1840年，德国科学家李比希在总结前人研究成果的基础上，批判了腐质营养学说，提出了矿质营养学说。
化肥之父李比希
养分归还学说其定义为“植物从土壤中吸收养分，每次收获必从土壤中带走某些养分，使土壤中养分减少，土壤贫化。要维持地力和作物产量，就要归还植物带走的养分”。
种植农作物每年带走大量的土壤养分，土壤虽是个巨大的养分库，但并不是取之不尽的，必须通过施肥的方式，把某些作物带走的养分“归还”于土壤，才能保持土壤有足够的养分供应容量和强度。
李比希根据自己创立的矿质营养学说，成功地制造了一些化学肥料以后，为了保证最有效地利用这些肥料，他在实验的基础上，又进一步提出了最小养分律。
最小养分律可用装水木桶来形象的解释。以木板表示作物生长所需要的多种养分，木板的长短表示某种养分的相对供应量，最大盛水量表示产量，很显然，盛水量决定于最短木板的高度。要增加盛水量，必须首先增加最短木板的高度。
木桶原理
它的内容是：作物产量受数量最小的养分所控制，产量的高低随着这种养分的多少而变化，所谓最小养分就是指土壤当中最缺乏的那一种营养元素，作物为了生长必须要吸收各种养分，但是决定作物产量的却是土壤中那个相对含量最小的有效植物生长因子，产量在一定限度内随着这个因素的增减而相对变化，因而无视这个限制因素的存在，即使继续增加其它营养成分也难以再提高作物的产量。
通过木桶原理我们知道，要提高作物产量，必须首先找到影响产量的最小养分，才能有针对性的采取措施。
李比希矿质营养学说的创立为化肥工业的兴起奠定了理论基础，也为解决世界粮食问题和提高人们的生活水平做出了巨大贡献。1843年，第一种化学肥料——过磷酸钙在英国诞生.1861年，德国首次开采钾盐矿。
钾盐矿
1907年，意大利生产了石灰氮。在近一个半世纪中，全世界已生产和使用了数十种含有单一或两种以上植物必需营养元素的化肥，为世界农业做出了重大贡献。 我国使用化肥的历史始于1901年，台湾省从日本引进了肥田粉(硫酸铵即氮肥)用在甘蔗田里，距今也有100多年的历史。就世界范围讲，德国的“哈伯——博施”开发的合成氨工艺于1913年实现工业化后，氮肥工业进入了新的纪元。随着工业的发展和技术的进步，合成氨绝大部分用来生产氮肥。氮肥在化肥领域中所占比重最大，对农业产量的影响也最大。据联合国粮农组织统计，1950年-1970年，世界粮食增产近一倍，其中因扩大播种面积面增产的粮食占22％，提高单位面积产量增产的粮食占78％。在提高的单产中，施用化肥的作用占40%-60%.
硫酸铵颗粒
我国每年以大量化肥投入农田，主要是以氮、磷两大营养元素为主，而钾素和微量养分元素归还不足。所以近年来各种微量元素肥销量急剧增加。农民对于补充钾肥和微量元素肥提高了认识。
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