Kẽm quan trọng đối với nhiều chức năng sinh lý của cây trồng, kể cả việc duy trì tính toàn vẹn chức năng của các màng sinh học và hỗ trợ quá trình tổng hợp protein. Các enzym và protein thường có nhu cầu về các vi chất dinh dưỡng, trong đó nhu cầu kẽm là lớn nhất. Kẽm đóng vai trò quan trọng trong các quá trình: quang hợp và hình thành đường, tổng hợp protein, sinh sản và tạo hạt giống, điều chỉnh tăng trưởng, bảo vệ chống dịch bệnh.

Nếu không được cung cấp đủ kẽm, sự phát triển của cây trồng có thể bị ảnh hưởng, chất lượng cây trồng giảm. Tình trạng thiếu kẽm trong cây trồng được thể hiện ở những triệu chứng dễ thấy như thân cây còi cọc, chiều cao giảm, bệnh úa vàng, lá cây có hình dạng khác thường và còi cọc. Những triệu chứng này thay đổi tùy theo loại cây trồng và thường chỉ thể hiện rõ ở những cây bị thiếu kẽm nghiêm trọng. Trong những trường hợp thiếu kẽm ở mức nhẹ đến vừa phải, năng suất cây trồng có thể giảm đến 20% hoặc hơn tuy cây trồng không có những triệu chứng rõ rệt.

Hiệp hội Kẽm quốc tế  (IZA) đã xác định kẽm là yếu tố dinh dưỡng quan trọng thứ ba ảnh hưởng đến năng suất thu hoạch ngũ cốc, chỉ đứng sau đạm và lân. Nhiều loại cây trồng hiện đang bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu kẽm trong nhiều loại đất ở phần lớn các khu vực canh tác nông nghiệp trên thế giới. Sản lượng những cây lương thực chính như lúa gạo, lúa mì, ngô và lúa miến,... đang bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu kẽm, tương tự như nhiều loại hoa quả, rau xanh và cây trồng khác như bông hoặc lanh. đặc biệt, cây lúa nước rất dễ bị thiếu kẽm do việc tưới tiêu thủy lợi thường tạo điều kiện làm thất thoát kẽm khỏi đất. Ngoài ra, việc tưới ngập nước làm giảm lượng kẽm mà cây trồng có thể hấp thụ, tăng nồng độ P tan và các ion bicacbonat, do đó làm trầm trọng thêm vấn đề thiếu kẽm. Viện Lúa gạo quốc tế  (IRRI) ước tính đến 50% đất trồng lúa nước trên thế giới, trong đó có 35 triệu ha đất tại châu Á, đang bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu kẽm.

Ngô là cây trồng nhạy cảm nhất đối với tình trạng thiếu kẽm và có mức tiêu thụ kẽm cao nhất trên mỗi hecta. Nhu cầu ngô tăng cao để sản xuất thức ăn gia súc tại các nước đang phát triển và để sản xuất etanol tại các nước phát triển đang làm cho tình trạng thiếu kẽm ở loại cây trồng này trở thành một vấn đề cần ưu tiên giải quyết.

Lúa mì có thể chịu được tình thiếu kẽm tương đối tốt, hàm lượng kẽm mà cây trồng có thể hấp thụ trong đất nông nghiệp tại nhiều khu vực trồng lúa mì rất thấp. Tuy nhiên, thiếu kẽm có thể làm giảm hơn 50% năng suất thu hoạch lúa mì.

Trong số những cây trồng có mức nhạy cảm cao đối với tình trạng thiếu kẽm còn có đậu, cam quít, nho, ngô, hành, lúa nước,...

Những loại đất dễ xảy ra tình trạng thiếu kẽm thường có một trong những hiện tượng như tổng hàm lượng Zn thấp  (ví dụ đất cát ít chất hữu cơ), pH trung tính hoặc kiềm, hàm lượng các loại muối cao, hàm lượng CaCO3 cao, đất phong hóa nhiều  (ví dụ ở vùng nhiệt đới), đất có than bùn, hàm lượng P cao, đất ngập nước dài ngày  (đất trồng lúa nước), hàm lượng manhê hoặc bicacbonat cao.

Những quốc gia có tình trạng đất thiếu kẽm đặc biệt phổ biến là Apganixtan, Bănglađét, Braxin, Trung Quốc, Ấn Độ, Iran, Irắc, Pakixtan, Xuđăng, Xyri, Thổ Nhĩ Kỳ, Ôxtrâylia, Philipin, các bang vùng bờ biển Thái Bình Dương của Mỹ và một phần châu Âu.  

Kẽm có những tương tác quan trọng với nhiều chất dinh dưỡng khác của cây trồng, đặc biệt là phốtpho. Hàm lượng P cao trong đất thường là nguyên nhân gây ra tình trạng thiếu kẽm ở cây trồng. Người ta đã xác định thấy rằng, trong một số trường hợp việc bón nhiều phân lân có thể dẫn đến giảm nồng độ kẽm trong cành non của cây trồng. N  (phân đạm) cũng tác động đến tình trạng hấp thụ Zn trong cây trồng do nó hỗ trợ sự phát triển của cây trồng và thay đổi độ pH của môi trường rễ. ở nhiều loại đất, N là yếu tố chính hạn chế sự tăng trưởng và năng suất thu hoạch của cây trồng, vì vậy nếu bón cả hai loại chất dinh dưỡng này có thể nâng cao sản lượng cây trồng. Các loại phân đạm như amoni sunphat có thể có tác động làm chua đất và do đó ở những cây trồng thích hợp sẽ giúp tăng lượng kẽm mà cây trồng có thể hấp thụ. Trái lại, Ca (NO3)2 có thể làm tăng độ pH của đất và giảm lượng kẽm mà cây trồng có thể hấp thụ.

Một số các chất dinh dưỡng khác như Ca, Mg, K, và Na có tác động ức chế sự hấp thụ Zn ở rễ cây. Ví dụ, Ca được cung cấp ở dạng CaCO3 sẽ làm tăng pH và giảm hàm lượng Zn của cây trồng.

Kết quả các nghiên cứu nông học cho thấy K và Mg có tác động ức chế hấp thụ Zn trong các dung dịch có hàm lượng Ca thấp, nhưng tác động này không xảy ra nếu hàm lượng Ca tăng lên. ở những loại đất phù sa giàu đất sét, ngô có thể đáp ứng với việc bón cả Zn và K bằng cách tăng đáng kể mức đáp ứng đối với Zn ở tất cả các hàm lượng K.

Các loại phân bón chứa kẽm

Sau khi đã xác định tình trạng thiếu kẽm, có thể xử lý bằng cách sử dụng các loại phân bón khác nhau có chứa kẽm. Một số hợp chất kẽm khác nhau có thể được sử dụng làm phân bón, nhưng kẽm sunphat  (ZnSO4) được sử dụng rộng rãi nhất. Kẽm sunphat thường được áp dụng bằng cách rải hoặc phun dung dịch lên hạt giống và đưa lên lớp đất bề mặt khi cày bừa trước khi gieo hạt. Một liều lượng áp dụng 20 - 30 kg ZnSO4/ha sẽ đủ để cải thiện tình trạng kẽm trong đất trong thời gian vài năm, sau đó mới cần phải bón lại phân chứa kẽm mới. Nhưng ở một số loại đất thiếu nhiều kẽm, đặc biệt là các loại đất có hàm lượng canxi cao, có thể cần phải bón phân bón chứa kẽm thường xuyên hơn.

Có ba nguồn hợp chất khác nhau có thể được sử dụng làm phân bón chứa kẽm, cụ thể là các hợp chất vô cơ, các chelat tổng hợp và các chất hữu cơ tự nhiên. Nhưng ở ba loại hợp chất này hàm lượng kẽm, giá phân bón và hiệu quả đối với cây trồng ở những loại đất khác nhau thường dao động khác nhau.

ZnSO4 là phân bón chứa kẽm được sử dụng phổ biến nhất, có bán ở cả dạng tinh thể monohydrat và heptahydrat. Kẽm oxysunphat  (xZnSO4 x H2O) được sản xuất bằng cách sử dụng axit sunphuric để axit hóa một phần ZnO, còn dung dịch kẽm sunphat amoni hóa Zn (NO3)4SO4 là nguồn cung cấp đạm, kẽm và lưu huỳnh, thường được kết hợp với amoni polyphốtphat để sử dụng như phân bón đầu mùa. Urê chứa kẽm  (phân urê dạng hạt bọc kẽm sunphat với 42% N, 1-2% Zn) được sử dụng đối với cây lúa trồng trên đất có tính kiềm. Các dung dịch huyền phù đặc của ZnO được sử dụng làm phân bón lá, trong khi đó loại phân bón có chứa urê, amoni nitrat và kẽm nitrat  (15% N và 5% Zn) đã được đăng ký bản quyền và cũng được sử dụng làm phân bón lá.

Các chelat tổng hợp là các dạng đặc biệt của các chất vi dinh dưỡng phức, nhìn chung chúng được sản xuất bằng cách kết hợp tác nhân chelat hóa  (ví dụ EDTA) với ion kim loại. Nhờ độ bền cao nên các chelat tổng hợp rất thích hợp để phối trộn với các dung dịch phân bón đặc.

Các hợp chất hữu cơ tự nhiên chứa kẽm bao gồm các hợp chất được sản xuất bằng cách cho muối kẽm phản ứng với các xitrat hoặc sản phẩm phụ dạng hữu cơ của ngành sản xuất bột giấy. Nhìn chung chúng rẻ hơn so với các chelat tổng hợp như Zn-EDTA, nhưng thường cũng ít hiệu quả hơn do độ bền kém của các liên kết phức. Vì vậy chúng không thích hợp để phối trộn với các dung dịch phân bón đặc.

Ngoài các loại phân bón chứa kẽm như trên, một số loại phân vi dinh dưỡng khác cũng có chứa những lượng nhỏ kẽm và khi được sử dụng đều đặn ở nồng độ thích hợp chúng có thể góp phần làm tăng dinh dưỡng kẽm cho cây trồng.