作物需要的養(yǎng)分絕大部分來自土壤，但是，土壤里的養(yǎng)分絕大部分存在于難溶性的礦物質(zhì)中和有機(jī)質(zhì)中，為遲效性，作物難以吸收利用。而能被當(dāng)季作物吸收利用的離子態(tài)速效養(yǎng)分，只占土重的0.005—0.1%，存在于水溶液中和被吸附在土壤膠體表面上。不過，這種遲效養(yǎng)分和速效養(yǎng)分在一定條件下能夠相互轉(zhuǎn)化。
有機(jī)碳化合物的轉(zhuǎn)化
土壤中的纖維素、淀粉、雙糖、單糖以及脂肪等有機(jī)物，都不含氮。
它們?cè)谕寥乐修D(zhuǎn)化有兩種情況：
一是通氣良好時(shí)，受好氣性細(xì)菌和真菌作用，迅速分解，后產(chǎn)生CO2和H2O，并放出大量的熱。這種熱是土壤生物化學(xué)作用的原動(dòng)力和土壤微生物生命活動(dòng)所需能量的來源。CO2是作物進(jìn)行光合作用的重要原料。
二是通氣不良時(shí)，受嫌氣性細(xì)菌作用，緩慢分解，只是放出少量的熱和CO2，而累積大量的有機(jī)酸(乙酸、丁酸)、甲烷、氫等還原性物質(zhì)，障礙作物生長(zhǎng)發(fā)育。
如水稻“翻秋”或“溶蔸”現(xiàn)象，就是丁酸所害。因此，水田翻壓綠肥，結(jié)合施石灰，就是為了中和有機(jī)酸，消除稻田毒害。
土壤中氮素的轉(zhuǎn)化
土壤中有機(jī)態(tài)氮占99%以上，無機(jī)態(tài)氮不足1%；水田的全氮含量約為0.1-0.2%，無機(jī)態(tài)氮更少。作物從土壤中吸收的氮素，絕大部分由有機(jī)氮轉(zhuǎn)化而來。其轉(zhuǎn)化形成主要有四種：
A、氨化作用：土壤中含氮的有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、尿素和殼糖(幾丁質(zhì))等在氨化細(xì)菌作用下，逐漸分解釋放出氨，稱之氨化作用。不論通氣好壞，此過程都能進(jìn)行。氨與土壤中的酸根結(jié)合成銨鹽，為作物吸收利用，或被土壤膠體吸附保存。
B、硝化作用：氨或銨鹽在通氣良好的條件下，經(jīng)亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌等的作用，轉(zhuǎn)化成硝酸的過程，稱為硝化作用。由于這種作用是在通氣良好的情況下進(jìn)行，所以硝態(tài)氮存在于旱土中，而水田中很少見。硝態(tài)氮是作物良好的有效態(tài)養(yǎng)分，但不能被土壤膠體吸附，易于隨水流失，故深耕松土，保持土壤濕潤(rùn)，有利硝化作用和防止土壤中氨的散失。
C、反硝化作用：當(dāng)土壤通氣不良，并含有大量新鮮有機(jī)質(zhì)和硝酸鹽的土壤中，在反硝化細(xì)菌的作用下，將硝酸鹽還原成作物不能利用的氮?dú)舛鴵p失，這個(gè)過程稱為反硝化作用。這種作用對(duì)作物吸收養(yǎng)分和生長(zhǎng)帶來不利，務(wù)必加以阻止。如稻田采用淺水間灌，露田通氣和施用銨態(tài)氮肥，旱土雨后中耕松土，均可防止反硝化作用的發(fā)生。
D、生物奪氮作用：土壤中的無機(jī)態(tài)氮(如銨鹽、硝酸鹽)部分被微生物、雜草、土壤動(dòng)物吸收利用，合成生物機(jī)體，使土壤有效態(tài)氮減少，稱生物奪氮作用。尤以微生物奪氮突出，當(dāng)土壤中施用大量新鮮的、含纖維素多的有機(jī)肥和其它環(huán)境條件又適宜，微生物就大量活動(dòng)與繁殖，消耗掉土壤中有效氮素，從而導(dǎo)致作物氮素養(yǎng)分缺乏或嚴(yán)重不足。因此，凡秸稈還田或施用大量未腐熟的含纖維多的有機(jī)肥料，必須配合施用適當(dāng)?shù)乃傩У?，以補(bǔ)充土壤有效氮素，供作物吸收。
但是生物奪氮作用是暫時(shí)的，直到有機(jī)肥分解就會(huì)停止，同時(shí)，微生物死亡后，氮素仍就歸還給土壤，讓作物吸收利用。所以這與反硝化作用造成的氮素?fù)p失是完全不同的。

土壤中磷素的轉(zhuǎn)化
一般土壤中磷酸總量(以P2O5計(jì)算)約在0.05-0.2%之間。紅黃壤僅為0.06%左右，就按此計(jì)算，這些磷也夠供作物若干年豐收所需要。但是，土壤中能為作物很好吸收利用的水溶性磷(如Na、K、NH4等磷酸鹽及磷酸一鈣)和弱酸溶性磷(如磷酸二鈣)很少；而多數(shù)為難溶性磷(磷酸二鈣)和極難溶性磷(如磷酸鐵、磷酸鋁)以及有機(jī)態(tài)磷。它們需經(jīng)各種轉(zhuǎn)化，才能被作物吸收利用。
土壤無機(jī)磷的轉(zhuǎn)化，主要受土壤反應(yīng)的影響。在強(qiáng)酸性土壤中，磷與鐵、鋁離子化合生成難溶性的磷酸鐵、磷酸鋁沉淀而被土壤固定；在石灰性土壤中，磷則成為磷酸三鈣被土壤固定。只有當(dāng)土壤反應(yīng)處于中性或接近中性(PH值為6.5-7.5)的條件，磷的有效性才提高。
土壤有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化：土壤中，有機(jī)磷化合物主要有核蛋白、核酸、卵磷脂、植素以及植物體內(nèi)其他含磷化合物。它們是在土壤微生物的作用下，進(jìn)行水解釋放出磷酸。這種磷酸和水解性磷一樣，在土壤中再進(jìn)行著各種轉(zhuǎn)化，變成有效磷酸鹽供作物吸收利用。
土壤中鉀素的轉(zhuǎn)化
土壤中鉀的含量與成土母質(zhì)、土壤質(zhì)地和有機(jī)肥料的施用關(guān)系極大。據(jù)有關(guān)資料記載，發(fā)育于紫色土、花崗巖的土壤，全鉀量為2.5-5.0%；發(fā)育于第四紀(jì)紅色粘土的紅壤，全鉀量為0.8-1.8%；而發(fā)育于石灰?guī)r的土壤，全鉀量?jī)H0.68-1.12%。粘質(zhì)土壤含鉀量比砂質(zhì)土壤高。
土壤中的鉀，根據(jù)對(duì)作物有效性的高低，分為四大類：
一是水溶性鉀。如KNO3、KCl、KHCO3等，可以被作物直接吸收，但土壤中的含量卻極少；
二是代換性鉀。系土壤膠體上吸附的鉀，作物亦可以直接利用，但土壤中含量也少，僅占土壤全鉀量的0.15-0.5%。
通常說的有效鉀，是指水溶性鉀與代換性鉀的總和。但它只占土壤總鉀量的1-2%；
三是微生物活體鉀。這類鉀存在微生物活體內(nèi)，但在微生物死亡分解后，可被作物吸收利用；
四是礦物鉀。系指礦石(鉀云母、正長(zhǎng)石)中含的鉀，是礦物在鉀細(xì)菌和各種酸的作用下，釋放出的水溶性鉀。這類鉀在土壤中含量多，占土壤含鉀總量98%以上。
不過，土壤中的鉀和氮、磷一樣，并不能滿足作物生活的需要，亦須依靠施肥來補(bǔ)充。
土壤中各種類型的鉀，在一定的條件下，也可相互轉(zhuǎn)化。難溶性含鉀礦物，在各種酸類或鉀細(xì)菌的作用下，可以釋放出水溶性鉀。但在含粘粒多的土壤中，由于粘土具有濕脹干縮的特性，在土壤干濕交替頻繁中，土壤中的水溶性鉀或代換性鉀被粘土礦物固定起來，成為一種不能移動(dòng)的鉀，使作物根系無法吸收。為避免這一現(xiàn)象，鉀肥宜施在干濕變化較少的土層內(nèi)，即適當(dāng)深施，或采用集中穴(條)施，好是葉面噴施。