植物的成分非常復雜。壹般來說,新鮮植物含有75%~95%的水分和5%~25%的幹物質。如果幹物質燃燒,碳(C)、氫(H)、氧(O)和氮(N)等元素以二氧化碳、水、分子氮和氮氧化物的形式逸出,留下的殘留物稱為灰燼。所以植物的必需營養元素除了碳、氫、氧之外,還可以分為氮和灰分兩大類。到目前為止,已經發現植物中大約有70種化學元素,但是這些化學元素在植物中的含量各不相同,而且這些元素並不壹定是植物生長所必需的。有些元素可能偶然被植物吸收,甚至大量積累;相反,有些元素是植物生長不可缺少的營養物質,盡管它們對植物的需求很少。
關於植物必需營養素的研究,Arnon和Stout在1939中提出了高等植物必需營養素的三個標準:
1.沒有某些營養元素,植物無法完成生活史;
2.必需營養素的作用是其他營養素無法替代的;當它缺乏時,植物會有特定和特殊的缺乏,只有補充這種元素後才能恢復正常。
3.必需營養素直接參與植物代謝,如酶的成分或參與酶促反應。
根據以上三個原則,確定了以下16種高等植物必需營養素。
碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、鋅和銅。
雖然所有高等植物都確定需要上述16種營養元素,但需求量差異很大,壹般分為常量元素和微量元素。