地球的演變過程中逐漸形成了大陸和海洋。大陸上裸露的岩石，經過千萬年甚至上億年的風化，形成了土壤礦物，是土壤最主要成分之一。
隨著生命的出現和進化，形成了生長在土壤上的陸生植物。植物以土壤為基質，吸收土壤中營養進行生長和繁衍。
根據檢測可以發現土壤中含有的元素按照含量多少可分為大量元素和微量元素：
大量元素：C、H、O、Si、N、P、K、S、Al、Fe、Ca、Mg 12種
微量元素：B、Cl、Cu、Mn、Mo、Na、V、Zn 8種
通過“元素扣除”法，科學研究表明植物在整個生命週期中（種子發芽、生長、開花和結果）所需要的元素主要包括以下16種：
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg（9種）
微量元素：Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl（7種）
以上元素缺失任何一種都會或多或少對植物生長造成影響，而只要介質中含有上述全營養元素，植物就能健康生長和繁殖。
根據上述研究成果，無土栽培技術快速發展，廣泛應用於果蔬的種植。
草莓無土栽培
生菜無土栽培
番茄無土栽培
日本人在無土栽培方面研究較突出，根據植物特性和所需元素比例，開發了一系列的“全營養液”。目前，最為有名的就是Hoagland（霍格蘭德）全營養液。
Hoagland全營養液
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