土壤中能直接或經轉化後被植物根系吸收的礦質營養成分。包括氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、硼(B)、鉬(Mo)、鋅(Zn)、錳(Mn)、銅(Cu)和氯(Cl)等13種元素。
含量 土壤養分含量因土而異，變化極大，主要取決於成土母質類型、有機質含量和人為因素的影響。中國耕作土壤的主要養分含量為：氮0.03～0.35％；磷(P2O5)0.04～0.25％；鉀(K2O)0.1～3％；其他養分的含量通常分別在百萬分之幾或十萬分之幾左右。土壤養分的總貯量中，有很小一部分能為當季作物根系迅速吸收同化的養分稱有效養分；其餘絕大部分必須經過生物的或化學的轉化作用方能為植物所吸收的養分稱潛在養分。一般而言，土壤有效養分含量約占土壤養分總貯量的百分之幾至千分之幾或更少。故在農業生產中，作物經常出現因某些有效養分供應不足而發生缺素癥的現象（見植物缺素癥）。據統計，中國耕地幾乎普遍缺乏有效氮素，近2/3的耕地缺乏有效磷素，有1/3的耕地缺乏有效鉀，必須借助肥料以彌補其不足。
存在狀態及有效性 土壤養分按其化學形態可分有機態和無機態兩大類。植物以吸收無機態養分為主，吸收有機態養分較少。按其存在狀態可分為：①液相溶解狀態。即溶解於土壤溶液中的呈離子態存在的土壤養分，如NH4+、NO3-、P圐、K+等。②固相吸附態。即吸附在土壤膠體表面的離子態養分，主要是吸附在帶負電荷膠體表面的陽離子，如吸附性NH4+、吸附性K+、吸附性Ca2+等。③固相狀態。即存在於土壤礦物和有機質及難溶性鹽類中的養分，其組成和結構都較復雜。
就它們對植物的有效性而言，液相溶解態養分是最易為植物吸收的有效養分；固相吸附態養分在轉變為液相溶解態養分後也能為植物吸收，而且這個轉變過程進行較快，故也屬有效養分；固體養分必須經歷一系列生物化學或化學反應逐步轉化為固相吸附態和液相溶解態養分時，方能為植物吸收，因而屬潛在養分。這3種狀態的養分在土壤中處於相互轉化的動平衡之中，有效養分與潛在養分之間並無絕對的界限。在一定條件下，有效養分也可以轉變為潛在養分。3種狀態養分之間以及它們與植物之間的關系可用下圖表示：
影響土壤養分有效性的主要因素 土壤養分的有效性除受其存在狀態的影響外，還取決於下列因素：
①固相養分轉化為溶解態養分的速度。這是一個復雜的過程，主要取決於土壤礦物質的風化作用（分解作用）、溶解作用、化學固定作用、離子交換作用以及有機質的礦化作用等。這些作用受土壤礦物類型、有機質含量、質地、通氣和水分狀況以及pH值等的制約。
②土壤溶液中養分的強度因素和容量因素。土壤養分的強度因素（以 I表示）是指土壤溶液中養分的濃度；容量因素（以Q表示）是指土壤液相和固相中能迅速為植物吸收同化的有效養分的總貯量。土壤養分強度因素大或容量因素大，土壤中養分的供應能力也大，反之則小。二者的比值（即△Q/△I＝B）可用以表征土壤的養分緩沖能力（維持土壤溶液中的養分濃度不變的能力），是影響根面養分濃度和植物最佳養分臨界濃度（植物正常生長時需要保持的限度濃度）的主要因子。
③土壤養分與植物根面接觸狀況。有效養分如不與植物根面接觸，對植物而言仍屬無效養分。養分與植物根面接觸的途徑有三：一是根系截獲。植物根系在土壤中生長延伸過程中必將要與土壤顆粒接觸，土壤顆粒上呈離子態的養分與根面發生接觸交換（即不通過土壤溶液而進行的離子交換作用）。因植物根系在土壤中所占的體積較小（約占土壤總體積的1～5％），作物由此種方式吸收同化的養分數量一般隻占作物吸收的總養分量的百分之幾，遠不能滿足作物對養分的需要。二是質流。植物因葉片的蒸騰作用而大量失水，在根區形成一個水分虧缺區並與周圍土壤產生水分梯度(水位差)，從而使周圍水分不斷地向根面運動，稱為質流。在發生質流時，土壤中的養分也隨之而流向根區供植物根系吸收。質流供應養分的量取決於植物的蒸騰系數及土壤溶液中的養分濃度。養分隨質流進入根區的速度大於作物吸收養分的速度時，養分在根面有積聚現象；反之，則根面成為養分虧缺區。而當二者速度相等時根面附近的養分濃度維持不變。通常認為，質流在為作物提供鈣、鎂、鋅、銅、硼（有時還有S囼和NO3-）等養分上有重要意義。三為擴散。當根面成為養分虧缺區時在根面與土體之間形成養分濃度梯度（濃度差），土體中的養分便向根面移動供植物吸收同化。一般認為，土壤溶液中通常濃度較低的磷、鉀以及銨等養分主要是通過擴散到達根面的。影響養分擴散的因素主要是土壤的肥力水平和含水量。在肥沃的土壤中，根面與土體之間養分濃度梯度較大，因而養分擴散速度較貧瘠土壤迅速，單位時間內根面吸收的養分也較貧瘠土壤多。在缺水土壤中，由於土壤的空隙增多而減小瞭擴散截面，使擴散途徑的曲折增多，降低瞭擴散系數。
調節 土壤養分的貯量及其有效性也可通過人類的耕作活動進行調節，如：①施肥。施有有機肥料或無機肥料有助於補充、平衡和增加土壤養分的貯量和有效養分的比重。②輪作。由於不同作物對養分需求的種類和數量不同，可通過輪作使土壤中的各種養分得到較均衡的利用，避免因連作而引起的一部分養分消耗過多的缺陷。③耕作。可以改變土壤水分和空氣的狀況，提高土壤的通氣性，有利於微生物的活動，促進礦物質和有機質的分解作用和礦化作用，從而增加土壤中有效氮、磷、鉀和硫等的含量。如冬耕曬垡能加速土壤礦物的風化，有助於增加土壤中有效鉀的含量等。④灌排。灌溉和排水可以抑制或者促進土壤固相養分的釋放速度。