miniatura|Cartell publicitari de nitrat de Xile, un adob natural que conté una mescla de nitrat de sodi i nitrat de potassi. La química agrícola o agroquímica és la disciplina que estudia els processos químics i bioquímics relacionats amb els elements químics essencials en el sistema sòl-planta i la seva incidència en els rendiments, la qualitat i la transformació dels productes agrícoles. Així mateix, comprèn els fertilitzants, la fertilització, els plaguicides i la seva acció.
La química agrícola s'inicià amb l'estudi de la nutrició autòtrofa de les plantes. El plantejament inicial era que els vegetals necessiten substàncies nutritives per créixer, i per a això era necessari saber d'on provenien aquestes substàncies: de l'aire, de l'aigua o del sòl. Aquest fou el problema més gran del segle XVIII. Les nombroses anàlisis químiques de les plantes mostraren que estaven constituïdes per carboni, oxigen, hidrogen, nitrogen, fòsfor, potassi, sofre, calci i magnesi, elements químics que eren indispensables per al seu desenvolupament. Establert això, calia respondre a dues noves qüestions: en primer lloc, d'on provenen aquests elements, i, en segon lloc, de quina manera es realitza l'assimilació de l'element per part de la planta.
Finals del segle XVIII Jan Ingenhousz miniatura|Jan Ingenhousz. L'origen de l'oxigen i l'hidrogen en les plantes no es qüestionà mai, establint-se que provenien de l'aire i de l'aigua. Però no fou el mateix amb el carboni, el nitrogen i els elements minerals. L'origen del carboni fou objecte de moltes discrepàncies. La qüestió era dilucidar si aquest element provenia de l'aire o bé del sòl mitjançant l'humus originat per la descomposició dels residus vegetals. Destaquen els treballs fets pel científic neerlandès Jan Ingenhousz (1730-1799). Estudiant l'oxigen que produïen les plantes, el 1779 demostrà que la llum solar era necessària per a la producció d'oxigen (fotosíntesi); que només les fulles i pecíols podien sintetitzar-lo; i, finalment, que els fruits i les plantes a la foscor respiraven com els animals.
Jean Senebier Les conclusions d'Ingenhousz foren també assolides per Jean Senebier (1742-1809), botànic suís a Ginebra. Els seus estudis simultanis del problema oposat, l'efecte de l'aire sobre la planta, li permeté suggerir el 1782, que l'augment de pes del salze a l'experiment del científic flamenc Jan van Helmont es devia a l'aire fixat i comprovà que la quantitat d'oxigen de fulles submergides era proporcional a la quantitat de diòxid de carboni dissolt en l'aigua. Senebier posà de manifest, de manera clara i contundent, que la fotosíntesi es limita a les parts verdes de les plantes i només té lloc quan aquestes estan exposades a la llum solar.
Principis del segle XIX Nicolas-Théodore de Saussure esquerra|miniatura|Nicolas-Théodore de Saussure. Per apreciar la natura radical de la revolució de la química que tengué lloc al segle XIX, només cal comparar els treballs d'Ingenhousz amb els de Nicolas-Théodore de Saussure (químic i fisiòleg suís, 1767-1845), publicats als seus llibres: "De l'influence du Sol sur quelques Parties Constituents des Végétaux" (Sobre la influència del sòl sobre algunes parts constituents de les plantes, 1800), "Recherches Chimiques Sur la Végétation" (Investigacions químiques sobre la vegetació, 1804) i "Sur la Nutrition des Végétaux" (Sobre la nutrició de les plantes, 1840), tan sols vint-i-cinc anys després. A la seva obra, de Saussure recupera les idees dels fisiòlegs (Lavoisier, Ingenhousz i Senebier) sobre l'ús del diòxid de carboni de l'aire per les fulles dels vegetals sota l'acció de la llum i afirma, el primer, que totes les plantes contenen fòsfor i que aquest ve del sòl, l'efecte de l'aire sobre les plantes i l'origen en elles de les sals. Com a resultat d'una àmplia experimentació, demostrà que les plantes podien absorbir diòxid de carboni i alliberar oxigen en presència de la llum. I que si es guardaven les plantes en un lloc sense diòxid de carboni morien. miniatura|Esquema de les fotosíntesi. De Saussure també deduí que el sòl subministrava només una petita quantitat dels aliments que necessitaven les plantes, i ho demostrà, els resultats obtinguts amb l'anàlisi de les seves cendres. Acabà amb la idea que les plantes generaven espontàniament potassa (denominació vulgar del carbonat de potassi K₂CO₃), i concretà aspectes importants de l'assimilació de l'atzar i de les funcions de l'arrel. També demostrà que la diferència en la absorció de sals per part de les plantes depèn de la seva edat i de la composició del sòl, i fou el primer investigador que posà de manifest que l'humus conté més carboni i menys hidrogen que els residus vegetals originals, fet que evidencia la complexitat del procés de formació de l'humus. Tot i que la interpretació donada per de Saussure als seus resultats no fou completament correcta, la seva feina es pot considerar fonamental per a l'aclariment del procés general de la nutrició vegetal, i el mètode experimental quantitatiu que emprà marcà el camí a seguir per altres investigadors.
Humprhy Davy esquerra|miniatura|Sir Humphry Davy. Malgrat la demostració de De Saussure, la majoria dels científics de l'època acceptaven la teoria que la font de carboni es trobava a la fracció orgànica de la terra vegetal, és a dir, a l'humus, teoria avançada pel suec Johan Gottschalk Wallerius (1709-1785). Un d'ells, el químic anglès Humphry Davy (1778-1829) impartí entre el 1803 i el 1813 a la Royal Institution un curs sobre química agrícola. El resultat d'aquella experiència fou el llibre titulat "Elements of Agricultural Chemistry" (Elements de Química Agrícola), considerat com el primer intent seriós d'aplicar la química a l'agricultura. Més que aportacions originals, el seu mèrit rau a haver sabut sistematitzar els fets coneguts fins aleshores i donar, amb gran personalitat, una importància a la química agrícola que d'una altra manera no hauria tingut. Davy fou el primer a emprar el terme «química agrícola» i obrí el camí a les granges científiques, que utilitzaven fertilitzants equilibrats químicament. Davy, d'altra banda, considera el sòl com el resultat de dos processos superposats: "l'alteració de les roques i la descomposició de la matèria orgànica". El llibre de Davy es convertí en manual de referència de química agrícola per a tota una generació, fins que fou desplaçat pels treballs de Justus von Liebig.
L'origen del nitrogen als vegetals també fou objecte de nombroses controvèrsies. Coneixent la composició de l'atmosfera, era temptador fer venir aquest element de l'aire. No obstant això, de Saussure havia demostrat el 1804, recolzant-se en minucioses experiències que el nitrogen provenia en realitat dels constituents orgànics del sòl. Posteriorment, es demostraria que, en el cas de les lleguminoses, el nitrogen atmosfèric participa directament en la nutrició vegetal.
Carl Sprengel miniatura|Arend Friedrich Wiegmann. El primer tractat sobre ciència del sòl apareix el 1837, obra dels alemanys Carl Sprengel (1787-1859), primer professor de química agrícola, i Arend Friedrich Wiegmann (1771-1853), que aprofundiren en les investigacions de De Saussure. Aquests científics comprovaren que, tot i que un sòl tingui tots els minerals necessaris per al desenvolupament de les plantes, podia ser improductiu si en faltava un sol element essencial o si aquest es trobava en quantitat molt baixa (llei del mínim). Sprengel determinà els components solubles en aigua en extractes d'humus de sòls i trobà sals de nitrats, sulfats, clorurs i fosfats alcalins, arribant a la conclusió que les sals solubles eren nutrients vegetals i, per tant, refutaven la teoria de l'humus. Considerava que hi havia quinze elements importants: O, C, H, N, S, P, Cl, K, Na, Ca, Mg, Al, Si, Fe i Mo. També assenyala que elements com As, Pb i Se podrien ser perjudicials per a les plantes.
Mitjans del segle XIX Justus von Liebig esquerra|miniatura|Justus von Liebig. miniatura|Principles of agricultural chemistry. El 1840 Justus von Liebig (1803-1873), químic alemany i professor de la Universitat de Giessen, presentà la seva teoria mineral de la nutrició vegetal en una comunicació que posteriorment desenvolupà en la seva obra "Die Organische Chemie in ihrer anwendung auf Agricultur und Physiologie" (La Química Orgànica i les seves aplicacions a l'Agricultura i la Fisiologia). Aquesta obra, considerada com el punt de partida de la química agrícola moderna, marcà un canvi revolucionari en la comprensió de la nutrició vegetal i obrí el camí a una nova era de recerca agrícola basada en la química. Segons Liebig les plantes absorbeixen per les arrels i les fulles els elements químics en forma de combinacions simples (gasos o sals d'àcids minerals) i transformen aquests composts inorgànics en matèria orgànica. Els composts orgànics del sòl, principalment l'humus, no són més que reserves que proporcionen els elements minerals després de la seva degradació i descomposició. El seu esgotament produeix infertilitat, de manera que s'ha de procurar la seva restitució, per exemple amb adobs artificials. Així donà inici a la fertilització química moderna. Les seves principals afirmacions foren:
La major part del carboni de les plantes procedeix del diòxid de carboni de l'atmosfera. L'hidrogen i l'oxigen provenen de l'aigua. Els metalls alcalins són necessaris per a la neutralització dels àcids formats en les plantes com a resultat de les seves activitats metabòliques. El fòsfor és necessari per a les plantes, i sota la forma de fosfat insoluble pot solubilitzar-se més o menys per tractament amb un àcid mineral. Les plantes absorbeixen sense discriminació els materials del sòl, però eliminen per les seves arrels aquells que no els són necessaris.
La teoria de la nutrició mineral de Liebig s'acompanya de dues lleis: la llei de restitució, el creixement de les plantes era proporcional a la quantitat de substàncies minerals assimilables contingudes en l'adob; i la llei del mínim, ja exposada per Sprengel. Aquestes dues lleis, confirmades per totes les experiències posteriors, segueixen sent, avui dia, dues lleis fonamentals de l'agronomia. Per això Liebig és reconegut com el pare de la química agrícola. esquerra|miniatura|Jean Baptiste Boussingault.
Jean Baptiste Boussingault El 1834 el químic francès Jean Baptiste Boussingault (1802-1887), conegut com el fundador de l'agricultura com a ciència, publicà els seus llibres "Agronomie, chimie agricole et physiologie" (Agronomia, química agrícola i fisiologia) i "Economie rurale dans ses rapports avec la Chimie, la Physique et la Meteorologie" (L'economia rural i les seves relacions amb la Química, la Física i la Meteorologia, 1843). Inicià els seus famosos experiments de camp a la seva granja d'Alsàcia, històricament considerada com la primera estació d'experimentació agrícola. Fins a aquest moment, l'experimentació s'havia realitzat només als laboratoris o en testos. Boussingault actualitzà els mètodes quantitatius de De Saussure, pesà i analitzà els fertilitzants utilitzats i les collites obtingudes, i demostrà de manera concloent com l'aire i l'aigua eren fonts nutritives del carboni, hidrogen i oxigen. Comprovà que les plantes necessiten nitrogen, indicant que "...les plantes superiors no poden utilitzar el nitrogen atmosfèric sinó únicament els nitrats del sòl...", i altres elements minerals que extreuen de la terra; identificà els elements minerals i les proporcions que les plantes necessiten per al seu creixement, dividint-los en assimilables i no assimilables; i publicà nombroses taules sobre la composició de les collites i calculà la quantitat de diversos elements extrets per hectàrea. A més, obtingué la primera evidència sobre la fixació de nitrogen per part de les lleguminoses.
L'Estació experimental de Rothamsted miniatura|Sir John Bennet Lawes.