水稻是喜铵态氮作物，氮素供应充足时，水稻生根快，分蘖多，叶片伸展长，能提高根系活力。施氮过量常导致生长过旺，下层叶光照不足，易于病虫滋生，引起后期倒伏，尤其是在低光照和低温条件下。氮肥表施能提高上位根的氧化力而促进分蘖，深施则能提高下为根的活力而增加穗影花数。
磷能促进植株体内糖的运输和淀粉合成，加速灌浆结实，有利于提高千粒重和子粒结实率。水稻幼苗期和分蘖期磷的供应非常重要，此时缺磷会对以后的生长和产量产生明显的不良影响。因此，磷肥必须早施。在水稻开花以后追施磷肥会抑制体内淀粉的合成而阻碍子粒灌浆。
钾能提高水稻对恶劣环境的抵抗力，减少病虫害为害。通过促进碳、氮代谢，可减少病原菌所需的碳源和氮源、提高植株三磷酸腺苷酶的活力，促进酚类物质的合成，从而提高作物的抗病能力。钾能增加植株根、茎叶中硅的含量，提高单位面积叶片上硅质化细胞的数量，茎秆硬度和木质素含量均随施钾量增加而增加，增加水稻对病原菌浸染的抵抗力。
