现在我们当然都知道，施用氮、磷、钾化肥可以使农作物增产。可是，在150多年前的德国，能认识到这一点的人可不多。那时，农民种地只使用土杂肥，天长日久，地力逐渐下降，农民的收成越来越少，生活也越来越贫困了。富有同情心的吉森大学的化学教授尤斯图斯·李比希（1803年～1873年），看到这种情况，万分焦虑。“怎么才能使农业增产呢？”李比希苦苦思索着，“看来光靠土杂肥不行，应该闯出条新路来。”那时，李比希也像大家一样，不知道用氮、磷、钾化肥可以增产。但他作为一个化学家，敏锐地考虑到：“应该研究分析一下土杂肥的化学成分，它们凭什么能使农作物增产的？”他首先研究了前人对植物营养之谜的探索成果，搞明白土杂肥中确实含有植物生长所必需的化学物质，如氮、磷、钾等，不过含量有限。
“能不能把植物生长所必需的这些化学物质直接施入土中，以增加土壤的肥力，使农作物增产呢？”李比希的脑海里猛然闪现出这么个念头，这可是一个大胆的设想！
光凭脑子想是不行的，关在实验室里做实验，也解决不了问题。于是，教授亲临田间地头，把化学从实验室里请了出来，在一块不毛之地做起了施用无机盐类的实地实验来。
李比希带领他的工人们，将试验田分为几个地段，分别施入不等量、不同品种的无机盐类，精心地照看庄稼，一丝不苟地做下详细记录，进行分析、比较。辛勤的劳动，使李比希获得了珍贵的第一手资料，比如，同一种药品，由于用量的不同，效果就不同。用量适中，庄稼根肥苗壮，枝叶茂盛，果实丰满；用量不当（或多或少），庄稼就会茎萎叶黄，甚至枯死绝收。而不同的药品，有的能促进农作物的生长，确有增产的效果；有的反倒对农作物生长不利，甚至起破坏作用。
1840年，李比希将他田间实验所得的启发写成了一部书《有机化学在农业和生理学中的应用》。该书一问世，便引起了国内外的强烈反响，特别是受到农民和庄园主们的热烈欢迎，成了供不应求的抢手货。因为长期困扰着人们的土壤肥力问题，如今终于第一次由李比希作出了科学论证。
李比希告诉人们，植物生长不仅仅需要碳、氢、氧、氮，还需要磷和钾，以及少量的硫、钙、铁、锰、硅等多种元素。植物吸收所有元素的惟一来源，就是土壤。为了不使土壤逐步贫瘠，造成农作物减产，仅靠农家肥、草木灰是远远不够的，必须使用人造肥料，尤其是磷肥和钾肥。于是，李比希又开始转入人造化肥的研制工作。这是人类第一次有意识地制造化肥的尝试。
李比希经过反反复复的试验，终于研制成一种优于碳酸钾（碳酸钾极易溶于水，肥效虽快却难维持）的颗粒状新化肥。施用后，增产效果显著。李比希因此获得生产此种化肥的专利。
李比希率先把化学应用于农业生产，提出了植物的矿质营养学说，确定了恢复土壤肥力的施肥法化学原理。他的研究和实践开拓了农业化学这一崭新领域，开创了农业生产中施用人造化肥的新时代。李比希也因此作为农业化学的奠基人而载入史册。