營養(yǎng)因子是藻類生長和增殖的根本，藻類細胞由20多種元素組成，其中C、O、H、N、P、S、K、Mg、Ca、Na、Cl等11種元素占細胞干重或無灰分干重的0.01%以上，稱為大量元素。其余的元素，如Fe、Mn、Cu、Zn、B、Si、Mo、Co等含量較低，被稱為微量元素。對絕大多數(shù)水體而言，限制藻類生長的營養(yǎng)因子主要是氮和磷，有時CO2也會成為限制因素。
　　氮
　　水環(huán)境中氮的主要來源是氮氣，大氣放電、光化學(xué)反應(yīng)和生物固氮作用可將大氣中的惰性氮轉(zhuǎn)化為氮化物而進入水體。水體中的氮的形態(tài)粗略分為5種：分子氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮以及有機氮化物。經(jīng)過固氮、同化和脫氮等生化作用后，一部分無機氮被生產(chǎn)者（水生植物如藻類）合成蛋白質(zhì)并通過食物鏈進行傳遞，為其他消費者所利用；而部分無機和有機氮化物被分解成游離氮在氮食物鏈傳遞的過程中，生態(tài)系統(tǒng)的死亡有機物包括動植物尸體和排泄物，經(jīng)過微生物的分解而釋放出氨基酸，再經(jīng)氨化菌作用而形成氨。其中，一部分以氨鹽或其硝化產(chǎn)物的形式被植物吸收，再次進入循環(huán)途徑；而有些則通過事物的脫氮作用或直接以氨的形式返回大氣。此外，生態(tài)系統(tǒng)中的一些動植物尸體可能被埋入地層深處或成為深水沉積物，其中的有機氮將暫時脫離循環(huán)。
　　氮循環(huán)中雖然部分氮經(jīng)上述途徑而流失，但是這種損失得到了事物固氮和高能固氮的補償。因此，氮循環(huán)是一個相當完全的、具有自我調(diào)節(jié)和反饋機制的系統(tǒng)。
　　氮是藻類合成蛋白質(zhì)、葉綠素的元素。根據(jù)實驗測定和理論推算，浮游藻類細胞中的碳、氫、磷摩爾比例為106：6：1。水體中的氮包括有機態(tài)氮、氨氮、硝酸態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮。我國于1986～1990年期間進行的調(diào)查顯示，20個大中型水庫氨氮平均氨氮濃度為0.029～1.508mg/L；城市近郊小型湖泊的氨氮濃度為0.262～20.82mg/L。一般淡水藻類的固氮速率為0.025～17ug氮/光照小時。根據(jù)美國環(huán)保局1976年進行的調(diào)查，美國東部623個湖泊中有30%是氮起著限制作用。
　　磷
　　磷在水體中通常以正磷酸鹽的形式存在，由于巖石的風化、磷酸鹽礦的溶解、土壤的淋溶和遷移以及生物轉(zhuǎn)化等過程，使磷酸鹽進入水體。淡水中磷的循環(huán)可歸納為7個過程：①磷從岸邊通過地表徑流而進入水體；②岸邊的水生植物和水體中的浮游植物從水中攝取磷，并經(jīng)食物鏈傳遞；③水生生物的排泄物以可溶態(tài)有機磷的形式釋放磷，并在磷酸酶的作用下緩慢的轉(zhuǎn)化為磷酸根而被重新利用；④動植物尸體和其他含磷的懸浮物在沉降到水底的過程中，因其有機物分解而釋放磷；⑤動植物尸體和懸浮物沉積到水底；⑥當水底的沉積物處于還原條件下，磷通過擴散作用從沉積物擴散到上層水體中；⑦沉積物中磷酸根與鐵、鋁等金屬作用生成難溶解的磷酸鹽而儲存在沉積物中，暫時退出循環(huán)。由此可見，磷循環(huán)是一個不完全的循環(huán)，尤其在自然界中，大量的磷進入海洋后沉積于深處，而重新返回的磷不足以補償陸地和淡水水域中的損失。由于磷的不完全循環(huán)，世界上很多地區(qū)的淡水水域缺磷，以致磷成為水體初級生產(chǎn)力的重要限制因素，一旦大量的磷進入水體后，往往會引起浮游植物的迅猛生長而使水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化。
　　磷是核糖核酸RNA和脫氧核糖核酸DNA以及三磷酸腺（ATP）的重要元素，也是許多酶促反應(yīng)的輔酶因子的組成元素，是細胞內(nèi)光合磷酸化和氧化磷酸化等能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素。一般認為，磷是藻類生長繁殖的首要限制因子。當水環(huán)境的磷供應(yīng)充足時，藻類就可以得到充分增殖。我國大中型湖泊的總磷濃度范圍是0.018～0.400mg/L，城市近郊小型湖泊磷的含量范圍是0.089～0.74mg/L。

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