1840年，德國科學家李比希在總結前人研究成果的基礎上，批判了腐質營養學說，提出了礦質營養學說。
化肥之父李比希
養分歸還學說其定義為“植物從土壤中吸收養分，每次收穫必從土壤中帶走某些養分，使土壤中養分減少，土壤貧化。要維持地力和作物產量，就要歸還植物帶走的養分”。
種植農作物每年帶走大量的土壤養分，土壤雖是個巨大的養分庫，但並不是取之不盡的，必須通過施肥的方式，把某些作物帶走的養分“歸還”於土壤，才能保持土壤有足夠的養分供應容量和強度。
李比希根據自己創立的礦質營養學說，成功地製造了一些化學肥料以後，為了保證最有效地利用這些肥料，他在實驗的基礎上，又進一步提出了最小養分律。
最小養分律可用裝水木桶來形象的解釋。以木板表示作物生長所需要的多種養分，木板的長短表示某種養分的相對供應量，最大盛水量表示產量，很顯然，盛水量決定於最短木板的高度。要增加盛水量，必須首先增加最短木板的高度。
木桶原理
它的內容是：作物產量受數量最小的養分所控制，產量的高低隨著這種養分的多少而變化，所謂最小養分就是指土壤當中最缺乏的那一種營養元素，作物為了生長必須要吸收各種養分，但是決定作物產量的卻是土壤中那個相對含量最小的有效植物生長因子，產量在一定限度內隨著這個因素的增減而相對變化，因而無視這個限制因素的存在，即使繼續增加其它營養成分也難以再提高作物的產量。
通過木桶原理我們知道，要提高作物產量，必須首先找到影響產量的最小養分，才能有針對性的採取措施。
李比希礦質營養學說的創立為化肥工業的興起奠定了理論基礎，也為解決世界糧食問題和提高人們的生活水平做出了巨大貢獻。1843年，第一種化學肥料——過磷酸鈣在英國誕生.1861年，德國首次開採鉀鹽礦。
鉀鹽礦
1907年，意大利生產了石灰氮。在近一個半世紀中，全世界已生產和使用了數十種含有單一或兩種以上植物必需營養元素的化肥，為世界農業做出了重大貢獻。 我國使用化肥的歷史始於1901年，臺灣省從日本引進了肥田粉(硫酸銨即氮肥)用在甘蔗田裡，距今也有100多年的歷史。就世界範圍講，德國的“哈伯——博施”開發的合成氨工藝於1913年實現工業化後，氮肥工業進入了新的紀元。隨著工業的發展和技術的進步，合成氨絕大部分用來生產氮肥。氮肥在化肥領域中所佔比重最大，對農業產量的影響也最大。據聯合國糧農組織統計，1950年-1970年，世界糧食增產近一倍，其中因擴大播種面積面增產的糧食佔22％，提高單位面積產量增產的糧食佔78％。在提高的單產中，施用化肥的作用佔40%-60%.
硫酸銨顆粒
我國每年以大量化肥投入農田，主要是以氮、磷兩大營養元素為主，而鉀素和微量養分元素歸還不足。所以近年來各種微量元素肥銷量急劇增加。農民對於補充鉀肥和微量元素肥提高了認識。
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