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植物对养分的吸收、运转和利用都依赖于土壤水分，土壤的水分状况在很大程度上决定着肥料的合理用量。

有研究发现，灌溉能显著提高氮素的固定速率和氮的矿化速率，水分胁迫明显降低根瘤的形成。土壤中的氮以有机态及无机态存在。植物所能吸收的氮素为有效氮。有效氮以NH4-N及NO3-N存在土壤。土壤中的有机氮可扩化为无机氮，铵态氮可硝化为硝态氮。土壤水分是影响矿化及硝化的重要的因子。一般认为当土壤水分为田间持水率时，如果温度适宜，则矿化、硝化率可达到最大。如果土壤水分过大，一方面土壤中的硝态氨产生淋洗损失，另一方面还会使土壤透气性差，缺少氧气，引起反硝化作用，造成脱氨损失。

当土壤含水量下降时，植物对N、P、K等营养元素的吸收随之下降，这主要是由于干旱抑制了植物根系的生长，降低了根系的吸收面积和吸收能力，木质部液流黏滞性增大，从而降低了养分的吸收和运输。不同情况下，土壤干旱对各营养元素吸收的影响程度是不同的。P主要通过扩散运动到达根的表面，而N 主要通过质流，当干旱时，扩散受到影响，P、K等通过扩散向根部移动的元素进入根部的数量便会减少。而此时植物的根系仍能吸收水分，N则随着这些水分通过质流而进入植物体内。造成组织中的N/P比增大和N、P、K之间的比例失调，致使代谢紊乱。

水分不足还影响植物体内的营养代谢。硝酸还原酶参与植物体内硝态氮的还愿过程，直接影响体内的氮代谢，是植物氮素代谢的关键酶。研究认为，小麦在PEG轻度胁迫下，NR的活性有所提高，但在严重胁迫下，NR的活性开始下降。水分亏缺还影响植物体内的P、K代谢，如减少体内的核酸合成、抑制ATP酶活性、破坏K泵的主动吸收等。