Am 18. April 2030 jährt sich zum 150. Mal der Todestag von Justus von Liebig, einem der berühmtesten Chemiker im 19. Jahrhundert.

Justus von Liebig.

Justus Liebig wurde am 12. Mai 1803 in Darmstadt als Sohn eines Farbenhändlers geboren. Schon früh begann er mit Stoffen aus der Farbenhandlung zu experimentieren, wodurch seine Neigung zur Chemie geweckt wurde. Bereits 1819, mit 16 Jahren, begann er ein Chemiestudium in Bonn, wobei sein Lehrer Prof. Karl Kastner (1783 – 1857) schnell sein Talent entdeckte und ihn als Assistent in sein Labor aufnahm. 1821 ging Kastner mit Liebig nach Erlangen. Dort publizierte er drei Arbeiten zu Knallsilber u. a., von denen zwei gemeinsam mit der Arbeit „Über das Verhältnis von Mineralchemie zur Pflanzenchemie“ 1823 als Dissertationsschrift angenommen wurde. Seit 1822 hielt er sich aber bereits in Paris zu einem zweijährigen Studium an der Sorbonne auf, da ihm Großherzog Ludwig I. von Hessen ein Stipendium gewährte. Dort lernte er bei den führenden Professoren Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1850), Louis Jacques Thénard (177 – 1857) und Louis-Nocolas Vauquelin (1763 – 1823) sowie weiteren den neuesten Stand in Lehre und Forschung in der Chemie kennen. Der berühmte deutsche Naturforscher Alexander von Humboldt (1769 – 1859), der in Paris wirkte, lernte Liebig kennen, öffnete ihm alle Türen und schlug dem Hessischen Großherzog vor, Liebig zum Professor zu berufen. So wurde er 1824 mit 21 Jahren außerordentlicher Professor an der Universität Gießen und ein Jahr später bereits ordentlicher Professor für Chemie und Pharmazie. 1826 lernte er den Chemiker Friedrich Wöhler (1800 – 1882) kennen, der 1824 Oxalsäure synthetisiert hatte und dem 1828 die Harnstoffsynthese gelang. Damit bewies er erstmals, dass Stoffe, die in lebenden Organismen vorkamen, auch aus unbelebter Materie hergestellt werden können, folglich dafür keine „Lebenskraft“ erforderlich ist, wie es der Vitalismus lehrte. Er gilt damit als Begründer der organischen Chemie, zu deren Herausbildung auch Liebig einen wichtigen Beitrag leistete. So entwickelten Liebig, Wöhler und Auguste Laurent (1807 – 1853) um 1830 die sogenannte Radikaltheorie über die Zusammensetzung von chemischen Körpern, wobei unter „Radikal“ anders als heute eine kleine Elementgruppe verstanden wurde. Zusammen mit der ebenfalls wesentlich von Liebig entwickelten Elementaranalyse, bei der es um die Feststellung der Elemente in organischen und anorganischen Verbindungen geht, war die Radikaltheorie wichtig für die weitere Entwicklung der organischen Chemie.

Cover „Agriculturchemie“.

1816 hatte Liebig das Jahr ohne Sommer erlebt, nachdem 1815 im heutigen Indonesien der Vulkan Tambora ausgebrochen war. Das Jahr war kalt, es kam zu Überschwemmungen und schlechten Ernten, Hungersnöten, Krankheiten, darunter Pest und Typhus, und Toten. Liebig wurde dadurch und durch weitere Hungersnöte zu seinen Untersuchungen über die Bedingungen des Pflanzenwachstums angeregt, denen er sich vor allem gegen Ende der 30er Jahre widmete.

Er analysierte Pflanzen und Tiere, nachdem er 1837 auf einer Sitzung der British association for the advancement of science den Auftrag erhalten hatte, einen „Bericht über den Zustand unserer Erkenntnisse in der organischen Chemie abzustatten.“ Gleichzeitig schlug er vor, dass er und Jean-Babtiste Dumas (1800 – 1884) aus Paris diesen Bericht gemeinsam erstatten. Die Untersuchungen und die daraus gezogenen Schlussfolgerungen fanden ihren Niederschlag in seinen beiden Werken „Die organische Chemie und ihre Anwendung auf Agricultur und Physiologie“ (1840) und „Die Thierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie“ (1842). Beide Bücher fanden allergrößtes Interesse. Ersteres wurde neunmal aufgelegt, wobei Liebig es immer wieder dem neuen Erkenntnisstand entsprechend verbesserte, und in 34 Sprachen übersetzt.

Das erste Buch, kurz „Agriculturchemie“ genannt, besteht aus zwei Teilen, wobei der erste dem „Prozess der Ernährung der Vegetabilien“, der zweite dem „chemischen Prozess der Gärung, Fäulnis und Verwesung“ gewidmet ist. Nachfolgend sollen wichtige Erkenntnisse aus dem ersten Teil wiedergegeben werden, da sie für die Landwirtschaft besonders wichtig waren, sowie die daraus ergebenden Konsequenzen für die Landwirtschaft sowie Standpunkte von Landwirten und anderen Agrarchemikern dazu.

Als allgemeine Bestandteile der Vegetabilien (Pflanzen, pflanzliche Nahrungsmittel) nennt Liebig zunächst Kohlenstoff, der in Verbindung mit Wasserstoff und Sauerstoff zu Holzfaser, Stärkemehl, Zucker und Gummi wird, bzw. ebenfalls mit diesen Elementen und zusätzlichem Sauerstoff organische Säuren bildet. Drittens ist Kohlenstoff mit Wasserstoff verbunden oder mit diesem und Sauerstoff, aber weniger, als im Wasser ist. Dazu entstehen flüchtige und fette Öle, Wachs und Harze. Die organischen Säuren sind Bestandteile aller Pflanzensäfte und in der Regel an Metalloxyde gebunden. Letztere bleiben nach Einäscherung in der Asche zurück. Der Stickstoff ist Bestandteil des pflanzlichen Eiweißes. Die Entwicklung der Pflanze ist abhängig von der Gegenwart von Kohlenstoffverbindungen, die Kohlenstoff bereitstellen, Stickstoffverbindungen, die Stickstoff liefern, von Wasser sowie von einem Boden, der anorganische Materien enthält. Ohne sie kann die Pflanze nicht existieren: „Die ersten Quellen der Nahrung der Pflanzen liefert ausschließlich die anorganische Natur.“ Dabei spielte für ihn auch die Überlegung eine Rolle, dass vor den ersten Pflanzen noch gar kein Humus existiert haben kann.

Carl Sprengel.

Die Erkenntnis Liebigs zur Bedeutung der Mineralstoffe stand im völligen Gegensatz zur bisher gültigen Humustheorie, nach der Humus das Hauptnahrungsmittel der Pflanzen ist, die auch der hochgeschätzte Begründer der Agrarwissenschaft als eigenständige Wissenschaftsdisziplin, Albrecht Daniel Thaer (1752 – 1828), vertreten hatte. Dieser Auffassung lag die vitalistische Theorie zugrunde, dass Lebendes nur aus Lebendem entstehen könnte, wobei er sich u. a. auf Friedrich Siegmund Voigt (1781 – 1850) stützte, der im Zusammenhang mit der Kritik an Theodor de Saussures (1767 – 1845) Ernährungstheorie der Pflanzen, die bereits der Mineralstofftheorie nahekam, geschrieben hatte, dass Humus eine große allgemeine Pflanze ohne Organisation sei. Nach dieser Theorie nahm die Pflanze folglich Humus als Nährstoff auf. Davon waren auch die meisten Bauern überzeugt, denn auf humusreichen Böden erzielten sie bessere Erträge. Es gab zwar bereits Erfahrungen, dass die Düngung von gewissen Mineralstoffen, z. B. Gips, die Erträge verbessern konnte, aber man glaubte, dass sie die Aufnahme des Humus unterstützen. Es gab auch die Vorstellung, dass Mineralstoffe in den Pflanzen von diesen erzeugt werden. Bereits Thaers Schüler Carl Sprengel (1787 – 1859) hatte allerdings gezeigt, dass die Pflanzen für den Stoffwechsel unbedingt Mineralstoffe benötigen, wobei er aber annahm, dass diese durch Humussäure in die Pflanze vermittelt würden, was aber nun Liebig ablehnte. Außerdem vertrat Sprengel die Auffassung, dass die Pflanzen den Kohlenstoffbedarf aus der Luft und den Stickstoffbedarf aus dem Boden deckten, was jedoch auch bereits von anderen Wissenschaftlern vertreten worden war. Weiterhin erkannte er bereits das später Liebig zugeschriebene und von ihm auch erweiterte „Gesetz vom Minimum“, nach dem die Ertragshöhe durch das Nährelement bestimmt wird, dass im Minimum vorhanden ist. Sprengel publizierte seine Ergebnisse seit 1826 mehrfach, vor allem aber 1837 in seinem Buch „Bodenkunde“ und 1839 in der „Lehre vom Dünger“. Sprengels Erkenntnisse werden heute mit der Vergabe der Sprengel-Liebig-Medaille durch den Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten (VDLUFA) für heutige herausragende Leistungen gewürdigt. Eine ähnliche Auffassung wie Sprengel hatte Wilhelm August Lampadius (1772 – 1842), Professor der Chemie und Hüttenkunde in Freiberg (Sachsen), der sich auf der Grundlage seiner Versuche darüber schon nach 1800 im Klaren war, dass die Pflanzen bestimmte Mineralstoffe aufnehmen, wobei er sich zunächst nicht zur Aufnahme anderer Stoffe (z. B. zum Humus) äußerte. Seine eigenen Versuche und die Erkenntnisse Sprengels zur Bedeutung der Mineralstoffe für die Ernährung veranlassten Lampadius dazu, 1833 das Buch „Die Lehre von den mineralischen Düngmitteln mit besonderer Berücksichtigung auf Herrn D. Sprengels neuere Analysen der Pflanzen und Bodenarten, sowie nach eigenen Erfahrungen besonders für rathionelle Landwirte bearbeitet“ herauszugeben. Besondere Bedeutung schrieb er dem Salpeter (Nitratsalz) zu. Es gibt auch weitere Personen, die zum Teil die Mineraltheorie vertraten, so z. B. der russische Universalgelehrte Andrej Timofejewitsch Bolotow (1738 – 1833), und bereits im 16. Jh. Bernard Palissy von Chapelle-Byron (1510 – 1590), der geschrieben hatte, dass der „Werth des Mistes, oder das eigentlich Wirksamsein auf seinen wirksamen Salzen beruhe und nur dadurch fortgesetzter Anbau den Boden unfruchtbar mache, weil er ihm alle diese Salze entziehe.“ (zitiert nach Karl Birnbaum: Wie und womit soll man düngen, 1863). Große praktische Bedeutung erlangten diese Ergebnisse aber nicht. Das hing auch damit zusammen, dass zugeführte Mineralstoffe manchmal wirkten und manchmal nicht. Allerdings hatte dann 1838 Friedrich Pohl (1768 – 1850), Professor in Leipzig, die Ursache erkannt: „Mangelt einem Acker dieser oder jener Stoff gänzlich oder ist er auch nur arm darin, so erfolgt eine große Wirkung, wenn man ihm solche Düngung zuführt. Ist dieser aber vorhanden, so bleibt die gehoffte Wirkung entweder ganz oder doch zum Theil aus.“ Damit formulierte er erstmals das „Gesetz vom abnehmenden Ertragszuwachs“, das später von Eilhard Alfred Mitscherlich (1874 – 1956) erweitert und mathematisch formuliert wurde.

Im 1. Teil der „Agriculturchemie“ hat sich Liebig nachfolgend zunächst ausführlich und überzeugend mit der Assimilation des Kohlenstoffs durch die Pflanzen befasst und gezeigt, dass Kohlensäure (Kohlendioxid) für die Pflanzen aus der Luft kommt. Nur ein geringer Teil des Humus ist jeweils löslich, die Wurzeln können aber nur gelöste Stoffe aufnehmen. Die Menge Kohlenstoff, die in einem Jahr auf einer bestimmten Fläche gebunden wird, überschreitet die im Boden gelöste Humusmenge um ein Vielfaches, bei Wald z. B. über das Vierzigfache. Humus kann folglich nicht die entscheidende Kohlenstoffquelle sein, dafür kommt also nur die Luft infrage. Jedoch ist Liebig damals auch der Meinung, dass die junge Pflanze zuerst eine geringe Menge Kohlensäure über die Wurzeln aufnimmt, der aus dem Humus stammt. Das stimmt so nicht, aber es ist heute bekannt, dass Wurzeln auch kohlenstoffhaltige Stoffe, darunter Schadstoffe, aufnehmen können. Außerdem gibt nach Liebig die Pflanze Sauerstoff ab. Er beschreibt, dass in der Gegenwart von Kohlensäure das aufgenommene Wasser zerlegt und Sauerstoff freigesetzt wird. Der der Atmosphäre bei der Entstehung von Kohlendioxid entzogene Sauerstoff wird folglich in dieser wieder ersetzt. Wasserstoff würde dabei assimiliert (Wie heute bekannt, verbleibt dieser bei der Photosynthese zunächst wieder gebunden im Wasser in der Pflanze.).

Dann stellt Liebig die Frage, woher der Stickstoff für das Eiweiß in den Pflanzen kommt. Für ihn ist es in den gemäßigten und kalten Zonen der Ammoniak aus den verwesten tierischen Körpern, der in gelöster Form über die Wurzeln aufgenommen wird, in den Tropen die Salpetersäure, die aber aus Ammoniak entsteht. Da ein Landgut, ständig Produkte mit Stickstoff verkauft, kann der Ammoniak im Boden zunächst nur aus der Luft kommen. Bei der Verwesung toter Körper entsteht Ammoniak, der in die Luft geht und durch Regen wieder zurück in den Boden kommt. Später schreibt er aber auch noch, dass Ammoniak ein Bestandteil des Erdkörpers ist und vor allen lebenden Generationen vorhanden war. – Liebig konnte noch nichts über stickstoffbindende Bakterien an den Wurzeln der Leguminosen (Entdeckung 1886 durch Hermann Hellriegel (1831 – 1895) und Hermann Wilfahrt (1853 – 1904)) und freilebend im Boden wissen. Er versuchte deshalb eine rein chemische Erklärung zu finden. Tatsächlich kann die Pflanze Ammonium (ungiftig) aufnehmen (keinen Ammoniak, da giftig), aber es ist an Teilchen gebunden, während Nitrat in gelöster Form im Bodenwasser vorhanden ist. Es wird deshalb vor allem Nitrat aufgenommen, wobei vorher Bodenmikroben Ammonium in Nitrat umwandeln.

Außer den genannten Stoffen Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff- und Wasserstoff, die nach Liebig aus der Luft kommen, benötigen die Pflanzen weitere Stoffe aus dem Boden. Diese finden sich, wenn auch verändert, in den Aschen der Pflanzen. Die Wurzeln verhalten sich wie ein Schwamm, der das Flüssige und alles, was darin ist, einsaugt (Lampadius hatte allerdings bereits geschrieben, dass die Wurzeln ein Auswahlvermögen haben.). Die Samen aller Grasarten erhalten phosphorsaure Bittererde (Magnesiumphosphat). Weiterhin sind in den Pflanzen in unterschiedlicher Konzentration in ihren Teilen Kali, Natron und Kalk enthalten. Die verschiedenen organischen Säuren und Basen können kein Zufall sein, sondern müssen mit dem Leben zusammenhängen. Weiterhin nennt Liebig Kieselerde (Silizium), Mangan- und Eisenoxid, Schwefel, Strontium, Jod (bei Wasserpflanzen) und Bor. Ohne sie gibt es keine vollständige Entwicklung der Pflanzen. – Wenn auch nicht vollständig, hat Liebig die wichtigsten Nährstoffe bzw. Nährelemente genannt. Heute wird zwischen zu düngenden Makronährstoffen (Hauptnährstoffen) und Mikronährstoffen (Spurenelementen) unterschieden. Zu ersteren zählen Stickstoff, Phosphor, Kalium, Calcium, Magnesium und Schwefel. Mikronährstoffe sind Bor, Chlor, Eisen, Kupfer, Mangan, Molybdän, Nickel und Zink. Sie nehmen jeweils bestimmte Aufgaben bei der Entwicklung und Funktion der Pflanzen wahr. Außer diesen gibt auch noch sogenannte nützliche Elemente. Sie können wichtig sein, sind aber durch bereits genannte Elemente ersetzbar, z. B. Natrium, Selen und Silizium.

Stickstoff hatte Liebig als Luftbestandteil nicht zu den aus dem Boden kommenden Nährstoffen gezählt, obwohl ihm z. B. die Wirkung der Düngung mit Guano, verwittertem Kot von Seevögeln, mit vor allem Stickstoff, Phosphor und Kali, bekannt war.

Liebig erkannte, dass durch den Pflanzenanbau die aus dem Boden kommenden Nährstoffe mit der Zeit immer weniger werden und deshalb ersetzt werden müssen, wenn die Erträge nicht sinken sollen. Zu diesem Zweck entwickelte er selbst den sogenannten „Patentdünger“. Die Herstellung des Düngers übertrug er der Firma Muspratt und Co. in Liverpool. Dabei unterliefen ihm aber bedauerlicherweise zwei wesentliche Fehler:

Erstens erhielt der Dünger, von seiner Theorie ausgehend, dass er immer wieder aus der Luft kommt, nur wenig Stickstoff, und zweitens machte er ihn absichtlich wasserunlöslich, damit die Nährstoffe nicht ausgewaschen werden, eine, ökologisch betrachtet, sinnvolle Idee, aber nicht der Realität entsprechend, weil die Pflanzen die Nährstoffe in wasserlöslicher Form aufnehmen. Der Patentdünger bestand aus Pflanzenasche, Gips, Knochenmehl, Kaliumsilikat, Magnesiumsulfat und etwas Ammoniumphosphat. Er variierte den Dünger auch für verschiedene Kulturen. Die Mischung wurde in einem Ofen verschmolzen. Feldversuche zur Prüfung, ob der Dünger wirkt, unternahm er bedauerlicherweise nicht.

Die Bauern, die den Patentdünger nutzen wollten, hatten deshalb keinen Erfolg. Das war für Liebig ein schwerer Rückschlag für die Anerkennung der Mineraltheorie. Liebig unterliefen aber auch noch weitere Fehler, weil er von Landwirtschaft bisher nichts verstand. So meinte er, mit seinem Patentdünger könnte die gleiche Kultur immer wieder auf dem gleichen Feld hintereinander angebaut werden. Von Fruchtfolgen und warum sie erforderlich sind (gegen die Ausbreitung von Schädlingen, unterschiedliche Nutzung von Nährstoffen durch verschiedene Pflanzen, Vorfruchtwirkungen u. a.), wusste er nichts. Er sprach vielmehr davon, dass die Landwirtschaft Raubbau betreibe, aber er wusste nicht, dass Nährstoffe von (z. T. bewässerten) Wiesen als Gras und Heu und Weiden (bei nächtlicher Stallhaltung) über Jauche und Mist auf die Äcker gelangten. Da er den Humus als Nährstoff ablehnte, unterschätzte er auch dessen Rolle für die Bodenfruchtbarkeit (Verbesserung der Struktur des Bodens, Bodenlebewesen). Damit begab er sich in den Gegensatz zu anderen Agrarchemikern in England und Deutschland, wie z. B. zu Emil von Wolff (1818 – 1896), der auf dem Gut der Leipziger Ökonomischen Societät im Leipziger Vorort Möckern Direktor der ersten deutschen 1852 gegründeten landwirtschaftlichen Versuchsstation war und danach in Hohenheim die Tierernährungslehre mit begründete, zum Agrikulturchemiker Julius Adolph Stöckhardt (1809 – 1886) in Tharandt sowie führenden Landwirten wie Johann Gottlieb Koppe (1782 – 1863), Friedrich Gottlob Schulze (1795 – 1860) und weiteren, die u. a. seit 1842 als Stickstoffdünger zur Anwendung gelangenden Guano und Chilesalpeter befürworteten. Allerdings unterschätzten Landwirte zum Teil wieder die Bedeutung der anderen Nährstoffe, unter anderem deshalb, weil sie im Boden ausreichend vorhanden zu sein schienen. Da Liebig auch seine Anhänger in der Stickstoffrage hatte, kam es zum sogenannten Streit der „Mineralsstöffler gegen die Stickstöffler“. Im Ergebnis der Diskussion revidierte Liebig seine fehlerhaften Positionen, konnte damit aber nun den richtigen Kern seiner Theorie zum Durchbruch verhelfen, die Bedeutung der Mineralstoffe und ihre Düngung wurde anstelle der Humustheorie seit den 60er Jahren von den Bauern allgemein anerkannt. So hatte Liebig 1856 z. B. in Bezug auf seinen Fehler zum Stickstoff Stellung genommen: "Ich habe in meinem Buche die Ansicht ausgesprochen, daß ein Land durch die Kultur nicht erschöpfbar sei an Stickstoff, denn der Stickstoff sei kein Bodenbestandteil, sondern ein Luftbestandteil und dem Boden nur geliehen. Was der Boden an einem Punkte verliere, gleiche die Luft, die überall sei, wieder aus. Darum kann die Unfruchtbarkeit unserer Felder nicht herrühren von einem Mangel an Stickstoff...“ („Über Theorie und Praxis in der Landwirtschaft“). In der 8. Auflage der „Agriculturchemie“ hat Liebig sich 1865 auch zu seinem fehlerhaften Patentdünger geäußert: "Ich hatte mich an der Weisheit des Schöpfers versündigt und dafür meine gerechte Strafe empfangen. Ich wollte sein Werk verbessern, und in meiner Blindheit glaubte ich, daß in der wundervollen Kette von Gesetzen ein Glied vergessen worden sei, was ich, der schwache ohnmächtige Wurm, ersetzen müsse. Die Alkalien, bildete ich mir ein, müsse man unlöslich machen, weil sie der Regen sonst entführe.“

Im Unterschied zu seinem Patentdünger wurde die auf seine Anregung zurückgehende Produktion von Superphosphat (Handelsname, vorwiegend Calciumhydrogenphosphat) ein Erfolg. Die Herstellung begann 1843 in England und 1855 in Lehrte in Deutschland. In einem Felddüngungsversuch betrug bei der Düngung von Zuckerrüben der Ertrag 189,4 Zentner/Morgen, bei der ungedüngten Variante nur 90,1 Zentner/Morgen.

Von besonderer Bedeutung für die Gültigkeit der Mineraltheorie waren die in Leipzig-Möckern ab 1858 durchgeführten Wasserkulturversuche (ohne Boden, nur aufgelöste Nährstoffe im Wasser) von Wilhelm Knop (1817 – 1891), mit denen er zeigen konnte, welche wichtigen Mineralstoffe die Pflanzen bis zur Samenreife und in welcher Menge tatsächlich benötigen, womit er mit Gustav Julius von Sachs (1832 – 1897) aus Tharandt zum Mitbegründer der Hydrokultur wurde. Während von Sachs sich vor allem aber als Botaniker mit der Lösung des Nährstoffproblems befasste, ging es Knop nicht nur um die wissenschaftliche Klärung des Problems, sondern um Möglichleiten der praktischen Anwendung. Er entwickelte die sogenannte Knopsche Lösung, welche die Nährelemente im erforderlichen Verhältnis enthielt und konnte zeigen, dass Pflanzen ohne Boden wachsen können (Wasserkultur) und gleichzeitig der Ertrag höher ist als die Masse des Samens ist. In der angelsächsischen Literatur gilt Knop deshalb als „Father oft the water culture“ (Hydroponik).

Noch ein besonderes Verdienst ist mit Liebig verbunden: Die Einführung des Hochschulstudiums für die Landwirtschaft. Thaer hatte sich gegen ein landwirtschaftliches Hochschulstudium an den Universitäten ausgesprochen, da Landwirtschaft in der Einheit von Theorie und Praxis gelehrt werden müsse. Seine mit einem Betrieb verbundene Lehranstalt bildete deshalb das Beispiel für die Entstehung der landwirtschaftlichen Akademien. 1861 wandte sich Liebig nun scharf gegen diese, weil an ihnen eine moderne naturwissenschaftliche Ausbildung der Landwirte nicht möglich sei. Die Ausbildung müsse deshalb an die Universitäten verlegt werden. Es hatte allerdings bereits durch Friedrich Gottlob Schulze die Verbindung von Landwirtschaftslehre und Universität ab 1826 in Jena und 1835 in Greifswald gegeben, die aber bei seinem Ausscheiden jeweils wieder endete. Schrittweise wurde nun die Ausbildung in neuen Instituten an den Universitäten aufgenommen: 1862 in Halle, 1869 in Leipzig, 1871 in Gießen, 1873 in Kiel, 1874 in München, 1876 in Königsberg, 1880 in Breslau und Berlin. Weitere Lehrstühle richtete man in Göttingen und Heidelberg ein. Gleichzeitig wurde ein Teil der Akademien aufgelöst.

Baby mit Trinkflasche mit Saugrohr um 1900.

Zu weiteren Leistungen Liebigs, die mit der Ernährung und damit indirekt mit der Landwirtschaft verbunden waren, gehörte die Erfindung des Fleischextrakts als Krankenkost und einer ersten Form der Babynahrung (Suppe für Säuglinge). Außerdem bemühte er sich um die Erfindung eines Backpulvers, um auf Hefe zu verzichten, was dann endgültig seinem Schüler Eben N. Horsford (1818 – 1893) gelang. 1857 war Liebig an der Gründung der Bayerischen AG für chemische und landwirtschaftlich-chemische Fabrikate (BAG) beteiligt, ab 1941 Bestandsteil der Süd-Chemie AG, 2011 von Clariant übernommen. Ab 1859 wurde Superphosphat produziert.

Die Anwendung von Mineraldünger erfolgte zunächst langsam, aber die führenden Wissenschaftler waren sich einige, dass sie eine große Bedeutung für Ernährung der wachsenden Bevölkerung haben wird, was auch geschah. Die Anwendung von Mineraldünger nahm ständig zu.

Heute wird der Einsatz von Mineraldünger zum Teil negativ gesehen, weil es vor allem durch zu hohen Einsatz von Stickstoff- und Phosphordünger zu negativen Umweltwirkungen kam. Der Ökologische Landbau ist eine Reaktion darauf, zugleich verbunden mit der Ablehnung von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln und mineralischen Düngemitteln, die sich z. T. negativ auf die Biodiversität auswirkten. Nach Hülsbergen u. a. (2023) sinken beim Übergang zum Ökologischen Landbau z. B. die CO2-Äquivalente um 1.750 kg/Hektar und Jahr, wobei sich bei 30 % Fläche Ökologischen Landbau, wie von Minister Özdemir bis 2030 angestrebt, für den Ökolandbau eine Einsparung an Umweltkosten von etwa 4 Milliarden € ergibt. Nach Ströbel (2023) dürfte der Ertrag im Ökologischen Landbau in Deutschland bei 50 % des Konventionellen Landbaus liegen. Soll folglich insgesamt der gleiche Ertrag wie beim Konventionellen Landbau erreicht werden, ist die doppelte Fläche erforderlich (bei 30 % Ökologischem Landbau nochmals etwa 5 Millionen ha Fläche für Ökologischen Landbau; in anderen Ländern sind die Unterschiede zwischen Konventionellem und Ökologischem Landbau z. T. geringer, aber zusätzliche Agrarfläche ist trotzdem notwendig). Wird für die erforderliche Ergänzungsfläche, die sich nur im Ausland befinden kann, ein Ertrag wie beim Konventionellen Landbau unterstellt, wäre eine zusätzliche Fläche von 2,5 Millionen ha notwendig, für die Ströbel Umweltkosten von 4,375 Milliarden € angibt, d. h., die Umweltkosten sind höher als die Einsparungen. Es muss folglich von dem Ökologisches Paradoxon der Landwirtschaft gesprochen werden: Das Ziel, die Umwelt positiv zu beeinflussen, führt zum Gegenteil. Es erscheint deshalb sinnvoll, zur Auflösung des Paradoxons nicht auf Mineraldünger und Pflanzenschutzmittel zu verzichten, sondern mittels der nun möglichen Digitalisierung anzustreben, beide direkt an die Pflanzen (Einzelpflanzenbehandlung) zu bringen, so dass die Verluste an Stickstoff, Phosphor und Pflanzenschutzmittel beim Ausbringen gering sind und weiterhin hohe Erträge erzielt werden (Ökologische Intensivierung). Zu beachten ist auch, dass die Selbstversorgung an Nahrungsmitteln in Deutschland nur etwa 80 % beträgt.v

Wie sich die Ertragssteigerung auf die Inanspruchnahme von Flächen in der Welt ausgewirkt hat, zeigen die abschließenden Ausführungen, beginnend mit der folgenden Tabelle:

Tabelle: Entwicklung, der Weltagrarfläche, der Weltackerfläche und der Welt-
bevölkerung (Milliarden Hektar bzw. Milliarden Menschen)

WAGR – Weltagrarfläche, WACKF – Weltackerfläche, WBEV – Weltbevölkerung, % zu 1961 – Prozent im Vergleich zu 1961

Tarangire National Park in Tanzania, East Africa.

Die Weltbevölkerung ist von 1961 bis 2020 auf 249,18 % gewachsen. Hingegen stieg die Weltagrarfläche bis 2000 nur auf 106,36 % und sank dann bis 2020 sogar auf 104,34 % ab, bedingt durch Städte- und Verkehrsbauten sowie Aufforstungen. Die Weltackerfläche stieg hingegen nach 2020 weiter an, auf 115,73 %, vor allem wohl zu Lasten des Grünlands und z. T. des Waldes. Dadurch dürfte es zur Freisetzung von CO2 gekommen sein, was aber durch Aufforstung eventuell wieder kompensiert worden ist. Der geringe Anstieg der Weltagrarfläche im Vergleich zur Weltbevölkerung wurde vor allem durch die Ertragssteigerung mittels Züchtung und den Einsatz mineralischer Dünge- und Pflanzenschutzmittel möglich, aber auch zum Teil durch erhöhte Tierbestände (mehr Mist und Gülle) möglich. Gemessen am Verhältnis von Bevölkerungsentwicklung und Flächennutzung betrug die Ertragssteigerung je Einheit Fläche etwa 238,8 %. Wäre eine entsprechende Ertragssteigerung nicht gelungen, gäbe es bereits gegenwärtig kaum noch Urwald und Savanne. Diese Leistung der Landwirtschaft wird üblicherweise nicht gewürdigt, sondern nur kritisiert, dass die Ertragssteigerung mit einer Verminderung der Biodiversität und bestimmten Umweltschäden in den Landwirtschaftsgebieten verbunden war. Von Kritikern der Landwirtschaft wird daraus die Schlussfolgerung gezogen, die Landwirtschaft zu extensivieren und niedrigere Erträge in Kauf zu nehmen, ohne sich offensichtlich über die Konsequenzen für die Ernährung der Weltbevölkerung und die mögliche Verminderung von Naturflächen durch Ausdehnung der Agrarflächen in der Welt insgesamt im Klaren zu sein.

Es wird zwar gefordert, zur Einsparung von Agrarfläche die Verschwendung von Nahrungsmitteln einzuschränken und wesentlich weniger Fleisch zu essen, wozu in den Industrieländern auch Anstrengungen unternommen werden, aber in der Welt ist trotzdem mit einem steigenden Fleischkonsum zu rechnen, vor allem in den sogenannten Schwellenländern. 2022 wurden Tiere mit einem Schlachtgewicht von 360,5 Millionen Tonnen geschlachtet, bis 2050 wird nach Schätzungen der Welternährungsorganisation FAO auf Grund des wachsenden Wohlstandes in den angesprochenen Ländern und der Erhöhung der Weltbevölkerung mit 455 Millionen Tonnen gerechnet. Das bedeutet aber nicht, dass z. B. Treibhausgase im gleichen Maße steigen werden, da Tiere mit den erforderlichen höheren Leistungen je kg weniger Treibhausgase erzeugen, da der Anteil des sogenannten Erhaltungsbedarfs dabei sinkt. Zielstellung muss es sein, die Erträge je Hektar und die Leistungen je Tier so zu steigern, dass nicht mehr Agrarfläche als gegenwärtig benötigt wird, wobei auch die Ackerfläche nicht ansteigen sollte. Eine Umstellung auf Ökologischen Landbau erscheint nur sinnvoll, wenn entsprechende Voraussetzungen vorhanden sind (tatsächlich stark sinkender Verbrauch an Tierprodukten (sofern nicht Exporte zur Sicherung der Ernährung in anderen Ländern erforderlich sind), hoher Grünlandanteil, ausgelaugte Böden wegen bisher fehlender Düngung wie in Gebieten Afrikas u. a.).