值得强调的是，在各种栽培管理措施中，平衡施肥是其中投资较大，而且成效较显著的一项。因此需要格外重视。
16种植物必需元素中，碳、氢、氧是非矿质元素，来自空气和水，一般不以肥料的形式施用。其余13种为矿质元素，包括3种大量元素：氮、磷、钾；3种中量元素：钙、镁、硫和7种微量元素：铁、锌、锰、硼、铜、钼、氯，是以肥料的形式施用被作物吸收利用的。
一般来说，施肥指对作物施用13种矿质元素而言。在自然农业经济中，作物所需的矿质元素主要来自天然养分循环到达土壤中的养分贮备，和后来人为施用的有机肥料。植物不能直接利用矿石和有机肥中的原始养分，必须通过各类土壤微生物分解，释放出能够被作物直接吸收的简单无机养分化合物。释放无机养分的过程受温度、水分状况、酸碱度、通气状况和微生物种群数量等多种因素的影响，很难准确预测何时、何种养分释放多少数量。这给要求较精细的平衡施肥造成了一定的困难。化肥的出现有助于解决这一问题。
1843年在英国首先制造出过磷酸钙，20世纪初制出合成氨，以后人们制造出更多种类的无机化肥，其所含有效成分大多能被作物直接吸收利用。我国使用化肥始于20世纪40年代初，当时的硫酸铵叫做肥田粉。60年代，大力普及氮肥的应用，以碳酸氢铵为主；70年代推广以过磷酸钙为主的磷肥；80年代开始重视钾肥，主要是氯化钾；90年代开始使用微量元素肥料。随着环境污染的治理、高成分化肥和高产品种的使用，植物逐渐表现出钙、镁、硫营养的缺乏，21世纪头10年，这几种养分的化肥也会得到重视和普及。
在13种矿质元素中，以重量计，植物对钾的吸收量最大。其次是氮。植物吸收氮钾的比例约为1:3。以摩尔数计，则氮钾比约为1:1。这两种元素的吸收量占到植物吸收养分元素总量的70%以上，因此应当受到格外重视。
植物根系以钾离子（K+）的形式吸收钾。钾是非结构组分元素，不构成植物体的任何结构部分，但它是60多种酶的激活剂，在植物生理功能中起必需的重要作用。钾能促进二氧化碳同化，因此促进光合作用。而且钾增加同化物转运。钾主要影响作物的外部品质，例如果实大小、色泽、物理硬度等；和内部品质，例如果实的糖度、糖酸比、维生素C含量、叶黄素和胡萝卜等色素浓度，籽粒中蛋白质、脂肪、淀粉含量，纤维的长度、细度和强度，提高烟叶中还原糖和芳香物质含量、降低尼古丁含量，改善油分、香气、吃味和燃烧性。钾维持植株的正常膨压和水分平衡，调节作物蒸腾。钾也使植物的耐寒性、抗旱性和抗病性等各种抗逆性提高。钾还提高植物的抗倒伏能力。
氮是结构组分元素，植物以铵离子（NH4+）即铵态氮和硝酸根离子（NO3-）即硝态氮的形式吸收氮。水稻以吸收铵态氮为主。而旱地作物则以吸收硝态氮为主，它们利用铵态氮时比利用硝态氮时会消耗更多能量，硝态氮在植物根系中转化为氨基酸的速度远远大于铵态氮。氮是蛋白质的组成成分，与叶绿素合成和代谢功能有关，这说明了氮对生物产量的重要性。而硝态氮促进植株吸收必需养分阳离子（钙离子、镁离子、钾离子等），而铵态氮的作用正相反。植物体内铵浓度过高可能因植株组织中pH升高而造成铵中毒。
钾是阳离子，硝酸根是阴离子。如上所述，植物需要的氮钾两种元素以摩尔数计，比例约为1:1。两者在植物体内达到电平衡，即电中性。这两种元素的问题解决了，就解决了平衡施肥问题的80%。能适合这一要求的化肥只有硝酸钾。所以平衡施肥方案中必须尽量采用硝酸钾肥，尤其在种植栽培水平要求高的作物时更是如此，例如无土栽培等，最好全部采用硝酸钾肥提供氮和钾。硝酸钾的盐指数低，植物吸收后不残留盐类离子，基本上不引起根系附近盐积累、阻碍根系发育和造成生物毒害。硝酸钾完全水溶，适合于通过灌溉系统施用、直接施入土中、叶面喷施和制成肥料溶液。硝酸钾反应迅速，可及时纠正缺素植株中的氮和钾的水平。硝酸钾吸湿性低，适宜与其它肥料混配和散装运输、储存。在种植低产值作物时，可考虑用较便宜的硫酸钾和氯化钾取代硝酸钾。
植物根系以一价和二价两种正磷酸根（H2PO4-和HPO42-）的形式吸收磷。磷在植物体中参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大等过程。磷促进早期根系的形成和生长，促进幼苗快速发育。磷还使植物提高耐受根腐病的能力，使作物秸杆更强壮。1843年英国人制造出过磷酸钙，这是世界上最早使用的肥料。磷极易被土壤固定，在平衡施肥中应注意这点。在高水平栽培模式中要尽量避免磷的固定，使其及时被作物吸收利用。
植物以亚铁离子（Fe2+）的形式吸收铁。铁参与植物体内的氧化还原反应，完成电子转移过程。
植物以锌离子（Zn2+）的形式吸收锌。它主要参与各种酶系统的反应。
植物以锰离子（Mn2+）的形式吸收锰。它参与一些酶的反应和电子转移过程。
植物以硼酸分子（H3BO3）的形式吸收硼。硼促进植物生殖器官的发育，增强细胞壁的稳定性。
植物以铜离子（Cu2+）的形式吸收铜。铜参与酶系统的反应和光合电子传递。
植物以钼酸根离子（MoO42-）的形式吸收钼。它参与硝态氮还原为铵的过程。还参与豆科固氮过程。
植物以氯离子（Cl-）的形式吸收氯。氯在植物体内与硝酸盐竞争吸收位点，与水分平衡有关。
以上这些元素在植物生长过程中都是不可缺少的，也是不可替代的。在平衡施肥中必须予以重视。铁、锌、锰、铜离子易被土壤固定，也容易与磷发生化学反应生成不溶性沉淀物，而且它们之间也有拮抗作用。因此在与其它元素配合施用时应采用它们的螯合物，才不致失效。因此除硼、钼外，螯合态的微量元素才适合用于平衡施肥配方中。
硝酸钙、硝酸镁和硫酸镁在平衡施肥配方中提供钙、镁、硫。
钙、镁、硫是三种中量元素。其实它们在植株体内的浓度不算太低，和磷差不多。所以在个别场合下，有人将它们和氮、磷、钾一起统统称为6种大量元素，可见其对植物营养的作用与大量元素同等重要。当然，由于种种原因，钙、镁、硫受人重视的程度远不如氮、磷、钾那么高。
植物以钙离子（Ca2+）的形式吸收钙。钙中和植物体内的有机酸，形成草酸钙和果胶钙。
植物以镁离子（Mg2+）的形式吸收镁。镁是叶绿素的中心原子。
植物以硫酸根离子（SO42-）的形式吸收硫。硫是含硫蛋白质的组分，它参与多种生物化学过程，在光合作用中起一定作用。
在平衡施肥中要考虑所有这些元素之间的平衡。当然首先是钾和氮的平衡。一是考虑各种元素之间的比例关系，二是考虑它们之间是否存在拮抗或协同关系。如果存在拮抗，要想办法消除这些拮抗，从而使每一种元素都能发挥其最大的作用。各种养分元素之间要平衡，养分和其它产量形成因素之间也要保持平衡。这样作物才能取得最大产量和最大利润。
有机肥料可以为土壤补充一定数量的大量、中量和微量元素，以氮磷为主；并可以改善和维持良好的土壤物理性质，如土壤通气性等。在农民的产量目标较低、有机肥施用量较小的情况下，它是一种补充氮、使养分得以平衡的好方法，因为氮特别容易从土壤中淋失。但有机肥中的养分不是直接能被植物吸收利用的，需要经过微生物转化成速效养分，这是人为不能控制的。在产量目标较高的今天，大量施用有机肥往往在不需要过多养分的情况下为植物提供过量养分，尤其是特别容易造成氮过量，如果钾肥又补充不足，很可能会使病虫害蔓延。因此高产田应将有机肥施用量控制在维持土壤物理结构的水平，养分不足部分由基施缓效化肥、追施速效化肥来补充。
为了更准确地知道植物体内各种养分是否平衡，人们发明了植株分析和土壤分析方法。按照目前的技术水平，大多数情况下，各种养分测定方法测出的结果还只能定性地对施肥做出推荐。为了减少非人为控制因素的影响，在高科技农业领域中，人们趋向于采用无土栽培方法，能够获得更高的产量。
