким образом, механизмы, ограничивающие поступление и накопление токсинных веществ в репродуктивные органы присутствуют не только в корнях, но и в вегетативных органах, что очень важно с точки зрения использования растительной продукции.
Для нормального развития растений необходимо, чтобы их надземные органы и корни находились в богатой кислородом атмосфере. В аэробных условиях корни весьма активно дышат и интенсивно поглощают элементы питания, что проявляется в значительном росте надземных органов растений.
Важно отметить, что складывающиеся в процессе питания взаимоотношения между корневой системой и надземными органами, всегда носят характер обратной связи. Все факторы, повышающие деятельность надземных органов, непосредственно или косвенно влияют на поглощение элементов питания корневой системой. Например, затемнение растений резко уменьшает поглощение корнями азота, фосфора, калия. И напротив, дефицит элементов в почве приводит к падению продуктивности фотосинтеза и уменьшению оттока ассимилятов из листьев в корни. Недостаток азота вызывает относительное увеличение глюкозы и уменьшение содержания аминокислот. Недостаток фосфора, напротив, снижает содержание сахарозы и увеличивает относительное содержание аминокислот.
Корневая система депонирует значительную часть питательных веществ, и выступает в качестве буфера в обеспечении элементами питания надземные органы растений. При снижении содержания элементов питания в листьях и стеблях ниже физиологически необходимого уровня, потребность в них надземных органов покрывается за счет питательных веществ, содержащихся в корнях. Поэтому при диагностике минерального питания растений еще до проявления внешних признаков голодания в надземных органах растений, назревающий дефицит элементов питания в почве можно обнаружить раньше по их содержанию в корнях. Это необходимо учитывать при оценке обеспеченности сельскохозяйственных культур элементами минерального питания. Объективную информацию об условиях минерального питания растений возможно получить, лишь при сопоставлении содержания питательных веществ в листьях и корнях.