Физиология растений относится к биологическим, теоретическим наукам, является отраслью экспериментальной ботаники, которая в XIX в. выделилась в самостоятельную науку. В разное время на базе физиологии растений сформировались вирусология, агрохимия, химия гербицидов и стимуляторов роста, микробиология, биохимия. Физиология растений тесно связана с биохимией, биофизикой, микробиологией, цитологией, генетикой, молекулярной биологией, химией, физикой, использует современные методы химии, физики, математики, кибернетики. Успешное развитие биохимии способствует изучению обмена веществ и энергии растений на субклеточном и молекулярном уровнях. Трудно установить границы между отдельными биологическими науками, науками о жизни. Однако прежде всего физиология растений обеспечивает необходимую интеграцию всех биологических значений на уровне целого растения и ценоза, в этом ее особая роль в системе биологических наук.
Физиология растений как фундаментальная основа агрономических наук. К. А. Тимирязев неоднократно указывал, что физиология растений является теоретической основой рационального земледелия. Изучая основные закономерности жизнедеятельности растений, раскрывая зависимость функций растений от условий внешней среды, физиология растений является фундаментальной основой всех агрономических наук (земледелие, растениеводство, овощеводство и др.), создает теоретическую основу агротехнических систем, направленных на повышение урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур. Фундаментальную основу современного научного земледелия и агротехники сельскохозяйственных культур составляют результаты исследований и рекомендации в области:
—теории фотосинтетической продуктивности посевов, разработки методов повышения использования растениями солнечной энергии, позволяющих довести использование ФАР до 3—5 % (вместо 0,5—1,5 %);
—разработки физиологических основ и способов применения минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры, позволяющие более эффективно использовать минеральные удобрения без вредных экологических последствий;
—раскрытия механизмов и повышения уровня биологической фиксаций азота атмосферы бобовыми растениями;
—выяснения составляющих водного баланса растений и разработки приемов более продуктивного использования осадков, оросительной воды, внедрения капельного и импульсного орошения, автоматизированных оросительных систем;
—раскрытия природы механизмов устойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней среды, приемов, позволяющих растению в экстремальных условиях не только выжить, но и обеспечить достаточно высокую продуктивность (приемы повышения морозоустойчивости, холодостойкости, солеустойчивости и др.);
—физиологии иммунитета растений, механизмов и условий, повышающих устойчивость сельскохозяйственных растений к болезням и вредителям;
—познания регуляторных систем и механизмов, обеспечивающих упорядоченность и регуляцию физиологических процессов, способность растений к адаптации в широком диапазоне меняющихся условий среды;
—использования фитогормонов и синтетических регуляторов роста, позволяющих направленно влиять на ход формирования урожая и его качество в технологиях сельскохозяйственных культур;
—использования специальных методов и технических средств диагностики функционального состояния растений в полевых условиях, в селекционном процессе, в закрытом грунте для оптимизации условий выращивания, борьбы с болезнями и вредителями, оценки засухо-, -морозо-, солеустойчивости;
—теоретических физиологических и биохимических основ хранения урожая, снижения его потерь с использованием инертных газов, полупроницаемых мембран, консервантов и др.;
—изучения потребности оптимальных режимов и способов облучения отдельных видов и сортов растений в сооружениях защищенного грунта в овощеводстве, в селекционном процессе;
—изучения процессов и механизмов распределения ассимилянтов в онтогенезе растений в целях направленного формирования урожаев.
Как фундаментальная область знаний физиология растений служит также теоретической основой биотехнологии и биоинженерии растений.