地球的演变过程中逐渐形成了大陆和海洋。大陆上裸露的岩石，经过千万年甚至上亿年的风化，形成了土壤矿物，是土壤最主要成分之一。
随着生命的出现和进化，形成了生长在土壤上的陆生植物。植物以土壤为基质，吸收土壤中营养进行生长和繁衍。
根据检测可以发现土壤中含有的元素按照含量多少可分为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种
微量元素：B、Cl、Cu、Mn、Mo、Na、V、Zn 8种
通过“元素扣除”法，科学研究表明植物在整个生命周期中（种子发芽、生长、开花和结果）所需要的元素主要包括以下16种：
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg（9种）
微量元素：Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl（7种）
以上元素缺失任何一种都会或多或少对植物生长造成影响，而只要介质中含有上述全营养元素，植物就能健康生长和繁殖。
根据上述研究成果，无土栽培技术快速发展，广泛应用于果蔬的种植。
草莓无土栽培
生菜无土栽培
番茄无土栽培
日本人在无土栽培方面研究较突出，根据植物特性和所需元素比例，开发了一系列的“全营养液”。目前，最为有名的就是Hoagland（霍格兰德）全营养液。
Hoagland全营养液
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