Точными химическими опытами Либих доказал, что в состав всех растений входят десять основных элементов: углерод, кислород, водород, сера, железо, кальций, магний, азот, калий и фосфор. Первыми тремя элементами в достатке снабжают атмосфера и вода: углекислота обеспечивает растения углеродом, а вода — кислородом и водородом. Остальные элементы, минеральные, поставляет земля. Анализы почвы убедили Либиха, что она может в достатке дать растениям все нужные элементы, кроме азота, фосфора, калия. И был сделан правильный вывод, который вроде бы напрашивался сам собой, но никем ранее не был ни четко осознан, ни методически «чисто» доказан, ни недвусмысленно высказан: для поддержания плодородия почвы надо постоянно вносить в нее эти элементы — причем столько, сколько она теряет, «выдавая» сельскохозяйственную продукцию.

Доказательство необходимости возвращения полям утраченных ими минеральных веществ, а следовательно, производства и применения минеральных удобрений — главная заслуга Либиха. Существовавшую в его время систему земледелия он называл «системой грабежа» и приводил яркие примеры: «Действия земледелия, основанного на грабеже, нигде не были так очевидны, как в Америке, где первые колонисты в Канаде, в штате Нью-Йорк, в Пенсильвании, Виргинии, Мэриленде и т. д. находили пространства земли, доставлявшие вследствие одной вспашки и после того много лет подряд постоянные урожаи пшеницы и табака, причем земледельцу вовсе не нужно было думать о возвращении полям того, что он у них отнимал в составе хлеба и табачных листьев.

Все мы знаем, что стало с этими полями. Менее чем в течение двух поколений эти столь богатые нивы были превращены в пустыни, и во многих районах они были приведены в такое состояние, что даже после оставления их под пар в течение целого столетия они уже не давали более вознаграждающих урожаев зерновых».

Увы, такая порочная система земледелия и сейчас еще практикуется во многих районах Земли, где минеральные удобрения из-за их высокой стоимости недоступны миллионам мелких единоличных крестьянских хозяйств. Между тем уже земледельцы древности знали, что поля нужно удобрять.

В XIX веке на помощь практике пришла теория, объяснившая, как биогенный, то есть вызванный живыми существами, круговорот элементов осуществляется в природе. Оказалось, что растения лишь одно из звеньев в этом сложном механизме: они обеспечивают синтез органических веществ, избирательное накопление отдельных элементов. Основным потребителем живых тканей растений и части их мертвых остатков выступают животные, а трупы животных и значительную долю остатков растений перерабатывают микробы, доводя разложение до простейших химических соединений и возвращая почве то, что когда-то поглотили растения. Так совершается биологический, или биогенный, круговорот вещества.