將肥料施於土壤或植物，以提供養分、保持和提高土壤肥力的農業技術措施。包括輪作週期內各種作物的肥料分配和作物生長期內的肥料施用兩個方面。施肥的原則是：以一個輪作週期中的主要作物為重點，同時適當照顧其他搭配作物，以求均衡高產；兼顧作物的產量和品質，著眼於用地與養地相結合，並防止土壤污染；註意肥料的經濟效益和降低農本。
施肥方案的確定 決定施肥種類、數量和時期的主要依據是：①①植物的營養特性。不同植物需要的養分不同，對於以生產莖、葉為主的植物，氮最為重要；塊根、塊莖類植物則需鉀較多；豆科植物因根部有根瘤菌，能固定空氣中氮素，故可少用或不用氮肥而多施磷、鉀肥。植物生長期中的施肥，要適合植物不同生育時期生長中心的需要。植物的生長中心即所吸收的養料在植物體內的分配中心。如水稻分蘗期的生長中心在腋芽，分化期在穗，出穗後就轉移到種子（谷粒），等等。②土壤特性。土壤既是植物生長的介質，又是植物養分的重要來源。水稻需要的氮素有50～80％是由土壤提供。小麥由土壤提供的氮也占40％以上。因此，施肥時要根據土壤的肥力水平、保肥性、供肥性和土壤酸堿性等來決定施用肥料的種類、數量和施用時期。對保肥性弱、供肥快的砂性土或土層薄、漏水、漏肥的土壤，應適當減少每次肥料用量，以減少流失；對保肥性強、供肥慢的粘性土或耕性死板僵硬的土壤，需施腐熟有機肥料作基肥，速效肥料作面肥，或早施追肥，以利早發；對酸性土需施石灰等堿性肥料，以中和酸度；對堿性土需施用石膏及有機肥料，以改善不良的土壤性狀。③肥料特點。不同肥料品種的性質各異。如硝態氮肥易隨水流失或因土壤漬水引起的反硝化作用而造成脫氮損失，因而不宜在水田或多雨的地區和季節施用。過磷酸鈣等水溶性磷肥施入土壤後，容易被鐵、鋁或鈣固定，要相對集中施用，以提高肥料利用率；磷礦粉、鈣鎂磷肥適宜用於酸性土壤，並需與土壤充分混勻，以提高肥效。④氣候條件。施肥前後的光照、溫度和降水情況影響植物對養分的吸收和肥料在土壤中的變化。一般在日照充足時植物的光合作用強，吸收養分多，肥料尤其是氮肥可多施。在溫度高、雨水多的季節，肥料分解快，養分易流失，因而施用基肥的時間不宜過早。在旱季施肥，應選擇充分腐熟的有機肥料和速效性化肥，或適當提早施肥時間，以便及時供應作物所需養分；在寒冷地區和陰坡，除應增施磷、鉀肥外，還可選用熱性肥料如驢、馬、羊等廄肥，以增強作物抗寒性。
施肥量的確定 施肥量可通過植物營養診斷和根據肥料效應曲線確定。營養診斷包括土壤診斷和植株診斷兩部分。肥料效應曲線反映施肥量與產量之間的數量關系，因不同地區和不同年分生產條件的差異而有線形、指數函數曲線、二次拋物線和平方根函數曲線等表現形式。近年來，有的學者根據糖用甜菜、馬鈴薯和禾谷類植物等的多水平氮肥試驗結果，認為氮肥效應不是呈曲線，而是在某一轉折點的兩邊呈直線關系。反映肥料增產效應的數學函數模式很多，常用的有多項式、相交直線、逆項式和指數函數方程式等。
單元肥料經濟效益最佳施肥量的確定現仍多應用曲線模型。各種曲線的數學模型一般都符合二次多項式，即y=a+bx+cx2。式中a為不施肥的產量；b為肥料的線型效應，多為正值；c為肥料效應曲率程度和方向。肥料效應曲線可劃分為3個階段（圖1）：從起點到平均產量最高點為第1階段。在此階段內，總產量隨施肥量增加而增加，平均增產量（總增產量/施肥量）不斷增大至最高點為止。邊際產量（增施單位肥料所獲得的增產量，用dy/dx表示）起初隨施肥量而遞增，至轉向點D時為止，此時邊際產量達到最高點。超過轉向點後，邊際產量隨施肥量的增加而遞減，但仍大於平均產量，直至邊際產量和平均增產量相等為止。第1階段以後肥效由遞增轉變為遞減，邊際產量續續下降到零為止，是第2階段。邊際產量為零表示增施肥料已不能增加產量。因此第2階段的終點單產已達到最高點，這時如再增加施肥量則進入第3階段，即邊際產量已為負值，施肥將引起減產的階段。從經濟合理施肥的觀點看，第3階段明顯虧損，為不合理施肥；第1階段內雖產量和平均增產量均隨施肥量增加而提高，但肥料增產效果未充分發揮；經濟上的最佳施肥量應在第2階段。對肥料效應曲線的經濟分析表明，當邊際產量(dy/dx)等於肥料單價(px)與產品單價(py)之比(px/py)時的施肥量，為最佳施肥量。
多元肥料經濟效益最佳的施肥量的確定方法則有所不同。在兩種或兩種以上肥料同時施用時，它們除各自的主效應外，還有兩者的交互效應。交互效應可能是正交互，也可能是負交互或無交互效應。對於二元肥料的效應圖式不是一條曲線，而是一個曲面（圖2），代表效應曲面的函數很多，常見的是y=a+bx+cx2+dz+ez2+fx2，式中x、z代表兩種養分，a為不施肥的產量，b、c、d、e、f為參數。對肥料效應曲面的經濟分析表明，當邊際產值
等於邊際成本
，即
時的施肥量為最佳施肥量。式中
px、
pz表示兩種肥料的單價。
上述計算方法是根據一定條件下的田間試驗結果而確定的，其適應范圍受到限制。因而施肥量的確定應通過不同土壤、氣候和農業技術條件下長期的定點田間試驗，以獲取的大量數據為基礎。
電子計算機可應用於對大量多點田間試驗資料和土壤、植株測試數據的處理，並推薦施肥方案。其基本作法是先研究土壤測試數據與肥料增產效應間的關系，確定肥力指數不同時的土壤養分分級，然後根據土壤的農業性狀分類提出施肥建議。還可將植株分析與土壤測試數據結合起來，找出土壤的農業性狀、植株診斷資料與肥料效應函數間的內在聯系，把這些資料儲存在電子計算機內，再根據肥料效應函數編制計算程序。計算機在得到土壤和植株診斷參數的信息輸入後，即可作出經濟效益最佳的施肥建議。
施肥的時期、目的和方法 肥料可按不同的施用時期、施用目的和方法，分為基肥、種肥和追肥等。
基肥 在播種或移植前結合土壤耕作施入土壤中的肥料。通常以有機肥料為主。其作用是培肥土壤和在植物整個生長期間供應養分。為瞭充分發揮基肥的作用，常根據土壤特點、耕作方式和肥料性質等采用不同的施用方法如撒肥、條施、分層施肥等。
種肥 在播種或定植時施於種子附近或與種子混播的肥料。目的是供給幼苗生長所需的養分。在中國，種肥施用有多種方法：將肥料與植物種子拌和後播種，稱拌種；植物種子用稀薄肥料溶液浸泡後播種，稱浸種；植物移栽時將根在拌有泥漿的肥料中浸蘸，稱蘸秧根；植物種子播種後用土糞、焦泥灰等覆蓋於種子之上，稱蓋種肥。
追肥 在植物生長期間施用的肥料。旨在補充和滿足植物生長期間對養分的需求。通常以施用速效性化肥和腐熟的有機肥料為主。追肥方式主要有撒施、環施和噴施等。結合噴灌、滴灌施肥省工、省肥、效果好。適合於灌溉施肥的肥料主要是氮肥，磷肥因易與灌溉水中的鹽類起化學反應，形成難溶性化合物而堵塞噴灌口的小孔，故不宜采用。