植物营养学是研究植物生长发育所需的各种营养物质的科学，包括氮、磷、钾等主要元素以及微量元素、维生素、有机物等，植物营养学的主要研究方向包括以下几个方面：

1、植物营养需求研究：通过实验方法和理论分析，探讨不同植物种类、生长阶段和环境条件下对养分的需求规律，为合理施肥提供依据，这包括研究植物对各种养分元素的吸收、转运和利用机制，以及养分元素在植物体内的生理作用。

2、土壤养分循环研究：关注土壤中养分元素的生物转化过程，研究氮、磷、钾等主要元素在土壤中的固持、移动和转化规律，以及有机质、微生物等因素对土壤养分循环的影响，这有助于提高肥料利用效率，减少养分流失和环境污染。

3、肥料配方优化研究：根据植物营养需求和土壤养分状况，设计合理的肥料配方，以满足植物生长发育的需要，这包括研究不同肥料品种之间的相互作用，以及肥料施用方式、时期和剂量等因素对植物生长和养分含量的影响。

4、植物营养与产量关系研究：通过田间试验和模型模拟，探讨植物营养与作物产量之间的关系，为制定科学的施肥策略提供理论依据，这包括研究养分元素对植物光合作用、细胞分裂、器官发育等方面的影响，以及养分元素在作物产量形成过程中的作用机制。

5、养分污染与修复技术研究：关注农业生产过程中化肥、农药等污染物对土壤养分的影响，以及采取有效措施进行养分污染的预防和治理，这包括研究污染物在土壤中的迁移、转化和降解规律，以及生物修复技术在恢复受污染土壤养分能力方面的应用。

6、新型肥料研制与应用研究：针对传统肥料在环境污染、资源浪费等方面的问题，开展新型肥料的研究和开发，这包括研究生物肥料、有机肥料、缓释肥料等新型肥料的生产技术和产品性能，以及其在农业生产中的应用效果。

7、植物营养监测与信息管理研究：建立完善的植物营养监测网络，实时掌握植物养分状况及其变化趋势，为农业生产提供科学决策依据，这包括研究土壤养分速测技术、养分元素在植物体内的定量分析方法，以及基于大数据和互联网技术的植物营养信息管理系统的开发与应用。

8、国际合作与交流：积极参与国际植物营养学领域的学术交流与合作，引进国外先进的研究成果和技术方法，推动我国植物营养学研究水平的提升，这包括组织国际学术会议、联合培养研究生、参与国际科研项目等方式，加强与其他国家和地区的合作与交流。