论述为维持土壤肥力而必须归还作物从土壤中取走的养分的理论。19世纪，由德国化学家J.von李比希（Liebig）在《化学在农业和生理上的应用》一书中提出。他根据大量的科学实验结果论述了植物、土壤和肥料中营养物质的变化及其相互关系，较为系统地阐述了元素平衡理论和补偿学说。

养分归还学说的基本内容包括：①随着作物的收获，必然要从土壤中带走某些营养物质，从而使土壤肥力下降。②要维持一定的产量水平，必须恢复土壤肥力。李比希明确指出，土壤肥力是保证作物产量的基础。不恢复和提高土壤肥力，想仅仅靠某一技术，是不可能持续高产的。任何一个国家的繁荣昌盛，最根本的是要保持其繁荣昌盛的资源，特别是农业国比其他国家更需要保持土壤肥力。③土壤肥力的恢复，根本方法在于施肥。通过施肥归还从土壤中带走的营养物质，特别是那些土壤中相对含量少而消耗量大的营养物质。李比希在强调施用化肥恢复土壤肥力的同时，也充分肯定了厩肥、人粪尿等有机肥料的作用。

李比希的养分归还学说作为施肥的基本理论原则上是正确的。这是一个建立在生物循环基础上的积极恢复地力，保证作物稳定增产的理论。苏联农业化学创始人Д.Н.普里亚尼什尼柯夫（Прянишников）曾指出，“虽然在李比希以后的科学和实践对归还植物从土壤中所摄取的物质以保持土壤肥力的学说提出了重大的修正，但是仍然不能不认为这一学说具有重大意义。因为从这里，我们首次找到关于有意识地调整人类和自然间物质交换的明确思想”。李比希的养分归还学说也有一些错误见解。他认为大气是植物氮素营养的直接来源，土壤从大气和降水中可以获得足够数量的氮素来满足植物的需要，不必向土壤归还氮素，氮素不是肥料最必需的成分。此外他还低估了厩肥中氮的作用和腐殖质的改土作用。