作为德国著名的化学家，李比希最为人熟知的是他“有机化学奠基者”的美誉，但实际上，李比希可以说是化学领域的全才，他不仅开创了有机化学领域，还在分析化学上贡献卓越，创制了李比希燃烧法，他也被誉为“农业化学之父”，著有《化学在农业和生理学上的应用》一书，他补偿学说的提出以及化肥的引入极大地促进了农业的发展。但他的农业化学思想与理论并不是万全的，在当时的学界也有很大的争议。因此分析探讨李比希的农业化学理论，也对当今学术研究与实践有指导意义。

一、李比希之前的农业科学

在《化学在农业和生理学上的应用》一书第七版序言中，李比希谈到在农学上“科学理论和实践之间没有建立任何联系。”[1]他认为农民多受限于自身的经验，并没有意识到一些农业方法的改进是正确认识的指导所致，没有将实际情况与科学理论联系起来，反而认为科学理论会影响他们的正常农业生产。于是学术研究与实践产生脱节。

农民不认同科学理论，而当时主流的农业理论也存在诸多问题。当时农学届流行的是有机质或腐殖质说，认为植物的生长所需直接来自土壤中的有机质或腐殖质，这种观点的出现归因于当时主流的生命力学说，即认为有机物与无机物之间无法相互转化，自然界中存在有机物的直接循环，因此认为植物直接从土壤中汲取有机质。“腐殖质学说”虽然一定程度上解释了作物生长规律，但其理解仍旧处于非常表面和粗浅的阶段，也没有认识到植物的光合作用。在这样的观念的引导下，很长一段时间农业上的主要肥料都是粪肥，但是进入十八世纪后，随着人口的快速增加，对于粮食的需求愈加扩张，农民发现土壤的肥力大不如前，用粪肥难以将土壤的肥力恢复到原先的状态。正是在这样的情形下，李比希提出了补偿学说。

二、李比希的补偿学说

补偿学说的基本内容是，植物从土壤和大气中吸取无机物养料，合成有机物，通过动植物排泄物和动植物本身的腐解过程，归还给土壤和大气。在《化学在农业和生理学上的应用》中李比希提到植物有机体是供给人类和别的动物以维持其生存发育的基本的资料，而植物自身的养料，来自于无机物。

人们很早就发现在植物的灰分中有各种元素的存在，但并没有证据说明这些元素是作为营养元素被植物吸收。在书中，他有对于植物中碳、氮、磷等元素的来源的描述。当时公认的碳的来源是沙苏尔的学说，即认为栽培植物和野生植物不同，是直接汲取土壤中的有机质。然而李比希从自然规律、生物与自然界的联系的角度驳斥了沙苏尔的理论，因为假如按照这样的理论，植物不从空气中获取碳，而是与土壤进行碳的交换，那么空气中的二氧化碳含量会不断提高以致不适合动物生存，但实际上并没有这样的情况发生，并且植物在没有腐殖质的土壤中也能生长，土壤中的碳素随着耕种的推进还逐年丰富，由此他认为植物中的碳来自空气中的二氧化碳。而关于氮的来源，他认为植物中氮来自于氨，这是建立在他对于动物机体腐解的研究上，他发现动物在食物中摄取的氮大多以尿素的形式排出，而尿素又回很快转化为碳酸铵，在此之前，普遍的观点是氨仅作为空气、土壤中有机质的溶剂。

补偿学说中的很多内容构建在李比希对于动物的研究上，他认为，磷对于人类大脑和骨骼的形成，碱和铁对于血液的形成有重要作用，因此植物作为人畜的食物，在它们的灰分中应该有这些元素，由此可推测，这些对动物有机体生活过程至关重要的元素，也对于植物生长过程至关重要。

补偿学说一个重大的应用是在化肥的研制上。1828年维勒就首次人工合成了尿素，但当时并未认识到尿素可以作为化肥，因此没有广泛应用。也是直到李比希的补偿学说提出，才奠定了化肥发明与应用的基石，其后，各种化肥陆续被发明，李比希自己也在1850年发明钾肥。

早先没有化肥的时候，农民使用植物灰分或者动物粪便等提升土壤肥力，然而因为对于植物吸收元素认识的不充分，并未真正理解肥料作用的原理，而李比希根据自己的补偿学说，认为针对土地中各种不同元素的含量，要因地制宜地施化学肥料，将土壤的肥力恢复到最初的状态。在《化学在农业和生理学上的应用》中他描述了自己试验化肥的过程，他在肥料中加入磷酸、钾素、硫酸、铵盐，并没有加含硅的化合物，因为含硅的植物秸秆都直接被归还到田地中了，这也是他补偿学说的体现。然而起先他的化肥效果并不好，这是因为他考虑到雨水对于化肥的冲刷作用，就使用了难溶的化合物，但他忽略了无机物只有在溶液中才能被吸收，而土壤对于这些溶液是有一定的保持作用的，这在他之后的实验中被修正，由此大大推动了化肥的研究与应用。

三、李比希农业理论的局限性

李比希在农学上可谓首开先河，大胆提出了与当时流行的“腐殖质学说”相反的“补偿学说”。但他的学说也并非完美，现在看来存在一定局限性。

首先李比希理论的实践支撑非常缺乏。《化学在农业和生理学上的应用》中大多数内容都是对于其它科学家研究或者一些自然现象的总结和分析，李比希自身缺乏实践，从该书的序言中，可以推测，李比希本人更注重理论，他曾说过18世纪初以来，“没有一个化学家能献身于化学原理应用于植物的生长上的研究” [1]，然而他又在书中大量援引他人的研究与观点，比如沙苏尔，在书中李比希引用他的观点超过二十次，书中的大多数与农业直接相关的实验都不是出自他之手。实践经验的缺乏也就导致他在之后实践使用化肥时过于理想化，只考虑雨水淋溶作用而忽略了土壤保持的作用，从而错误地采取了使用难溶物作肥料，并且完全按照土壤中元素缺少的量配比肥料，导致最终效果不佳。同时他在对于补偿学说的论证中大量使用动物研究和自然规律为论据，虽然有一定科学依据，但并不完全充分可靠。

其次，李比希对于植物中氮的来源认识不准确。氮大多以游离态的氮气在空气中存在，自然条件下，主要通过生物固氮和电离固氮转化为氨，从而能够被植物吸收，其中，生物固氮，例如通过一些和豆科植物共生的根瘤菌，是自然固氮的主要方式。而李比希认为空气中本来就存在氨气，这些氨会吸附在物体表面，从而能够被植物吸收，因此他认为所谓大豆可以固氮的理论是没有意义的，因为空气中本来就含有氨气。这样的观点还导致他在实验化肥初期使用铵盐，造成作物增产不理想，其后他认识到自己的错误，才在化肥中加入含氮化合物。

尽管理论有局限性，但在当时的学界，李比希的理论已经是非常科学且先进的，相比其它的学说更接近真实的情况，因此不能以偏概全，遮蔽李比希的贡献。

李比希的农业理论以补偿学说为代表，对于之后的化肥研究与应用和农业科学的发展都有重要的影响。马克思评价李比希的不朽功绩之一，是从自然科学的观点出发，阐明了现代农业的消极方面[2]。其中李比希的“最小养分率”，即认为作物的生长情况由土壤中含量最低的营养元素决定，和对于轮作换茬制的推崇，至今对农业生产还有指导意义。同时从李比希农业理论提出的过程，可以总结，科学的演进是螺旋上升的，是一个逐步修正的过程，其中依赖实践与理论的共同作用，也需要突破桎梏的胆识。

参考文献：

[1]（德）李比希（J.V.Liebig）著；刘更另译.化学在农业和生理学上的应用[M].北京：农业出版社.1983.

[2] 董恺忱.李比希的农学思想[J].世界农业,1981(09):21-27.

[3] 姜云奎.农业化学之父——李比希的科学思想探究[J].中国科技信息,2006(06):111-112.