Zoals alle levende organismen hebben planten organische en anorganische voedingsstoffen nodig om te overleven, zich voort te planten, te groeien en de homeostase te behouden. Om voedingsstoffen te identificeren die essentieel zijn voor het functioneren van planten, gebruiken onderzoekers een techniek die hydrocultuur wordt genoemd. In hydrocultuursystemen worden planten zonder aarde gekweekt in op water gebasseerde oplossingen die voedingsstoffen bevatten. Ten minste 17 voedingsstoffen zijn als essentiële elementen geïdentificeerd die planten nodig hebben. Planten halen deze elementen uit de atmosfeer, de grond waarin ze geworteld zijn en water.
Negen van deze essentiële voedingsstoffen – gezamenlijk macronutriënten genoemd – zijn door planten in grotere hoeveelheden nodig. De macronutriënten omvatten koolstof, zuurstof, waterstof, stikstof, fosfor, zwavel, calcium, magnesium en kalium. Essentiële plantaardige verbindingen, zoals water, eiwitten, nucleïnezuren en koolhydraten, bevatten macronutriënten. Macronutriënten reguleren ook cellulaire processen. Kalium reguleert bijvoorbeeld het openen en sluiten van huidmondjes voor gasuitwisseling.
Planten hebben micronutriënten in kleinere hoeveelheden nodig. Deze omvatten chloor, ijzer, mangaan, boor, zink, koper, nikkel en molybdeen. Veel micronutriënten werken als cofactoren die de activiteit van enzymen mogelijk maken. Daarom kunnen planten zonder micronutriënten geen essentiële functies uitvoeren.
Een plant met een tekort aan essentiële voedingsstoffen kan symptomen, zoals uitdroging en vergeling van bladeren, vertonen. Oude en jonge bladeren zijn vatbaar voor duidelijke tekorten aan voedingsstoffen. Zo hebben de jongere bladeren van een plant vaak meer last van ijzertekort dan de oudere bladeren.
De effectieve behandeling van tekorten aan voedingsstoffen in planten is een integraal onderdeel van landbouw- en milieupraktijken. Zo worden optische sensoren gebruikt om het stikstofgehalte in de bodem te meten. Stikstof is van cruciaal belang voor planten, maar het overmatige gebruik van stikstofhoudende meststoffen (dwz het handhaven van stikstofgehalte in de bodem dat hoger is dan wat de planten kunnen absorberen) heeft een negatieve invloed op de ecosysteemfunctie en kunnen bijdragen aan de opwarming van de aarde.
