肥料中的各種成分對(duì)棉花有著不同的效果，而棉花在一生需要較多的營(yíng)養(yǎng)元素是氮、磷、鉀，棉株所吸收的氮素有54%-65%用于生殖生長(zhǎng)；所吸收的磷素48%-50%用于營(yíng)養(yǎng)器官，其余用于生殖器官；而所吸收的鉀素50%-55%用于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，45%-50%用于生殖生長(zhǎng)。此外不同植棉區(qū)域土壤肥力差異較大，某些微量元素如硼、鋅等也常有土壤供應(yīng)無法滿足的情況，只有了解不同肥料對(duì)棉花的營(yíng)養(yǎng)作用，才能更好地掌握和運(yùn)用棉花測(cè)土配方施肥技術(shù)。
棉花一生中需要多的營(yíng)養(yǎng)元素是肥料中的氮，氮素的合理供應(yīng)有助于增大棉花的葉面積，提高葉綠素含量，延長(zhǎng)葉片的功能期，制造較多的光合產(chǎn)物，為棉花的生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的有機(jī)養(yǎng)料，協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)，促進(jìn)棉鈴發(fā)育，可增加蕾、鈴數(shù)，減少脫落，增加鈴重，提高皮棉產(chǎn)量及棉子內(nèi)的蛋白質(zhì)和脂肪含量，增加棉子的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但若供氮過多，則會(huì)誘發(fā)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過旺，引起棉花體內(nèi)的碳、氮比例失調(diào)，亦會(huì)導(dǎo)致生育期延遲，蕾鈴大量脫落，抗逆性、產(chǎn)量和質(zhì)量均會(huì)下降。缺氮會(huì)使現(xiàn)蕾期和現(xiàn)花期和同一果枝上相鄰的兩花開放的間隔時(shí)間延長(zhǎng)。只有適量的氮素供應(yīng)才能營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的平衡，并可在一定程度上改善棉花纖維品質(zhì)，增加纖維長(zhǎng)度和細(xì)度。因此氮供應(yīng)不足與過量，都會(huì)影響棉花的正常生長(zhǎng)發(fā)育，并可因光合效率低下而使纖維的品質(zhì)下降。
棉花整個(gè)生長(zhǎng)期都需要肥料中的磷元素，其中出苗后10-25天及開花結(jié)鈴期是磷素的營(yíng)養(yǎng)臨界期，這兩個(gè)時(shí)期決不能缺磷。磷能促進(jìn)棉花根系的生長(zhǎng)，尤其是幼苗期，土壤溫度低，若土壤有效磷缺乏，會(huì)抑制主根和側(cè)根的正常發(fā)育，降低根系的吸收能力。蕾期磷素的充足供應(yīng)，可協(xié)調(diào)棉花的氮磷平衡，棉花平穩(wěn)地由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)過渡，有利于早現(xiàn)蕾、早開花。在棉花的開花結(jié)鈴期是棉花需磷多的時(shí)期，氮、磷、鉀合理搭配，不僅有利于棉花幼鈴的發(fā)育、提高結(jié)鈴數(shù)，降低蕾鈴脫落率和霜后花的比例。磷素對(duì)棉花產(chǎn)量與品質(zhì)有密切關(guān)系，在缺磷的土壤上施用過磷酸鈣可增加棉纖維的長(zhǎng)度，促進(jìn)棉子中脂肪的快速積累與含油量，明顯增加產(chǎn)量。
棉花是需鉀素營(yíng)養(yǎng)較多的纖維類作物，肥料中的鉀能促進(jìn)棉株進(jìn)行光合作用和和呼吸作用，提高參與光合作用的許多酶的活性，增強(qiáng)CO2同化率，延長(zhǎng)棉葉的功能期。鉀還能使棉花體內(nèi)的糖類向聚合方向進(jìn)行，有利于纖維素合成，增施鉀肥可在一定程度上提高棉纖維的整齊度和棉纖維的抗拉機(jī)械強(qiáng)度，并可提高棉花的抗逆性，如增強(qiáng)棉花對(duì)黃萎病、枯萎病等病害的抵抗能力、抗倒伏力、抗旱力等。據(jù)研究，氮、磷、鉀合理搭配，特別是增加鉀肥的比例，即以氮磷鉀比（N：P2O5：：K2O）為2. 5：1:2. 5的比例配合施用，較單施氮肥，總病鈴率和黑炭疽病鈴率都明顯減少。
硼是棉花生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，是參與棉株能量貯存和細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)完整牲的微量營(yíng)養(yǎng)元素。棉花是雙子葉植物，對(duì)硼的需要量大，對(duì)缺硼很敏感。肥料中的硼對(duì)棉株的花、蕾、鈴等生殖生長(zhǎng)影響，缺硼時(shí)，棉花的花器官發(fā)育受阻，花藥和花絲萎縮，絨氈層組織破壞，花粉發(fā)育不良，無法正常萌發(fā)授粉。硼還具有抑制有毒酚類化合物形成的作用，缺硼會(huì)導(dǎo)致植株中酚類化合物含量過高，誘發(fā)嫩芽和頂芽壞死，喪失頂端優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)生大量無效分枝。硼對(duì)棉花的品質(zhì)也有一定的影響，由于硼可促進(jìn)光合生產(chǎn)的糖分在棉株內(nèi)的運(yùn)輸和利用，因此有利于鈴殼和種子干物質(zhì)的增加，提高棉纖維的強(qiáng)度，改善棉花的紡織品質(zhì)。堿性土壤或有機(jī)質(zhì)含量低的土壤易缺硼。
棉花對(duì)肥料中的鋅元素的供應(yīng)也很敏感，施用含鋅肥料有利于棉花早現(xiàn)蕾，早開花和吐絮，提高霜前花率并增加棉花單鈴重和單株成鈴數(shù)，衣分和絨長(zhǎng)也能得到一定程度的改善。特別是在施用含磷肥料過量和土壤有效磷含量較多的土壤或者堿性、碳酸鈣含量高、有機(jī)質(zhì)過多的土壤易導(dǎo)致缺鋅，施用鋅肥效果更佳。在pH較高的石灰性土壤或堿性土壤中，土壤有效鋅低于0. 5毫克/千克，容易產(chǎn)生缺鋅癥狀，表現(xiàn)為幼葉呈現(xiàn)青銅色，葉脈間失綠，葉片增厚發(fā)脆，容易引起葉片邊緣向上卷曲，且使棉株的節(jié)間縮短，易產(chǎn)生小葉叢生現(xiàn)象，導(dǎo)致生育期延遲。