Gli elementi essenziali possono essere suddivisi in due gruppi: macronutrienti e micronutrienti. I nutrienti che le piante richiedono in quantità maggiori sono chiamati macronutrienti. Circa la metà degli elementi essenziali sono considerati macronutrienti: azoto (N), fosforo (P), potassio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) e zolfo (S). Invece, i micronutrienti sono presenti in quantità molto ridotte e includono boro (B), cloro (Cl), manganese (Mn), ferro (Fe), zinco (Zn), rame (Cu), molibdeno (Mo) e nichel (Ni). Ulteriori elementi possono essere essenziali per alcune specie vegetali, come il sodio (Na) e il cobalto (Co).
La carenza di uno di questi nutrienti può influenzare negativamente la crescita e lo sviluppo delle piante. A seconda dello specifico nutriente, la carenza può causare crescita stentata, crescita lenta, clorosi (ingiallimento delle foglie) o altri sintomi.
Le piante assorbono la maggior parte dei nutrienti sotto forma di ioni dalla soluzione circolante del suolo. Man mano che i nutrienti vengono assorbiti, la soluzione circolante viene reintegrata dalle riserve presenti nel suolo e il tasso di reintegro è fondamentale per il mantenimento della crescita di una coltura. Se la quantità di un nutriente nella soluzione del suolo non viene mantenuta dalle riserve naturali del suolo, è necessario intervenire con apporti attraverso i fertilizzanti per assicurare la disponibilità del nutriente e il raggiungimento di adeguati livelli produttivi.
Oltre alla disponibilità degli elementi nutritivi, le piante necessitano anche di una buona struttura del suolo in cui le loro radici possano crescere e svilupparsi in modo ottimale. Un alto contenuto di sostanza organica nel suolo ne migliora la struttura, oltre a favorire l’attività dei microrganismi del suolo. Migliora anche la capacità di ritenzione idrica e dei nutrienti, il potere tampone nei confronti del pH oltre a ridurre la biodisponibilità degli inquinanti come i metalli pesanti trattenendoli nel terreno. La sostanza organica del suolo, inoltre, contiene all'interno della sua struttura importanti riserve di macro e micronutrienti che diventano disponibili per le piante in seguito al processo di mineralizzazione operato dai microrganismi del suolo.
La produzione e la qualità delle colture sono fortemente legate all'apporto di nutrienti attraverso i fertilizzanti. Tuttavia, al giorno d'oggi la gestione sostenibile della concimazione è essenziale per aumentare le prestazioni complessive dei sistemi colturali fornendo alla coltura un adeguato apporto di nutrienti e riducendo al minimo le perdite, per aumentare la sostenibilità ambientale ed economica. Tutto ciò è possibile aumentando l'efficienza d'uso dei nutrienti (NUE) e quindi dei fertilizzanti tradizionali. I biostimolanti rappresentano una strategia promettente per aumentare la produzione agricola in modo sostenibile grazie alla loro capacità di migliorare, direttamente o indirettamente, l'efficienza d'uso dei nutrienti, specialmente in presenza di ridotte disponibilità di nutrienti (ridotti apporti di concimi).
