Между морфологическими признаками листьев (окраска, расположение, длина, площадь, масса), изменением химического состава органов, тканей и интенсивностью биохимических процессов в них существует тесная связь. Первыми по времени происходят химические изменения, поэтому они могут быть физиологической основой листовой диагностики (табл. 20). Для этого определяют так называемые «критические» уровни содержания элементов минерального питания в листьях и их оптимальное соотношение.
Под «критическим» уровнем понимается такая концентрация элементов минерального питания в растении, его органах и тканях, которая в данных условиях уже не дает прибавки урожая и является оптимальной. Например, для черноземов Омской области установлены «критические» уровни питания яровой пшеницы, которым соответствует содержание в листьях в конце цветения: N — 2,6 — 3%; Р2О5 — 0,52—0,6; К2О — 2,8 — 3%. Наблюдается прямая зависимость между содержанием общего азота в верхних листьях в фазе цветения и содержанием общего азота в зерне (Н. К. Болдырев).
Существуют полевые лаборатории для качественного тканевого анализа (по цветным реакциям выжатого сока) потребности растений в азоте, фосфоре, калии, магнии и хлоре (сумка К. П. Магницкого, прибор Г. С. Давтяна и др.). В. В. Церлииг разработан экспресс-метод анализа срезов свежевзятых черешков, стеблей и других органов на содержание в растении нитратов, ортофосфатов и калия и на основе его создан полевой прибор.
| Элемент | Симптомы |
| Азот | Бледно-зеленая окраска и пожелтение листьев, слабый рост растений и раннее опадание листьев, пониженное кущение злаков |
| Фосфор | Гемно-зеленая, голубоватая окраска листьев, появление красных, пурпурных оттенков; темный, иногда почти черный цвет листьев при засыхании |
| Калий | Пожелтение или побурение, отмирание ткани либо закручивание книзу по краям — краевой запал листьев; морщинистость листьев |
| Кальций | Повреждение и отмирание верхушечных почек и корней |
| Сера | Бледно-зеленая окраска листьев без отмирания их |
| Магний | Посветление листьев, связанное с недостаточным образованием хлорофилла; изменение окраски листьев из зеленой в желтую, красную, фиолетовую у краев и между жилками |
| Железо | Появление равномерного хлороза между жилками листа, бледно-зеленая и желтая окраска листьев без отмирания ткани |
| Бор | Отмирание верхушечных почек, корешков и листьев; отсутствие цветения; опадание листьев |
| Медь | Хлороз и побеление кончиков листьев, пустозерность |