作物的土壤营养环境包括：物理环境、化学环境和养分环境。
土壤物理环境首先影响作物的水分和空气供应，也直接影响养分的供应和保蓄。土壤是由大小不同的颗粒组成，这些颗粒构成了土体的三相，即固相、液相和气相。一般肥沃土壤，它的固相占整个土壤体积的一半以上，另外不到一半的体积，充满水分和空气。土壤孔隙不仅承担着作物水分、空气的供应，本身也对作物生长有重要作用，同时也直接影响养分在土壤中的扩散。土壤粘粒、土壤有机质和土壤酸度是影响土壤化学环境的重要因素，土壤养分即使在施肥的情况下也对植物生长起重要作用。据估计，在一般施肥情况下，中等产量水平时，植物吸收的氮有30～60%、磷50～70%、钾40～60%是来自土壤，可见土壤养分环境对作物营养的重要作用。 氮 ：我国土壤耕层中的全氮含量大概变动在0.05%～0.25%。其中东北地区的黑土是我国土壤平均含氮量最高的土壤，一般为0.15%～0.35%。而西北黄土高原和华北平原的土壤含氮量较低，一般为0.05%～0.1%。华中华南地区，土壤全氮含量有较大的变幅，一般为0.04%～0.18%。在条件基本相近的情况下，水田的含氮量往往高于旱地土壤。我国绝大部分土壤施用氮肥都有一定的增产效果。
磷：磷是农业上仅次于氮的一个重要土壤养分。土壤中大部分磷都是无机状态(50%～70%)，只有30%～50%是以有机磷形态存在的。
我国北方土壤中的无机磷主要是磷酸钙盐，而南方主要是磷酸铁、铝盐类。其中有相当大的部分是被氧化铁胶膜包裹起来的磷酸铁铝，称为闭蓄态磷。
我国土壤全磷含量变动在0.02%～0.11%，其中北方土壤的全磷含量，一般比南方土壤高，我国土壤的全磷含量大体上从南向北有增加的趋势。如东北地区的黑土、白浆土全磷含量一般为0.06%～0.15%，而我国南方的红壤和砖红壤全磷含量一般为0.01%～0.03%。
土壤全磷含量的高低，通常不能直接表明土壤供应磷素能力的高低，它是一个潜在的肥力指标，但是当土壤全磷含量低于0.03%时，土壤往往缺磷。’在土壤全磷中，只有很少一部分是对当季作物有效的，称为土壤有效性磷。
随着产量的提高，我国土壤缺磷面积不断扩大，原来那些对磷肥效果不明显的地区表现了严重的缺磷现象，如广大的黄淮海平原，西北黄土高原以至新疆等地都大面积缺磷。而原来缺磷的地区，由于长期施磷，磷肥效果下降，这主要是指华中、华南某些缺磷水稻土。在华中华南中高产水稻土上，随着有机肥的施入，磷已可满足作物需要，而大面积的酸性旱地土壤以及部分低产水田，缺磷仍然是相当严重的。
钾：土壤中钾全部以无机形态存在，而且其数量远远高于氮磷。我国土壤的全钾含量也大体上是南方较低，北方较高。南方的砖红壤，土壤全钾含量平均只有0.4%左右，华中、华东的红壤则平均为0.9%，而我国北方包括华北平原、西北黄土高原以至东北黑土地区，土壤全钾量一般都在1.7%左右。因此，缺钾主要在南方，北方已开始出现缺钾现象。
土壤中的微量元素大部分是以硅酸盐、氧化物、硫化物、碳酸盐等无机盐形态存在。在土壤溶液中可有一部分微量元素以有机络合态存在。通常把水溶液或交换态的微量元素看作是对作物有效的。土壤中微量元素供应不足的一个原因是土壤本身含量过低，另一种原因是含量并不低，甚至很高但是由于土壤条件(主要是土壤酸碱度和氧化还原条件)造成有效性降低而供应不足。在前一种条件下，需要靠补施微量元素肥料，后一种情况下，有时只需改变土壤条件，增加土壤微量元素的有效性，就可增加供应水平。 增加土壤养分无论施用有机肥料或无机肥料都能增加土壤养分。无机肥料大多易于溶解，施用后除部分为土壤吸收保蓄外，作物可以立即吸收。而有机肥料，除少量养分可供作物直接吸收外，大多数须经微生物分解，作物方能利用。在分解过程中，会产生二氧化碳以及各种有机酸和无机酸。二氧化碳除被植物吸收外，溶解在土壤水分中形成的碳酸和其它各种有机酸、无机酸都有促进土壤中某些难溶性矿质养分溶解的作用，从而增加土壤中有效养分的含量。有些肥料(如石灰、石膏)除直接增加土壤养分，还能通过调节土壤反应，提高土壤中有效养分的含量。
改善土壤结构施用有机肥料和含钙质多的肥料，除了能增加土壤养分外，还能促进土壤团粒结构的形成。因为有机肥料在土中微生物的作用下，进行矿化作用增加土中有效养分，同时，增加土壤腐殖质含量。腐殖质在土中遇到钙离子就会和土粒凝聚在一起形成水稳定性团粒结构。改善粘土的坚实板结以及沙土的跑水漏肥等不良性状，提高土壤肥力。
改善土壤的水热状况一般有机质都有吸水和保水的能力，特别象腐殖质这一类亲水胶体，保水能力更强。土壤中的腐殖质和粘土粒结合形成团粒，在团粒内部有许多毛管孔隙，也能保存很多的水分，能被植物利用。由于腐殖质是综黑色的物质，土壤中腐殖质含量多，土壤颜色较深，可增加吸收日光热能，有利于提高土温。同时，腐殖质保水能力强，比热较大，导热性小，土壤温度变化慢，有利于作物生长。
增加生理活性物质增施有机肥能促进微生物的活动。由于微生物活动的结果，除了增加土壤中的矿物质营养和腐殖质以外，还能产生多种维生素、抗生素、生长素等，具有促进根系发育，刺激作物生长，增强抗病能力。
