Показав, что истощение почвы различными элементами питания идет неравномерно, Ю. Либих сформулировал «закон минимума», по которому высота урожая зависит от количества минимального (т. е. наиболее недостающего) фактора. Например, если при выращивании кукурузы недостает азота или цинка, то сколько бы ни вносили фосфора, калия и других элементов, они не смогут поднять урожай.
Ю. Либих привлек внимание к изучению вопросов круговорота веществ и баланса элементов минерального питания. В наши дни эти проблемы являются основными и с точки зрения агрохимии, и с точки зрения охраны окружающей среды.
Работы Ю. Либиха принесли большую пользу, однако его взгляды не были лишены некоторых ошибок. Так, Ю Либих считал, что растения получают достаточное количество азота с осадками из атмосферы. Обогащение почвы азотом бобовыми растениями Ю. Либих объяснял тем, что они за долгий период роста поглощают больше аммиака из воздуха и больше поглощают азота, поступающего с осадками.
Мнение Ю. Либиха о том, что зольные вещества важны, а об азоте можно не беспокоиться, опроверглось многовековой практикой удобрения полей навозом.
Важное значение для развития теории минерального питания
имели опыты с выращиванием растений на бесплодных средах (воде или песке) при введении необходимых питательных веществ в виде минеральных солей. В 1858 г. Кноп и Сакс сумели довести растения при выращивании на искусственных питательных средах с использованием минеральных солей до полного созревания.
Исследования Гельригеля (1886) с бобовыми выявили способность этих культур усваивать молекулярный азот атмосферы с помощью развивающихся на их корнях клубеньковых бактерий.
Опытами с выращиванием растений на питательных смесях из минеральных солей была доказана потребность растений в азоте, фосфоре, калии, кальции, магнии, сере, а в последующем — в отдельных микроэлементах, показаны равноценность и незаменимость каждого из элементов минерального питания для растений.
Параллельно с развитием теории питания растений в сельском хозяйстве начинается применение минеральных удобрений. В середине XIX в. в практику сельскохозяйственного производства вошли два минеральных удобрения: чилийская селитра и суперфосфат В 1865 г. в Стассфурте стали добывать калийные соли.
В России систематические научные исследования в области питания растений и применения удобрений начинаются с 60—70-х годов XIX столетия. Особенно большое значение имели работы А. Н. Энгельгардта, Д. И. Менделеева, П. А. Костычева, К. А. Тимирязева.
Профессор А. Н. Энгельгардт (1832—1893), выдающийся демократический деятель того времени, автор писем «Из деревни» и «Химических основ земледелия», был горячим пропагандистом применения удобрений. А. Н. Энгельгардтом были выполнены работы по использованию фосфоритной муки в качестве фосфорных удобрений в Смоленской губернии. Важное значение А. Н. Энгельгардт придавал зеленому удобрению. Он отмечал, что фосфоритная мука и сидерация — средства для приведения в культурное состояние громадных масс северных земель. А. Н. Энгельгардт был активным сторонником и пропагандистом применения известкования и минеральных удобрений в сочетании с органическими удобрениями.
Активно работал в области земледелия русский химик Д. И. Менделеев (1834—1907). Он создал опытные станции по изучению действия удобрений в Петербургской, Московской, Смоленской и Симбирской губерниях. Выступая за создание научных основ отечественной агрономии, он считал необходимым проводить опыты с применением искусственных удобрений. В то же время Д. И. Менделеев — сторонник всестороннего подхода к повышению продуктивности земледелия. Он писал: «Я восстаю против тех, кто печатно и устно проповедует, что все дело в удобрении, что, хорошо удабривая, можно и кое-как пахать».
Д. И Менделеев провел первые полевые опыты по улучшению эффективности удобрений в различных районах страны, т. е. заложил основы Географической сети полевых опытов для выяснения закономерностей в действии удобрений по почвенно-климатическим зонам.
В 1884 г. вышла в свет книга одного из основоположников русской агрономической науки П. А. Костычева «Учение об удобрении», в которой он критиковал «теорию полного возврата», выдвинутую Ю Либихом. П.А. Костычев отмечал, что плодородие почвы зависит не только от количества в ней питательных веществ, но и от структуры почвы и других ее физических свойств. Структуру почвы он связывал с накоплением перегноя Им выполнены работы по характеристике фосфатного режима почв.