Como todos os organismos vivos, as plantas precisam de nutrientes orgânicos e inorgânicos para sobreviverem, reproduzirem-se, crescerem e manterem a homeostase. Para identificar nutrientes essenciais para o funcionamento das plantas, os investigadores aproveitaram uma técnica chamada hidroponia. Nos sistemas de cultura hidropónica, as plantas são cultivadas—sem solo—em soluções à base de água que contêm nutrientes. Pelo menos 17 nutrientes foram identificados como elementos essenciais exigidos pelas plantas. As plantas adquirem esses elementos da atmosfera, do solo em que estão enraizadas, e da água.
Nove desses nutrientes essenciais—chamados coletivamente de macronutrientes—são necessários pelas plantas em quantidades mais significativas. Os macronutrientes incluem carbono, oxigénio, hidrogénio, nitrogénio, fósforo, enxofre, cálcio, magnésio e potássio. Compostos vegetais críticos, como água, proteínas, ácidos nucleicos e carboidratos, contêm macronutrientes. Os macronutrientes também regulam processos celulares. Por exemplo, o potássio regula a abertura e o fecho de estomas para troca de gases.
As plantas precisam de micronutrientes em quantidades menores. Estes incluem cloro, ferro, manganês, boro, zinco, cobre, níquel e molibdénio. Muitos micronutrientes funcionam como cofatores, que permitem a atividade de enzimas. Portanto, sem micronutrientes, as plantas são incapazes de desempenhar funções críticas.
Uma planta que experiencie uma deficiência de nutrientes essencial pode apresentar sintomas, como secagem e folhas amareladas. Folhas antigas e jovens são susceptíveis a deficiências de nutrientes distintas. Por exemplo, as folhas mais jovens de uma planta são frequentemente mais afetadas pela deficiência de ferro do que as folhas mais antigas.
O tratamento eficaz das deficiências de nutrientes nas plantas é parte integral das práticas agrícolas e ambientais. Por exemplo, sensores ópticos são usados para medir o teor de nitrogénio no solo. O nitrogénio é fundamental para as plantas, mas o uso excessivo de fertilizantes contendo nitrogénio (ou seja, a manutenção de níveis de nitrogénio no solo que excedem o que as plantas podem absorver) influencia negativamente a função do ecossistema e pode contribuir para o aquecimento global.
