同位素示蹤法在農業中的應用可分為下列兩類。
放射性同位素示蹤
又分為3種類型:①利用同一元素的同位素化學性質相同的示蹤試驗。這類試驗所采用的放射性示蹤劑和研究對象二者的化學性質以及試驗過程中所經歷的化學和生物學反應都相同，如用放射性32P標記的過磷酸鈣去追蹤作物對磷肥吸收的研究就屬此類。②利用放射性示蹤劑和被研究對象完全物理混合的試驗。二者的重量比在整個試驗過程中保持不變。如在農藥溶液中加入一定量可溶解于農藥的短半衰期的放射性同位素，可用以測定飛機噴灑農藥的分布范圍。③利用放射性作標記的示蹤試驗。這類試驗要求示蹤劑在試驗過程中牢固地和被追蹤物結合在一起。如將放射性131I或60Co附加(通過喂食、噴灑、沾著等方法)在昆蟲身上后釋放，再在不同的時間和地點捕捉昆蟲并檢測其放射性，便可得知其遷飛的速度和分布范圍。
穩定性同位素示蹤
穩定性同位素是天然存在的不能探測到放射性的同位素。用以作為農業科學研究的示蹤劑，具有下列優點：①沒有放射性，適用于生物有機體的研究;②標記物的合成和處理較簡單，同位素不會衰變，實驗不受時間限制;③農業科學研究中最常用的穩定性同位素如13C、15N、18O等都無毒性,且是有機體的組成元素,氮和氧沒有較長半衰期的放射性同位素,因而15N、18O是農學研究中唯一適用的示蹤元素;④用質譜技術測定“同位素比值”，要比放射性示蹤測定方便。基于這些優點，穩定性同位素示蹤法已日益成為農學研究不可缺少的手段。如土壤科學中用以研究氮素轉化、肥料氮在土壤中的移動和固定、氮的循環以及氮的利用和損失;生理研究中用以揭示植物蛋白質的形成過程、生物固氮和動物的氮代謝;生物工程中通過13C、15N等同位素標記核酸、核苷酸或核苷進行追蹤,用以揭示DNA的重組和復制過程等。此外,還可利用13C、15N標記農藥,研究其在作物和土壤中的殘留和降解產物，利用18O研究土壤水分以及利用10B研究植物對微量元素硼的需要等。放射自顯影術是定位地記錄放射性物質在動、植物體內分布的方法。攝取了放射性物質的動、植物標本的表面，在與感光乳膠相接觸后，感受了放射性的乳膠經顯影加工，就能反映放射性在體內分布的影象。由于乳膠中的鹵化銀顆粒極其細小，且每一顆粒都獨立地與放射性物質相作用，故影象能在細胞水平上(光學顯微自顯影)和亞細胞水平上(電子顯微自顯影)上反映，十分精確。此法常用于研究植物營養元素在土壤中的擴散和移動以及在土壤-根系界面上的積聚擴散方式,營養元素被植物吸收運轉和代謝的過程，間、混種作物根系分布的圖式、吸收作用的特點和排斥機制等。此外，由于放射自顯影的直觀顯著特點，還特別適于研究作物對農藥的吸收以及農藥在植物體內的運轉、分布和殘留，研究病菌、害蟲和作物的關系以及植物的抗性機制。在遺傳工程中還可用此法直觀地測定攝取異屬 DNA片段并重組到細胞染色體的條件。在畜牧、獸醫上,可用45Ca的放射自顯影查明骨骼的生長過程，用131I和125I放射自顯影研究甲狀腺的碘代謝規律。
