Wymagane dawki nawozów określane są w zależności od przewidywanego poziomu plonowania danego gatunku rośliny i zawartości składników pokarmowych w glebie. Ustalając dawkę nawozu mineralnego należy przestrzegać instrukcji stosowania nawozu oraz uwzględnić zasobność gleby i potrzeby pokarmowe roślin.
Zasobność gleby zależy m.in. od jej kategorii agronomicznej (gleba lekka, średnia, ciężka), a dostępność składników pokarmowych jest pochodną udziału próchnicy, zasobności gleby w przyswajalne składniki oraz odczynu gleby (pH). Zapotrzebowanie roślin na składniki pokarmowe jest uzależnione m.in. od gatunku, odmiany uprawianej rośliny, jej fazy rozwojowej oraz oczekiwanego plonu, planowanego lub szacowanego np. na podstawie danych historycznych. Potrzeby pokarmowe stanowią iloczyn wielkości zakładanego plonu i pobrania jednostkowego. Pobranie jednostkowe to ilość składnika, jaką musi pobrać roślina na wyprodukowanie jednostki plonu (tona, decytona).
Spośród nawozów mineralnych dotąd jedynie nawożenie azotem jest ograniczone ilościowo przepisami prawa, do poziomu 170 kg azotu w czystym składniku na 1 ha użytków rolnych (Ustawa o nawozach i nawożeniu – Dz.U. z 2007 r. Nr 147 poz. 1033, art.17.3). W niedługiej przyszłości możemy oczekiwać wprowadzenia kolejnych regulacji dotyczących fosforu.
Wysokość nawożenia mineralnego i organicznego ustala się w zależności od oceny zawartości substancji odżywczych w glebie będącej wynikiem przeprowadzonej analizy. Bardzo niska i niska zawartość substancji odżywczej wymaga intensywnego nawożenia, średnia wymaga zapewnienia dostarczenia składników pobieranych z gleby przez rośliny, a wysoka i bardzo wysoka umożliwia ograniczenie nawożenia.
Zalecane dawki nawozów wapniowych podawane są w zależności zakwaszenia gleby oraz jej agronomicznej kategorii (ciężka, średnia, lekka).
Więcej na temat wapnowania i wysokości nawożenia w zależności od wielkości plonu można znaleźć na tej stronie. Natomiast Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej podaje m.in. wielkości pobrania jednostkowego pomocne przy wyliczeniu potrzeb pokarmowych.
Dzielenie dawek nawozowych musi mieć racjonalne uzasadnienie i być dostosowane do wymagań pokarmowych roślin uprawnych oraz uwzględniać zagrożenia związane z wymywaniem lub blokującym oddziaływaniem stosowanego nawozu na pobieranie innych składników pokarmowych. Dawki nawozów w uprawach polowych ustala się tak, aby uzupełnić różnicę pomiędzy stwierdzoną zawartością pierwiastka w glebie, a zawartością optymalną dla danego gatunku. Trzeba jednak uwzględnić zdolność gleby do zatrzymywania i magazynowania składników pokarmowych, więc przy stosowaniu wysokich dawek nawozów słabo zatrzymywanych przez glebę oznacza to konieczność dzielenia ich na mniejsze dawki, aby uniknąć strat.
Szczególną uwagę należy poświęcić wielkościom dawek azotu. Termin stosowania azotu powinien być dostosowany do indywidualnych potrzeb roślin, fazy wzrostu i prędkości pobierania z gleby. Nawozy azotowe powinny być dzielone na 2-3 dawki, najczęściej nieprzekraczające 60 kg N/ha jednorazowo (maksymalnie 100 kg N/ha). Pod rośliny o bardzo krótkim okresie wegetacji można stosować azot tylko przedsiewnie, natomiast im dłuższy okres wegetacji, tym większą część azotu powinna być podana w czasie wegetacji. Na łąkach dawkowanie nawozów azotowych powinno być dostosowane do częstotliwości koszenia lub wypasania. W przypadku dzielenia dawek fosforu i potasu, część obliczonej dawki nawozów należy podać jesienią, a część w następnym roku.
Nawożenie na zapas polega na zastosowaniu jednorazowej dawki przekraczającej możliwości pobrania go przez rośliny uprawne w ciągu jednego sezonu wegetacyjnego. Główne ograniczenia takiej metody to możliwości sorpcyjne gleby, zagrożenie wymywaniem, możliwość pobrania przez rośliny i ograniczanie pobierania innych składników przez składnik, który zastosowano w nadmiarze. Najczęściej na zapas stosowany jest fosfor, prawie zawsze przed orką przedzimową lub siewną. Wynika to głównie z bardzo małej mobilności fosforu w glebie i w przypadku wielu upraw trudności podania bezpośrednio w pobliże strefy włośnikowej korzeni, a co wymusza zwiększenie podawanej dawki w stosunku do potrzeb pokarmowych roślin. Przyjmuje się, że w ciągu kilku lat wykorzystanie przez rośliny zastosowanych nawozów fosforowych dochodzi jedynie do 40-60%.
Nawożenie na zapas innymi makroskładnikami nie jest zalecane, zwłaszcza łatwo wymywanego azotu, którego górna dawka ograniczona jest prawem. W szczególnych sytuacjach możliwe jest nawożenie na zapas potasem, lecz jest to dopuszczalne wyłącznie na glebach o dużej pojemności sorpcyjnej, np. na glebach gliniastych.
Nawożenie na zapas mikroskładnikami jest rzadko stosowane. Jednym z wyjątków jest kobalt stosowany na pastwiskach – przeżuwacze wymagają tego składnika, stosowanego najczęściej jako siarczan kobaltu. Niektóre inne mikroelementy mogą zostać zastosowane na zapas, ale częściej stosowane są dolistnie.
Trzeba odróżnić nawożenie na zapas od stosowania nawozów długodziałających, które uwalniają składniki pobierane przez rośliny przez cały sezon wegetacyjny. Spowolnione działanie takich nawozów uzyskuje się przez: kondensację składników pokarmowych, zabezpieczanie formulacji lub otoczkowanie granulatu (siarką, olejami mineralnymi, tworzywami sztucznymi i innymi substancjami trudno rozpuszczalnymi, albo rozpuszczalnych warunkowo), bądź przez np. spiekanie w szkliwie.
Na polach jednorodnych pod względem zasobności i cech gleby ważna i wymagana przez prawo jest równomierność rozsiewu nawozów, przy czym dawka nawozu musi być odpowiednia do zasobności gleby i potrzeb nawozowych roślin.
Nierównomierne stosowanie nawozów – gdy współczynnik nierównomierności rozsiewu jest większy niż 15-20% – powoduje spadek plonu, wywołany z jednej strony miejscowymi niedostatkami składników pokarmowych, z drugiej miejscowym przedawkowaniem. W praktyce pola nigdy nie są w pełni jednorodne pod względem zasobności i dostępności składników pokarmowych. Optymalizacja nawożenia oznacza dostosowanie dawek nawozowych do rzeczywistych potrzeb, a te z kolei są uzależnione od zasobności gleby, jej uwilgotnienia i potrzeb pokarmowych upraw. Zasobność gleby może być różna ze względu na zmienny skład granulometryczny, zawartość materii organicznej, stosunki wodne, cechy skały macierzystej lub ukształtowanie terenu. Z uwagi na dużą przestrzenną zmienność warunków glebowych w skali pola, zróżnicowanie pod względem potrzeb nawozowych może być znaczne. Dzięki zoptymalizowanemu nawożeniu możliwe jest wyeliminowanie tych niekorzystnych zjawisk, a dawki składników pokarmowych będą dostosowane do rzeczywistych potrzeb roślin. W rolnictwie konwencjonalnym wielkość dawki stosowanego nawozu ustalana jest dla całej kwatery o powierzchni do 4 ha. Przy optymalizacji nawożenia wymagane jest określenie stref jednolitych gleby, co pozwala optymalizować liczbę analiz chemicznych, można też wykorzystać różnego rodzaju techniki badania gleby (elektromagnetyczne, spektrofotometryczne i inne) współpracujące z nawigacją GPS, określane jako „skanowanie”, a będące instrumentami rolnictwa precyzyjnego.