19世紀(jì)初，雖然泰伊爾的腐殖質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說占主導(dǎo)地位，但當(dāng)時的許多科學(xué)家乃至哲學(xué)家仍嘗試通過其他途徑來揭開植物究竟需要什么這個謎。

瑞典哲學(xué)家和歷史學(xué)家塞內(nèi)比埃指出，范埃爾蒙的試驗(yàn)中，柳樹重量增加的原因是由于空氣，而不僅僅是水。索絮爾經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，植物通過呼吸作用吸收氧氣，放出二氧化碳，但在光照條件下，植物可吸收二氧化碳而同時放出氧氣；如果將植物保持在無二7a64e58685e5aeb931333431356130氧化碳的環(huán)境中，它們會死亡。同時指出，土壤供給植物的僅僅是一小部分養(yǎng)料，而且包括灰分和氮素；還認(rèn)為植物根系的作用并非是一種過濾器，而是一種選擇性的滲透膜，水分的進(jìn)入快于鹽類。法國化學(xué)家布森高通過各種田間小區(qū)試驗(yàn)和化學(xué)分析，計(jì)算了從雨水、土壤和空氣中得到的植物營養(yǎng)元素的數(shù)量，分析了作物各生長階段的元素組成，制成了養(yǎng)分平衡表。同時發(fā)現(xiàn)，豆科作物能在土壤中積累氮素，并指出這些氮素來自空氣，進(jìn)而提出了氮素營養(yǎng)學(xué)說；還認(rèn)為植物固定的碳來自空氣，而與有機(jī)肥料中的碳無關(guān)。上述一系列試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論，不僅有力地批駁了腐殖質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說，而且為植物營養(yǎng)和施肥學(xué)科的建立奠定了良好的基礎(chǔ)。1840年，德國科學(xué)家李比希在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上撰寫出版了《化學(xué)在農(nóng)業(yè)和植物生理學(xué)上的應(yīng)用》一書，批判了腐殖質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說，提出了植物的礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說，其主要觀點(diǎn)有：植物不是以腐殖質(zhì)為營養(yǎng)，而是以礦物質(zhì)為營養(yǎng)；進(jìn)入植物體內(nèi)的礦物質(zhì)不是偶然的，而是為植物生長和形成產(chǎn)量所必需的；植物需要10種營養(yǎng)元素，除了碳、氫和氧以外，其他營養(yǎng)元素是植物從土壤中以鹽的形態(tài)吸收的；植物種類不同，對營養(yǎng)的需要量也不同，需要量的多少可通過測定營養(yǎng)正常的植物的組成來確定；對于植物的正常生長來說，多數(shù)土壤所提供的養(yǎng)料是不足的，通過施肥供給養(yǎng)料可以克服土壤養(yǎng)分的缺乏；有機(jī)物質(zhì)（腐殖質(zhì)）的作用在于改良土壤，并通過分解提供礦質(zhì)營養(yǎng)和二氧化碳。李比希還提出了“歸還學(xué)說”和“最小養(yǎng)分律”?！皻w還學(xué)說”認(rèn)為，由于不斷地栽培和收獲作物，攜走了作物從土壤中攝取的礦質(zhì)營養(yǎng)，土壤養(yǎng)分將越來越少，如果不把這些營養(yǎng)歸還給土壤，土壤將變得十分貧瘠。因此必須把作物收獲所帶走的養(yǎng)料全部歸還給土壤。這一論斷為化肥工業(yè)的興起和化學(xué)肥料的施用奠定了理論基礎(chǔ)。“最小養(yǎng)分律”則認(rèn)為，作物產(chǎn)量的高低決定于最小（最缺乏）的營養(yǎng)因子，如果這一因子得不到滿足，即使其他因子充足，作物產(chǎn)量也不可能提高。1858年，克諾普和薩克斯根據(jù)礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說，在用礦質(zhì)鹽類制成的人工營養(yǎng)介質(zhì)上栽培植物完全成熟，證明了礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說的成功。李比希的礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說和布森高的氮素營養(yǎng)學(xué)說的創(chuàng)立，標(biāo)志植物營養(yǎng)與施肥學(xué)科的真正建立，是學(xué)科發(fā)展史上的一大里程碑。19世紀(jì)60年代，薩克斯和克諾普提出了溶液培養(yǎng)的研究方法，使植物必需的10種營養(yǎng)元素得以確定。同期，俄國化學(xué)家門捷列夫通過田間試驗(yàn)，認(rèn)為要根據(jù)土壤肥力合理分配和施用肥料。20世紀(jì)初，高純度化學(xué)藥品被用以配制培養(yǎng)液，到1954年氯被確定為植物必需的微量營養(yǎng)元素為止，公認(rèn)的植物必需營養(yǎng)元素已增至16種，即：碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯（近年又增加了鎳）。與此同時，各種植物必需營養(yǎng)元素對植物的營養(yǎng)作用和生理功能也進(jìn)一步明確；植物必需微量營養(yǎng)元素的發(fā)現(xiàn)，還為許多早期施肥失敗現(xiàn)象和不知名的植物病癥找到了原因。20世紀(jì)20年代，蘇聯(lián)植物生理學(xué)家季米里亞捷夫設(shè)計(jì)出專用于研究植物營養(yǎng)與施肥的植物營養(yǎng)室，并通過研究得出結(jié)論認(rèn)為：肥料是植物營養(yǎng)的源泉，合理施肥能改善植物體內(nèi)的代謝活動和對外界不良環(huán)境的抗性。同期，蘇聯(lián)農(nóng)業(yè)化學(xué)家普里亞尼什尼柯夫以植物與其生活的外界環(huán)境條件相統(tǒng)一為理論基礎(chǔ)，闡述了土壤、肥料和植物三者之間的相互關(guān)系，并強(qiáng)調(diào)指出，通過合理施肥能調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)在植物體內(nèi)和土壤中的變化和作用，改善植物生長發(fā)育的內(nèi)在和外界條件，達(dá)到提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。這一論斷在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，對植物營養(yǎng)與施肥學(xué)科的發(fā)展，尤其是對施肥技術(shù)的發(fā)展以及植物生長因子綜合理論的實(shí)踐仍具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。李比希的礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說為化肥工業(yè)的興起奠定了理論基礎(chǔ)。1843年，第一種人造肥料——過磷酸鈣在英國投產(chǎn)，在此后的約一個半世紀(jì)中，全世界已生產(chǎn)和施用了數(shù)十種含有單一的植物必需營養(yǎng)元素的化肥和含有兩種或兩種以上植物必需營養(yǎng)元素的復(fù)合肥料。尤其是第一次世界大戰(zhàn)以后，化肥的生產(chǎn)量和施用量猛增，作物的產(chǎn)量也大幅度上升。據(jù)FAO（1999）報道，1995年以來全世界化肥的年總施用量已超過1.37億t，其中氮肥（N）8200余萬t，磷肥（P2O5）3300萬t，鉀肥（K2O）2200萬t。隨著植物生理學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)、有機(jī)高分子化學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科與植物營養(yǎng)學(xué)的相互滲透，電子顯微鏡、電子探針、質(zhì)譜、色譜（尤其是高效液相色譜）、核磁共振、同位素示蹤、地理信息系統(tǒng)、電子計(jì)算機(jī)等各項(xiàng)技術(shù)在植物營養(yǎng)與施肥學(xué)科中的應(yīng)用，植物營養(yǎng)與施肥學(xué)科的內(nèi)容日趨廣泛，研究更為深入，并產(chǎn)生了一系列新興的學(xué)科分支，如植物營養(yǎng)遺傳、根際微環(huán)境、植物有機(jī)營養(yǎng)等。植物生長因子綜合理論（包括植物營養(yǎng)與施肥理論）的運(yùn)用，可能在近期內(nèi)實(shí)現(xiàn)一場新的農(nóng)業(yè)革命；遺傳工程（包括植物營養(yǎng)基因工程）在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用將是農(nóng)業(yè)上更大的變革。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡概念的明確和觀點(diǎn)的樹立，進(jìn)一步推動植物營養(yǎng)與施肥學(xué)科在綜合性和宏觀性方面（如養(yǎng)分的循環(huán)與平衡、施肥的環(huán)境效應(yīng)、土壤資源的維護(hù)和改良等）的研究，將為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供可靠的保證。同時，也將使植物營養(yǎng)與施肥學(xué)科的理論體系日趨完善，并發(fā)展成為一門具有現(xiàn)代科技特征的科學(xué)。