植物营养学是生物学的一个分支，主要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，它是农学、园艺学、林学等应用科学的基础理论之一，对于指导农业生产、提高农作物的产量和品质具有重要意义。
植物营养学的主要研究内容包括：植物对营养物质的需求规律、营养物质的吸收和运输机制、营养物质在植物体内的转化和利用、植物对营养物质的缺乏和过量反应、植物营养与环境的关系等。
植物对营养物质的需求规律是植物营养学的基础，植物需要16种必需元素，其中碳、氢、氧来自大气，其余13种主要来自土壤，这些元素在植物体内的含量虽然很少，但它们在植物的生命活动中起着至关重要的作用，氮是构成蛋白质和核酸的重要元素，磷是构成ATP和DNA的重要元素，钾是维持细胞渗透压和光合作用的重要元素。
植物对营养物质的吸收和运输机制是植物营养学的重要内容，植物通过根毛吸收土壤中的水分和营养物质，然后通过细胞膜上的转运蛋白将这些物质转运到细胞内部，这个过程受到许多因素的影响，如土壤pH值、温度、光照、植物激素等。
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植物营养与植物生长发育、产量和品质的关系是植物营养学的研究重点，植物营养不足或过剩都会影响植物的生长发育，进而影响植物的产量和品质，氮素不足会导致植物生长缓慢，叶片变黄；氮素过剩会导致植物生长过旺，易受病虫害侵害。
植物营养学还研究植物对微量元素的需求和利用，以及植物营养与环境保护的关系，微量元素虽然在植物体内的含量很少，但对植物的生长和发育也有重要影响，铁是叶绿素的组成元素，锰是光合作用的关键酶，锌是植物生长激素的前体。