O manejo da fertilidade do solo, envolvendo correção da acidez e adubação, é um fator determinante da produtividade das culturas. Entretanto, o emprego de fertilizantes e corretivos deve ser criterioso e equilibrado, considerando que o uso do solo deve ser feito de forma a manter sua fertilidade em equilíbrio com o meio ambiente.

A cana-de-açúcar apresenta sistema radicular diferenciado de outras culturas, uma vez que, não havendo impedimentos físicos ou químicos, atinge camadas profundas do solo. Facilitar o crescimento das raízes em profundidade contribui para o aumento da produtividade da cultura, já que aumenta o volume de solo explorado para a retirada de água e nutrientes. 

O uso de corretivos é fundamental para a melhoria da fertilidade do solo e dos ambientes de produção para a cana-de-açúcar. Considera-se como práticas corretivas o uso do calcário para corrigir a acidez, o uso do gesso para diminuir a atividade do alumínio e acrescentar cálcio em profundidade, e a fosfatagem, que adiciona fósforo em área total para aumentar o teor de fósforo em solos muito pobres deste elemento.

A correção da acidez do solo tem efeitos diretos e indiretos sobre as plantas, alterando características do solo, como:

Efeitos indiretos dizem respeito ao aumento do sistema radicular das plantas em função da melhoria da fertilidade e do aumento do cálcio, maior produtividade em função da maior disponibilidade de nutrientes, melhoria nas características físicas e biológicas do solo.

Para a cana-de-açúcar, a calagem tem possibilitado uma maior longevidade do canavial (em geral um corte a mais do que seria possível sem a calagem). A adubação da cultura visa adicionar os nutrientes necessários em quantidades suficientes para garantir a máxima produtividade econômica. É importante subtrair no cálculo dos nutrientes necessários as quantias que serão fornecidas pelo solo, de acordo com a relação abaixo:

Adubação = ( nutriente requerido pela planta - nutriente fornecido pelo solo ). F

F é o fator de aproveitamento do fertilizante, que corrige as perdas sofridas nos processos existentes entre a aplicação e a absorção do nutriente pelas plantas.

O primeiro passo no planejamento da adubação é saber quais nutrientes são necessários para o bom desenvolvimento da cana-de-açúcar. Os elementos químicos encontrados em maiores concentrações são o carbono, o hidrogênio e o oxigênio, sendo que estes elementos são adquiridos do ar e da água, pelos processos de fotossíntese.

Os minerais obtidos do solo em maior quantidade (gramas por quilo de matéria vegetal produzida) em qualquer cultura agrícola são chamados de macronutrientes, divididos em:

Primários ou nobres: Nitrogênio (N), Fosfóro (P) e Potássio (K).

Secundários: Cálcio (Ca), Magnésio (Mg) e Enxofre (S).

Os nutrientes minerais exigidos em menores quantidades (miligramas ou microgramas por quilo de matéria vegetal produzida) são os micronutrientes:

Boro (B), Cloro (Cl), Cobre (Cu), Ferro (Fe), Manganês (Mn), Molibdênio (Mo), Níquel (Ni) e Zinco (Z).  

A época da adubação é muito importante para o aproveitamento do fertilizante, levando-se em consideração o estágio da cultura, o comportamento do elemento no solo e a idade do canavial (cana-planta e cana-soca).

Os fertilizantes e corretivos podem ser classificados como os insumos de maior importância para a produção de cana-de-açúcar, devido à capacidade que estes têm de influenciar a produtividade da cultura. 

Na adubação mineral com NPK, em geral, o nitrogênio é o nutriente que as plantas necessitam em maior quantidade. Entretanto, na cultura da cana-de-açúcar, o potássio é requerido em quantidades maiores do que o nitrogênio, elemento que faz parte de muitos compostos, sobretudo das proteínas, e é constituinte da clorofila, ácidos orgânicos e hormônios vegetais. O canavial bem nutrido em nitrogênio apresenta-se verde e exuberante, uma vez que este nutriente estimula a brotação, o enraizamento e o desenvolvimento de perfilhos. 

A resposta na produtividade da cana-planta devido à aplicação de nitrogênio é pequena, mas, mesmo assim, são utilizadas entre 30 e 60 quilos de nitrogênio por hectare. Já nas soqueiras, a produtividade é altamente influenciada pela aplicação do nitrogênio, sendo comum a utilização de 80 a 150 quilos por hectare, dependendo do ambiente de produção, da variedade e da idade do canavial. 

O fósforo, por sua vez, é o nutriente que as plantas requerem em menor quantidade. Apesar disso, é um dos elementos aplicados em maiores quantidades nos solos brasileiros, devido à sua baixa disponibilidade natural e grande afinidade da fração mineral do solo por este elemento, o que se torna um dos fatores mais limitantes da produção em solos tropicais. Com isso, a adubação fosfatada é imprescindível para a otimização da produção de diversas culturas, inclusive a cana.

A adubação fosfatada para a cana-de-açúcar é amplamente reconhecida como uma prática eficaz para elevar a produtividade dos canaviais, principalmente nos solos brasileiros, que são, em geral, pobres em fósforo. 

O fósforo faz parte das moléculas de ATP e ADP, participando, portanto, de todos os processos metabólicos que utilizam energia. O elemento também é constituinte de fosfolipídeos e moléculas de DNA e RNA, participando dos processos de divisão celular e transmissão dos caracteres genéticos. Embora o elemento seja um dos macronutrientes menos exigidos pela cana-de-açúcar, as dosagens utilizadas estão entre 100 e 150 quilos de P₂O₅ por hectare, sendo que, geralmente, o fósforo é aplicado uma única vez, no sulco de plantio. Essa dose de fósforo satisfaz, portanto, a necessidade da cultura por cinco anos. 

O potássio estimula a vegetação e o perfilhamento; aumenta o teor de carboidratos, óleos, lipídeos e proteínas; promove o armazenamento de açúcar e amido; ajuda na fixação do nitrogênio; regula a utilização da água e aumenta a resistência à seca, geada e moléstias.

Por apresentar alta resposta na produtividade, o potássio é aplicado em doses altas tanto na cana como nas soqueiras. Doses entre 80 e 150 quilos de K₂O por hectare são utilizadas tanto para a cana-planta como para as soqueiras.