ธาตุอาหารหลักที่พืชต้องการเป็นอย่างมาก คือ ธาตุไนโตรเจน (Nitrogen, N) ฟอสฟอรัส (Phosphorus, P) และโพแทสเซียม (Potassium, K) แต่สภาพดินนั้น เมื่อปลูกพืชไปแล้วรุ่นหนึ่ง แน่นอนว่าธาตุอาหารหลักเหล่านี้ ย่อมต้องลดน้อยถอยลงไปเรื่อยๆ หากไม่ช่วยเหลือโดยการใส่ธาตุอาหารหลักอยู่เสมอ สภาพดินย่อมเสื่อมจนไม่สามารถทำการเพาะปลูกสำเร็จได้ผลดี และจะแสดงอาการผิดปกติออกมา
ไนโตรเจน (N)
ไนโตรเจนถือเป็นธาตุอาหารหลักที่พืชต้องการในปริมาณมากที่สุด ธาตุนี้มีบทบาทสำคัญต่อการเจริญเติบโต และการผลิตอาหารของพืช โดยไนโตรเจนมีสารประกอบหลายอย่าง เช่น กรดอะมิโน เอนไซม์ นิวคลีโอโปรตีน คลอโรฟิลล์ วิตามิน และอดิโนซีนไตรฟอสเฟท เป็นต้น
ไนโตรเจนมีหน้าที่ช่วยเร่งการเจริญเติบโต ทำให้พืชตั้งตัวได้เร็วในระยะเริ่มการเจริญเติบโต อีกทั้งยังช่วยกระตุ้นให้พืชเกิดการแบ่งเซลล์มากขึ้น และช่วยเสริมสร้างส่วนต่างๆ ของพืช นอกจากนี้ ยังมีส่วนช่วยสร้างสีเขียว (คลอโรฟิล) ส่งผลให้ใบใหญ่มีสีเขียวเข้ม มีกิ่งมาก แตกเป็นพุ่ม รวมถึงช่วยควบคุมการออกดอกออกผล ขยายขนาดของผล ช่วยเพิ่มผลผลิต และเพิ่มปริมาณโปรตีนในพืชอีกด้วย
ถ้าพืชขาดไนโตรเจน จะเกิดการชะงักการเติบโต เมล็ดงอกช้า ต้นอ่อนโตช้า ลำต้นมีแต่ความสูงแต่ผอมไม่สมบูรณ์ กิ่งก้านมีจำนวนน้อย แตกยอดช้าและลีบเล็ก ใบพืชจะมีสีเหลือง โดยเริ่มจากปลายไปโคนใบ และเกิดกับใบแก่อ่อน
ถ้าพืชได้รับไนโตรเจนมากเกินไป จะทำให้พืชมุ่งสร้างแต่ ยอด กิ่ง และลำต้นอยู่ตลอดเวลา ทำให้ใบ ผล และเมล็ดมีคุณภาพต่ำลง ลำต้นอ่อนไม่แข็งแรง เปราะหักง่าย บวมน้ำและล้มง่าย อีกทั้งพืชจะมีความต้านทานโรคลดลงอย่างมาก
ฟอสฟอรัส (P)
พืชจะใช้ฟอสฟอรัสน้อยกว่าไนโตรเจนและโพแทสเซียม เนื่องจากฟอสฟอรัสอยู่ในรูปของสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ ทั้งนี้ฟอสฟอรัสมีสารประกอบที่สำคัญหลายชนิด เช่น ฟอสโฟไลปิด ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของพืช สารเอทีพี ช่วยเคลื่อนย้ายพลังงานในพืช นิวคลีโอโปรตีน และกรดนิวคลีอิค เป็นต้น
หน้าที่ของฟอสฟอรัสคือ การเร่งการเจริญเติบโตของราก ทำให้รากขยายยืด ส่งเสริมการเจริญของรากฝอยและรากแขนง ทำให้ลำต้นแข็งแรงไม่ล้มง่ายและต้านทานโรค อีกทั้งยังช่วยการออกดอกและสร้างเมล็ดต้นอ่อน ช่วยในการสังเคราะห์แสง
ถ้าพืชขาดฟอสฟอรัส รากของพืชจะผอม บาง สั้น และมีจำนวนน้อยมาก ต้นจะแคระแกรน การเจริญเติบโตจะหยุดชะงัก และจะออกดอกช้ากว่าปกติ อีกทั้งดอกจะมีขนาดเล็ก
ถ้าพืชได้รับฟอสฟอรัสมากเกินไป อาการของพืชจะแสดงออกมาไม่เหมือนกัน บางครั้งอาจมีการเจริญเติบโตลดลง แคระแกรน ลดการแตกพุ่ม ยางมีสีเข้ม และมียางที่ผิดปกติ
โพแทสเซียม (K)
โพแทสเซียมถือเป็นธาตุที่มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช รองลงมาจากไนโตรเจน แต่เมื่อเข้าไปอยู่ในพืชจะไม่เปลี่ยนเป็นสารอินทรีย์เหมือนไนโตรเจน ฟอสฟอรัส แคลเซียม และแมกนีเซียม แต่อยู่ในรูปของเกลืออินทรีย์ หรือเกลืออนินทรีย์ที่ละลายน้ำได้
โพแทสเซียมจะทำให้พืชแข็งแรง ต้านทานโรคได้ดี ควบคุมความเป็นกรดเป็นด่างในพืช รวมถึงช่วยในกระบวนการแบ่งเซลล์ และมีบทบาทในระบบหายใจของพืช นอกจากนี้ยังช่วยส่งเสริมการเคลื่อนย้าย สร้างสะสมแป้ง น้ำตาล คาร์โบไฮเดรต และโปรตีน โดยเฉพาะในพืชหัว ไม้ผล และพืชที่ให้แป้ง น้ำตาล อีกทั้งยังช่วยเพิ่มคุณภาพของผลผลิต ทำให้ผลไม้มีรสชาติดีตามพันธุ์ หวานขึ้น สีสวยสด เนื้อเยื่อของผลไม้มีคุณภาพ ผิวสวย และสามารถเก็บผลผลิตได้นาน
ถ้าพืชขาดโพแทสเซียม พืชจะหยุดการเจริญเติบโต ลำต้นอ่อน ล้มง่าย และไม่มีความต้านทานโรค ขอบใบไหม้มีสีน้ำตาล และจะลุกลามเข้ามากลางใบเป็นรูปตัววี ผลเล็ก เมล็ดเหี่ยวและลีบ หากเป็นพืชน้ำมันและพืชหัวจะมีคุณภาพลดลง
ถ้าพืชได้รับโพแทสเซียมมากเกินไป หากเป็นส้มผลจะมีผิวหยาบ และจะเกิดการชักนำให้พืชมีอาการขาดแมกนีเซียม และมีโอกาสสูงที่พืชจะขาดธาตุแมงกานีส สังกะสี และเหล็กตามไปด้วย