گیاه تازه شامل حدود ۸۰ تا ۹۵ درصد آب است. درصد دقیق آب به نوع گیاه و تورم گیاه در زمان نمونهبرداری بستگی دارد که ناشي از زمان روز، مقدار رطوبت در دسترس خاک، دما، جهت باد و سایر عوامل است. بخاطر تنوع در وزن تازه، بررسیهای شیمیایی گیاه معمولاً بر پایه ماده خشک است. گیاه تازه در دماي ۷۰ درجه سانتیگراد در مدت ۲۴ تا ۴۸ ساعت خشك مي‌شوند. وزن خشك باقيمانده در حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد وزن تازه اوليه گياه است. ۹۰ درصد وزن خشک بیشتر گیاهان شامل سه عنصر کربن (C)، اکسیژن (O)، هیدروژن (H) است. آب، هیدروژن و اکسیژن گیاه را تأمين میکند و همچنین اکسیژن از دی‌اکسید‌کربن اتمسفر همانطور که کربن بدست میآید، تأمين ميشود. چون تنها ۱۵ درصد وزن تازه یک گیاه، ماده خشک است و ۹۰ درصد آن شامل کربن، اکسیژن و هیدروژن است، پس تمام عناصر باقیمانده در گیاه به سختی ۵/۱ درصد وزن تازه گیاه است (۰۱۵/۰=۱/۰Ï۱۵/۰) .
هنگامی که در مجموع ۹۲ عنصر معدنی طبیعی شناخته شده بود، تنها ۶۰ عنصر در گیاهان مختلف پیدا شده است. با وجودی که بسیاری از این عناصر در رشد گیاه مهم نیستند، ریشههای گیاه تا حدودي تمام مواد محلول در خاك را جذب میکنند. چون گیاهان دارای توانایی انتخاب میزان جذب یونهای مختلف هستند، جذب معمولاً به نسبت مستقیم مواد غذايي قابل دسترس نمیباشد. به علاوه انواع مختلف گياهان در توانايي انتخاب و جذب یونهای مشخص، متفاوت هستند.
یک عنصر باید هر سه شرط زير را دارا باشد تا در رشد گیاه مهم شمرده شود: ۱- گیاه نتواند در غیاب آن عنصر چرخه زندگیاش را تکمیل کند. ۲- تاثیر عنصر باید خاص باشد. هیچ عنصر دیگری نتواند تمام آثار آن را ایجاد کند. ۳- عنصر بايستي بطور مستقيم در تغذيه گياه موثر باشد يعني در بخشي از متابوليت ضروري و يا براي فعاليت يك آنزيم ضروري لازم باشد یا با اثر سمّی یک عنصر دیگر مقابله کند. تنها ۱۶ عنصر برای رشد گیاهان مهم شناخته شده است. آنها به دو دسته عناصر پرمصرف Macronutrients) (Macroelements, (آنهایی که به مقدار زیاد لازم هستند) و عناصر كممصرف (Micronutrients) (عناصر کمتر یا ناچیز یا ریزمغذی) يعني آنهایی که به مقدار کمتری لازم هستند تقسيم مي‌شوند.
عناصر پرمصرف شامل کربن (C)، هیدروژن (H)، اکسیژن (O)، نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K)، کلسیم (Ca)، گوگرد (S) و منیزیم (Mg) و عناصر كم مصرف (ریزمغذی) شامل آهن (Fe)، کلر (Cl)، منگز (Mn)، بور (B)، روی (Zn)، مس (Cu) و مولیبدن (Mo) ميباشند. غلظت نسبی این عناصر در بیشتر گیاهان در جدول ۲٫۱ آمده است.
هر چند بیشتر گیاهان عالي تنها به ۱۶ عنصر ضروري نیاز دارند، اما برخي گياهان به عناصر دیگري نیز احتياج دارند. آنها ممکن است عناصر دیگر را جذب کنند هر چند برای رویش طبیعی به آن نیازی نداشته باشند.
سیلیسيوم (Si)، نیکل (Ni)، آلومینیوم (Al)، کبالت (Co)، وانادیوم (V)، سلنيوم (Se) و پلاتین (Pt) برخي از موادي هستند كه مقدار کمی از این عنصرها توسط گیاهان جذب میشوند و در رویش آنها استفاده میشوند. گياهان خانواده بقولات از کبالت براي تثبیت نیتروژن استفاده ميكند و نیکل امروزه به عنوان یک عنصر لازم برای اورهآز (آنزیم تجزیهکننده اوره به کربنات آمونیوم) لازم است، شمرده میشود. سیلیسيوم برای گياه لازم است. این عنصر منجر به افزايش قدرت بافتها و مقاومت دربرابر صدمات قارچی میشود، بخصوص در خیار که امروزه اضافه کردن ppm100 به محلول غذايي با استفاده از سیلیکات پتاسیم متداول است. وانادیم با مولیبدن (Mo) عمل میکند و میتواند جانشین آن بشود. پلاتین میتواند رشد گیاهان را تا ۲۰% افزایش دهد البته در صورتي كه بصورت مواد شیمیایی خالص (مواد آزمایشگاه) که دارای ناخالصی مانند کودهاي تجاري نیست، استفاده شود. ولی در مقدار بسیار کم هم بسيار سمی است، بنابراین هنگام استفاده باید مراقب بود. معمولاً پرورشدهندگان تجاری از نمکهای کود شامل بسیاری از عناصر فوق در مقادیر ناچیز استفاده میکنند.
نقش عناصر ضروری در جدول ۲-۲ خلاصه شده است. تمام آنها در ساخت و تخریب متابولیتهای (مواد حاصل از سوخت و ساز) مختلف لازم برای رشد گیاه نقش دارند. بسیاری در آنزیمها و کوآنزیمها که میزان واکنشهای زیست – شیمیایی را تنظیم میکنند، یافت میشوند، بقیه در ترکیبهای حفظ انرژی و ذخیره غذا مهم هستند.
۱- نيتروژن
بخشی از تعداد زياد تركيبات آلي ضروري شامل آمينواسيدها، پروتئينها، كوآنزيمها، اسيدهاي نوكلوئيك و كلروفيل ميباشد.
۲- فسفر
قسمتي از تركيبات آلي مهم شامل فسفات قندي، ATP (آدنوزين تري فسفات)، اسيد نوكلوئيك، فسفوليپيدها و بعضي از كوآنزيمها ميباشد.
۳- پتاسيم
بعنوان يك كوآنزيم يا فعالكننده براي بسياري از آنزيم‌ها عمل ميكند (مانند پيرووات كيناز). تشكيل پروتئين نيازمند مقدار زياد پتاسيم است. پتاسيم سبب تشكيل ساختار پايداري در داخل سلول گياهي نميشود.
۴- گوگرد
در بسياري از تركيبهاي آلي شامل اسيدهاي آمينه و پروتئين شركت دارد. كوآنزيم ويتامين A و ويتامينهاي تيامين و بيوتين داراي گوگرد ميباشند.
۵- منيزيم
قسمت مهم از مولكول كلروفيل بوده و براي عملكرد بسياري از آنزيم‌ها شامل مراحل شكستن پيوند ATP ضروري است. براي حفظ ساختار ريبوزومها ضروري است.
۶- كلسيم
معمولاً به شكل كريستالهاي اكسالات كلسيم در واكوئلها وجود دارند. در ديواره سلولي به شكل پكتات كلسيم سبب چسبندگي ديوارههاي اوليه سلولهاي مجاور ميشود. براي نگهداري غشاء لازم است و قسمتي از آنزيم آلفا آميلاز است. گاهي به همراه منيزيم سبب فعال كردن آنزيم‌ها ميشود.
۷- آهن
براي سنتز كلروفيل ضروري است و قسمت مهمي از سيتوكرومها است كه بعنوان حامل الكترون در فرايند فتوسنتز و تنفس عمل ميكند. قسمت ضروري از واكنش فردوكسين (Ferredoxin) و احتمالاً آنزيم كاهنده نيترات ميباشد.
۸- كلر
براي انجام فتوسنتز مورد نياز است زيرا در هنگام توليد اكسيژن از آب بعنوان آنزيم فعالكننده عمل ميكند.
۹- منگنز
سبب فعال شدن يك يا چند آنزيم در فرايند تشكيل اسيدهاي چرب، آنزيمهاي مسئول در تشكيل DNA و RNA و آنزيم ايزوسيترات دهيدروژناز در چرخه كربس ميشود. بطور مستقيم در فرايند فتوسنتز و گرفتن اكسيژن از آب و احتمالاً در تشكيل كلروفيل دخالت دارد.
۱۰- بُر
نقش آن در گياه چندان مشخص نيست. احتمالاً در حركت كربوهيدراتها در آوندهاي آبكش نقش دارد.
۱۱- روي
براي تشكيل هورمون ايندول استيك اسيد مورد نياز است. سبب فعال شدن آنزيمهاي الكل دهيدروژناز، اسيد لاكتيد دهيدروژناز، اسيد گلوتاميك دهيدروژناز و كربوكسي پپتيداز ميشود.
۱۲- مس
به عنوان حامل الكترون و قسمتي از برخي آنزيم‌ها عمل ميكند. قسمتي از پلاستوسيانين بوده كه در فرايند فتوسنتز نقش داشته و همچنين در آنزيم پلي فنيل اكسيداز و نيترات ردوكتاز وجود دارد. احتمالاً در تثبيت ازت نقش دارد.
۱۳- موليبدن
بعنوان حامل الكترون در تبديل نيترات به آمونيوم نقش دارد. در تثبيت ازت ضروري است.
۱۴- كربن
تشكيلدهنده تمامي اجزاء آلي موجود در گياه ميباشد.
۱۵- هيدروژن
به همراه كربن در تمام اجزاء آلي تشكيلدهنده گياه وجود دارد. در برخي تبادلات بين گياه و خاك نقش مهمي دارد.
۱۶- اكسيژن
سازنده بسياري از تركيبات آلي در گياهان ميباشد. فقط معدودي از تركيبات آلي مانند كاروتن فاقد اكسيژن است. همچنين در تبادل يوني بين ريشه و بستر كشت نقش دارد.
