Фотосинтетическая активная радиация (ФАР), поступающая на землю в средних широтах, измеряется 1-3 млрд. ккал на 1 га. Из этого количества энергии при обычных урожаях порядка 15 ц зерновых с 1 га в течение 80-90 дней вегетации используется не больше 1% ФАР. Однако при более длительном периоде вегетации, когда получают урожаи порядка 50 ц зерна с 1 га, а также при использовании пожнивных культур и на многолетних травах можно довести использование ФАР до 3-4% и выше.

Таким образом, возможности использования солнечной энергии ещё очень далеки до предела (12-15%).

Тепло необходимо растениям для прорастания семян, синтеза соединений, передвижения пластических веществ по растению и формирования урожая.

Полевые культуры предъявляют неодинаковые требования к теплу. Так, яровой пшенице, ячменю, овсу за период вегетации необходима сумма средних суточных температур от 1500 до 2000 град. С; кукурузе, рису - от 3000 до 4500 град.; хлопчатнику - 5000 град. и больше. Для роста и развития растений губительны как низкие, так и высокие температуры.

Вода. В большинстве зелёных и свежеубранных растений содержится 75-90% воды. Растительная клетка должна быть постоянно насыщена водой. С током воды поступают в растение и передвигаются в нём питательные вещества. Вода участвует в фотосинтезе и других процессах, происходящих в растениях, благодаря ей поддерживается устойчивая температура в растении, предупреждается перегрев его солнцем. Благодаря испарению происходит непрерывный ток воды через растение. Количество воды ( в г ), расходуемой растением на образование 1 г сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом. Величина транспирационного коэффициента зависит от вида растений и условий из возделывания. У большинства сельскохозяйственных культур он колеблется от 300 до 500 (зерновые), у некоторых возрастает до 800 и 1000 (овощные, травы).

Источников воды в неполивных условиях являются прежде всего осадки, а также грунтовые воды.

Воздух необходим растениям как источник углекислого газа для фотосинтеза и кислорода для дыхания. В целях лучшей обеспеченности углекислым газом надпочвенного слоя воздуха вносят навоз или искусственно обогащают этот слой СО (2), что возможно в теплицах, оранжереях.

Воздух служит для растений и источником азота. Все растения используют азот, попадающий в почву с осадками. Бобовые растения благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями могут использовать азот воздуха. Значительная группа свободноживущих микроорганизмов (азотфиксаторов) - бактерий, грибов и водорослей непосредственно усваивает азот воздуха, оставляя его в дальнейшем высшим растениям.

Установлены определённые закономерности во взаимоотношениях растений с окружающей их средой, получившие название законов земледелия.