水稻一生需要吸收多种元素，各种元素的量之间需要有一个适当的比例才能协调生长。氮、磷、钾中任何一种元素不足都将导致作物生长发育异常和产量降低。由最小养分定律可知，这种亏缺的元素便成为生产中的障碍因子，成为施肥时首要解决的问题。另外，在稻株及产量构成中，氮、磷、钾有其自身元素特性，水稻对氮、磷、钾利用也有其生物特性，因此如何使磷、钾肥与氮肥协调平衡是水稻取得高产的重要因素。氮、磷、钾的施用配合得好，就能互相促进；配合不好，就会互相制约。为了夺取水稻高产，既要增施氮肥，又要增施磷肥和钾肥，以充分满足水稻对氮、磷、钾肥的需要。
　　 1.氮对水稻的生理作用
　　 在各种营养元素中氮素对水稻生育和产量的影响最大，水稻不同生育期和器官氮素含量不同。一般茎叶中的含量约为1%~4%，穗中含量为1%~2%。蛋白质是生命的基础物质，氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的16%~18%。水稻体内的核酸、磷脂、叶绿素及植物激素，某些维生素如维生素B1、维生素B2、维生素B6等重要物质也都含有氮，所以氮素在维持和调节水稻生理功能上具有多方面的作用。
　　 氮素供应适宜时根部生长快，根数增多，但施用过量反而抑制稻根生长。氮素能明显促进茎叶生长和分蘖原基的发育，所以植株体内含量越高，叶面积增长越快，分蘖数越多。氮素还与颖花分化及退化有密切关系，一般适量施用氮素能提高光合作用和形成较多的同化产物，促进颖花的分化并使颖壳体积加大，从而增加颖果的内容量，而提高谷重。
　　 缺氮症状通常表现为叶色失绿、变黄，一般先从下部叶片开始。缺氮会阻碍叶绿素和蛋白质合成，从而减弱光合作用和影响干物质生产。严重缺氮时细胞分化停止，多表现为叶片短小，植株瘦弱，分蘖能力下降，根系机能减弱。氮素过多时叶片拉长下披，叶色浓绿，茎徒长，无效分蘖增加，植株过度繁茂，致使透光不良，结实率下降，成熟延迟，加重后期倒伏和病虫害的发生。
　　 2.磷对水稻的生理作用
　　 水稻茎叶中磷的含量一般为0.4%~1.0%，穗部含磷量比较高，在0.5%~1.4%之间。磷是细胞质和细胞核的重要成分之一，而且直接或间接参与糖、蛋白质和脂肪的代谢，一些高能磷酸又是能量储存的主要场所。磷素供应充足，水稻根系生长良好，分蘖增加，代谢作用旺盛，抗逆性增强，并有促进水稻早熟和提高产量的作用。磷参与能量的代谢，存在于生理活性高的部位，因此磷在细胞分裂和分生组织的发育上是不可缺少的，在幼苗期和分蘖期更为重要。水稻缺磷植株往往呈暗绿色，叶片窄而直立，下部叶片枯死，分蘖减少，根系发育不良，生育停滞，常导致稻缩苗、红苗等现象发生，生育期推迟，严重影响产量。
　　 3.钾对水稻的生理作用
　　 水稻茎叶中钾的含量约为1.5%~3.5%，穗部含量较低，一般在0.5%~1%。钾在植物体内几乎完全以离子状态存在，部分在原生质中处于吸附状态。钾与氮、磷不同，它不是原生质、脂肪、纤维素等的组成成分。但在一些重要的生理代谢上如碳水化合物的分解和转移等，钾都具有触媒作用，能促进这些过程的顺利进行。钾还有助于氮素代谢和蛋白质的合成，所以施氮越多，钾的需求量也就相应增加。钾对植物体内多种重要的酶有活化作用。适量施钾能提高光合作用和增加植株碳水化合物含量，并能使细胞壁变厚，从而增强植株抗病抗倒伏的能力。
　　 缺钾时根系发育停滞，容易发生根腐病，叶色浓绿程度与施氮过多时相似，但叶片比较短。严重缺钾时，首先在叶片尖端产生黄褐色斑点，逐渐扩展至全叶，茎部变软，株高生长受到抑制。钾在植物体内移动性大，能从老叶向新叶转移，缺钾症先从下部叶片出现。钾不足时淀粉、纤维素、碳水化合物减少，水稻处于繁茂遮荫或光照不足的条件下，增施钾肥后大多可以得到改善。