شانزده عنصر شیمیایی شامل کربن، اکسیژن و هیدروژن به همراه عناصر نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، گوگرد، آهن، منگنز، روی، مس، بُر، مولیبدن و کلر، برای رشد تمام گیاهان مورد نیاز میباشند. برخی از گونه های گیاهی، به یک یا چند عدد از عناصر کبالت، سدیم، وانادیم و سیلیسیم نیز نیاز دارند. در حالیکه کربن و اکسیژن از دی اکسید کربن هوا تأمین میشوند، منبع اولیه سایر عناصر ضروری، خاک میباشد. سایر عناصر به جز هیدروژن آب، عناصر غذایی معدنی نامیده میشوند. تنها برخی از سیزده عنصر غذایی معدنی ضروری در خاک دارای فرم شیمیایی هستند که میتواند فوراً به وسیله گیاهان مورد استفاده قرار گیرد. بخشهای غیر قابل استفاده که سرانجام برای گیاهان قابل جذب میشوند، دو نوع هستند: ممکن است در ترکیب با مواد آلی (مانند نیتروژن در هوموس خاک)، و یا در ذرات جامد معدنی خاک (مانند پتاسیم تثبیت شده در برخی از رسهای خاک) وجود داشته باشند. زمان لازم برای کامل شدن تجزیه و انحلال این ترکیبات، از چند روز تا صدها سال متغیر میباشد. خاکها دارای قابلیتهای متفاوتی برای تأمین عناصر غذایی معدنی مورد نیاز گیاهان هستند. این ویژگی امکان طبقه بندی خاکها بر اساس سطح حاصلخیزی آنها را فراهم میآورد. سطوح این طبقه بندی میتواند از کمبود تا کفایت و یا حتی سمیت یک یا چند عنصر غذایی متغیر باشد. کمبود جدی تنها یکی از عناصر غذایی ضروری عملکرد گیاه را بهطور قابل توجهی کاهش میدهد. چندین خصوصیت خاک در تعیین حاصلخیزی یک خاک اهمیت دارند. یکی از این خصوصیات، جذب و ذخیره عناصر غذایی بر روی سطوح ذرات خاک است. جذب عناصر غذایی، از طریق جذب بر روی ذرات دارای بار منفی خاک صورت میگیرد. این نوع جذب، تبادل کاتیونی نامیده شده و مقدار کاتیونهای غذایی که یک خاک جذب میکند، ظرفیت تبادل کاتیونی خاک نامیده میشود.
