植物营养学是研究植物对营养物质的需求、吸收、运输和利用，以及这些过程与植物生长发育、产量和品质的关系的科学，它是农学、园艺学、林学等学科的基础理论之一，对于指导农业生产、提高农作物产量和品质、保护生态环境具有重要意义。

植物营养元素是指植物生长发育所必需的无机物质，包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、钼、硼等16种元素，碳、氢、氧主要来源于大气中的二氧化碳和水，其余13种元素需要从土壤中吸收，这些元素在植物体内有各自的功能和作用，相互之间也有密切的联系。

氮素是植物生长最重要的营养元素，它参与构成植物体内的蛋白质、核酸、氨基酸、叶绿素等重要物质，磷素对植物的生长发育也非常重要，它参与能量代谢、细胞分裂、光合作用等过程，钾素对植物的抗逆性、果实品质等方面有显著影响，钙、镁、硫等元素对植物的生长发育也有重要作用，它们参与植物体内的多种酶的活性调节，维持植物的生命活动。

植物对营养元素的吸收是一个复杂的过程，涉及到植物根系对土壤中营养元素的吸收、转运、分配和利用，植物根系通过根毛吸收土壤中的水分和溶解在水中的营养元素，然后通过根皮层的细胞壁和细胞膜进行转运，最后到达植物体内的各个部位，植物体内的营养元素通过光合作用、呼吸作用、物质合成和分解等过程进行分配和利用。

植物营养学的研究方法主要包括实验室研究和田间试验，实验室研究主要是通过人工控制植物的营养条件，研究不同营养元素对植物生长发育的影响，田间试验则是在实际的农田环境中，研究不同施肥方案对农作物产量和品质的影响。