Nas regiões tropicais, a produtividade das culturas está diretamente relacionada com a disponibilidade de água e a fertilidade do solo. Solos de alta fertilidade que não proporcionem um bom armazenamento de água podem ser classificados como ambientes de produtividade inferior. Os ambientes de produção para a cana-de-açúcar são classificados pelas letras de A a E e levam em consideração a fertilidade do solo e também a água disponível e armazenada. A nutrição da cana também é afetada por outros fatores como o clima, a variedade escolhida e o manejo adotado. A escolha da variedade é uma questão importante, já que algumas são mais exigentes, o que significa que em solos de baixa fertilidade a produtividade é mais baixa do que a obtida por outras variedades. Algumas são responsivas e a produtividade é muito aumentada quando recebem adubação. 

Para o bom desenvolvimento da cana, a planta necessita de todos os elementos essenciais: hidrogênio, oxigênio e carbono a planta adquire do ar e da água durante a fotossíntese. Já o nitrogênio, fósforo, potássio cálcio, magnésio, enxofre, boro, cloro, cobre, ferro, manganês, molibdênio, níquel e zinco são os elementos extraídos do solo. 

Todos os elementos que são absorvidos pelas plantas, mas que não são aproveitados pela mesma nos seus processos metabólicos são considerados elementos não essenciais. Alguns destes elementos podem trazer prejuízos às plantas e aos animais que as consomem, como por exemplo: cádmio (Cd); chumbo (Pb), mercúrio (Hg); crômio (Cr), iodo (I), bromo (Br), flúor (F) e alumínio (Al), entre outros.

As fontes que fornecem esses elementos podem ser: ar atmosférico, pesticidas, calagens, adubos químicos minerais e orgânicos, resíduos de agroindústria, resíduos industriais e outros.

Esses elementos podem ser incorporados ao solo das seguintes formas: adubação mineral, adubação orgânica, utilização de adubos verdes, resíduos industriais e urbanos e resíduos gerados na cadeia produtiva de açúcar e álcool. Para o nitrogênio existe, ainda, a entrada representada pela fixação biológica. Para uma boa produtividade é necessário que os nutrientes estejam em formas disponíveis e em teores adequados. Deficiências e excessos são prejudiciais.  

Existem algumas ferramentas para saber se o solo tem condições de fornecer todos os nutrientes. A principal delas é a análise do solo. Outras técnicas complementam as informações da análise do solo. São elas: diagnose visual, diagnose foliar, Dris, extração e exportação de nutrientes e expectativa de produtividade.