知。Thoephrastus曾提出混合不同的土壤作为“加入精华，纠正缺陷”的办法。这一措施在几个方面有益。将肥沃土壤加在贫瘠的土壤上会提高后者肥力，混合土壤可为一些田块豆科植物的种子提供更好的接种条件。另外，将细质地土壤混入粗质地土壤中可改善被处理土壤的水-气关系。
对泥灰的价值也有认识。早年埃琴纳岛（Aegina）的居民挖出泥灰施于土壤。罗马人从希腊人和高卢人那里学得这种技术，将各种石灰物质分类，指明某种适于施用在粮食作物上，而另一种可能适用于草地。Pliny（普林尼，公元62~113年，罗马作家-译者注）指出，石灰应在地面上薄薄撒一层，一次施用“即使管不了50年也足以维持多年”。Columella也推荐在砾质土上施用泥灰并将厚厚的石灰性土壤掺在其中。
圣经上提到犹太人烧刺木丛和灌木丛时记载了草木灰的价值，Xenophon（赞诺芬，公元4世纪希腊历史学家和随笔作家-译者注）和 Virgil都报道过烧秸秆可以去除杂草。Cato（加图，罗马政治家-译者注）劝告葡萄种植者就地烧掉修剪的枝条后把灰翻入土壤用来肥田。Pliny描述了施用石灰窑的石灰对橄榄林特别有益。一些农民焚烧粪肥后将灰施于土壤。Columella也提到在低地土壤上撒草木灰或石灰用来中和酸性。
Theophrastus和Pliny都提到了硝石（即硝酸钾）对植物是一种有用的肥料，圣经中《路加福音》也曾将提到这一点。Theophrastus还提到过卤水。很明显，由于认识到棕榈大量需要这种盐，所以早期
的农民把卤水浇在树根周围。
Virgil曾描述了关于今天被称为容重的土壤性质。关于测定这种性质的方法，他建议如下：首先应该用眼选出一块地方，然后挖个深坑直到硬底，再将这些土填回坑里，用脚踩平土面。如果挖出的土填不满这个坑，该土壤就是疏松土壤，适合放牧和种植高产葡萄；如果填满后土仍有剩余，就是紧实土壤，可能有粘实土块和僵硬田埂，第一次犁地要用壮实的公牛。
但是，含盐的土壤尝上去很苦，玉米从来长不好，这就证明了这种影响。从烟熏的屋顶上取一些编织紧密的枝条和压酒滤网，其上放些有问题的土壤和一些甘甜的泉水，向下压直到水满到边上，保证水都压出来使每滴水都通过枝条。味道会清楚地揭示结果，其苦味的感觉会扭曲品尝者的脸庞。
许多早期的作者相信（现在许多人也这样认为），土壤颜色是其肥力的一个指标。普遍认为，黑色土壤肥沃，而浅色或灰色的土壤不肥沃。Columella不同意这一观点，他指出，黑色沼泽土不肥沃而利比亚的浅色土壤肥力甚高。他认为，诸如结构、质地和酸度是评价土壤肥力更好的指标。
1.1.1.2 19世纪以前对土壤肥力的认识
进入17世纪前后，Francis Bacon（培根，1561~1624）提出主要植物营养是水。他认为，土壤的主要作用是使作物直立、保护其不受冻热危害，而且每种植物从土壤中吸收其本身特殊需要的物质。他还坚持认为，在土壤连续生产同一类植物会因这种植物的特殊需要使土
壤贫瘠。
同一时期，佛兰芒的医生和化学家Jan Baptist van Helmont（赫尔蒙特，1577~1644）报道了一项试验结果。他认为，这项试验证明水是惟一的植物养分。虽然。van Helmont的研究其结论是错误的，但对我们的知识实际上有很大贡献。它促进了后来的研究，而这些研究的结果使我们对植物营养有了更好的了解。
数年后，van Helmont的工作被著名的英格兰科学家Robert Boyle（波义耳，1672~1691）所重复。他根据所做的植株样本化学分析结果，指出植物中含有盐类、酒精、土和油，这些都是由水生成的。 大约在1700年进行了一项杰出的研究，使农业科学研究前进了一大步。一位名叫John Woodward且熟知Boyle和van Helmont工作的英国人在收集的雨水、河水、污水和污水加花园土等许多来源的水中种植的留兰香。他自始至终仔细测量试验中植物蒸腾的水量并记录试验前后植株的质量。他发现留兰香的生长与水中杂质量成正比，所以认为土壤物质或土而不是水，才是植物生长的要素。虽然他的结论从整体上讲是错误的，但这代表了知识的进步，其试验技术比先前使用的技术先进得多
Arthur Young（1741~1820）是18世纪英国最著名的农学家之一。他做了许多盆栽试验来寻找提高作物产量的物质，他在砂土上种大麦，施用的物质有木炭、鲸油、禽粪、葡萄酒、硝石、火药、沥青、牡蛎壳和许多其他物质。其中一些物质促进植物生长，其余的则不然。Young是一位多产作家，他出版了一部《农业年刊》（Annuals of
Agriculture），有46卷，很受重视，并对英国农业影响相当大。 17世纪和18世纪许多农业著作反映了植物由一种物质组成的思想，此时的大多数研究人员寻找这种植物要素。大约1775年，Francis Home指出，这种要素可能不只一种，而是多种，其中有空气、水、盐类、油和固定态的火。Home认为农业问题的实质是植物营养。他做盆栽试验并测量不同物质对植物生长的影响，还做植株材料的化学分析。他的研究被认为是科学农业进程中宝贵的阶石。
Priesley（普利斯特里）对氧的发现是提示植物生命之迷中许多其他发现的关键。Jan Ingenhousz（1730~1799）指出，有光线时空气变得纯净，黑暗时不纯净。与这一发现的同时，瑞士自然哲学家和历史学家Jean Denebier（1742~1809）指出，van Helmont的柳枝增加的质量来自空气。
1.1.1.3 19世纪后土壤肥力研究
这些发现激发了Theodore de Saussure思考，他父亲熟知Senebier的研究，而他攻克了Senebier研究过的两个难题，即空气对植物的影响和植物中盐分的来源。结果de Saussure可以演示植物吸收氧气和放出二氧化碳这一呼吸作用的中心问题。而且，他还发现在光照条件下植物会吸收二氧化碳放出氧气。然而，若置植物于无二氧化碳的环境中必然会死亡。
De Saussure总结出土壤只提供植物所需养分的一小部分，但他指出土壤确实既供应灰分也供应氮。他有效地消除了植物自发制造钾碱的观念，还进一步指出植物根系不是仅起个过滤器的作用。反之，
膜有渗透选择性，使水分比盐类更快地进入植物体。他还指出，植物对盐分吸收量不同，不同植物的组成也不同，而是依土壤性质和植物发育阶段的不同而异。
De Saussure关于植物中的碳来自空气的结论没有很快得到同事们的承认。大约在1813年，Humphry Davy爵士出版了《农业化学元素》（The Elements of Agricultural Chemistry）一书，颇有影响。他认为，虽然一些植物可以从空气中接受碳，但主要部分还是通过根吸收进来。Davy执着地坚信于这一点，竟建议用油作肥料，因其中含碳和氢较多。
19世纪中叶到20世纪初是人类认识植物营养和作物施肥的大发展时期。当时做出突出贡献的是一位到过许多地方的法国化学家Jean Baptiste Boussingault（1802~1882），他在阿尔萨斯建立了一个农场做田间小区试验。Boussingault把de Saussure的精确称量和分析技术用于小区施肥措施和作物收获。他坚持做收支平衡表，从表中能看出各种植物养分元素有多少来自降雨、土壤和空气。在不同生育期分析作物组分，确信最好的轮作是除施用有机肥外能生产最多的有机质的轮作方式。Boussingault被一些人尊为田间小区试验法之父。
德国化学家李比希（Justus von Liebig，1830~1873）非常有效地揭示了腐殖质的奥秘。他在著名的科学会议上提交的论文极大地震撼了当时的保守思想。自此，只有少数科学家敢于提出植物中的碳来自二氧化碳以外的任何碳源。李比希做了如下陈述： (a)植物中大多数碳来自大气中的二氧化碳；