生物试验已经证明，植物体内所含的化学元素并非全部都是植物生长所必需的。而且人们也早就认识到某种元素在植物体内的含量多少也不能作为该元素是否是植物必需营养元素的标准。那么什么才是植物生长必需营养元素呢？1939年阿隆（Arnon）和斯托德（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。缺少这种元素植物就不能完成其生命周期，对高等植物来说，其生命周期是由种子萌发到再结出种子的过程。

2.缺少这种元素后，植物会表现出特有的症状，而且其他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。

只有符合以上标准的化学元素，才是植物生长必需的营养元素，而其他元素则是非必需营养元素。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（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、硼（B）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、氯（Cl）。

随着科学技术特别是分析化学技术的发展，在16种必需营养元素之外，还有一类营养元素，它们对某些植物的生长发育具有良好的作用，或为某些植物在特定条件下所必需，但限于目前的科技发展水平，还没有证实它们是否是高等植物普遍所必需，人们称之为有益元素（Beneficialelement），其中主要包括硅（Si）、钠（Na）、钴（Co）、硒（Se）、镍（Ni）、铝（Al）等。

有益元素与植物生长发育的关系可分为两种类型：第一种是该元素是某些植物种群中特定的生物反应所必需，例如钴是根瘤固氮所必需的；第二种是某些植物生长在该元素过剩的特定环境中，经过长期进化后，逐渐变成需要该元素，例如甜菜对钠，水稻对硅等。此外，钴、硒等元素是动物所必需的微量元素，为了满足动物的需求，首先应在植物体内保持有一定的含量。

在必需营养元素中，碳、氢、氧来自空气中的二氧化碳、水，而其他元素几乎全部来自土壤。只有豆科植物可固定空气中的氮气，植物叶片也能从空气中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，而且也是植物生长所需要的矿质养分的主要供给者。实践证明，土壤有效态养分元素的含量对植物生长有明显影响。

人们相信，由于分析技术，尤其是化学药品的纯化技术的不断改进，有可能使植物体内许多含量极低的一些化学元素，进入必需营养元素的行列，也有可能再发现一些新的必需营养元素。