В серии долголетних опытов была установлена роль удобрений в поддержании на высоком уровне урожайности лугов.
Так, в опыте на Ротамстедской опытной станции (Англия) за период с 1856 по 1945 г. средний урожай луга без внесения удобрений снизился от 1-го десятилетия (1856—1865) к 9-му (1939—1945) с 28,7 до 10,9 ц/га, т. е. более чем в два раза, в то время как в варианте опыта «NPK», где азот вносили в дозе 96 кг/га в форме натриевой селитры, средний урожай за этот срок почти не изменился (1-е десятилетие — 67,4, 9-е — 60,9 ц/га) (Brenchley, Waringion, 1959). В другом долголетнем опыте (на о-ве Амеланд, Голландия) средний урожай на варианте без внесения удобрений за период с 1900 по 1906 г. был 24,1 ц/га, а за период с 1963 по 1969 г.— 15,5 ц/га, т. е. снизился более чем в 1,5 раза, а в варианте «NPK» он был соответственно 54,6 и 61,0 ц/га.
Результаты этих, а также ряда других опытов служат основанием сделать вывод о необходимости применения удобрений, чтобы предотвратить снижение урожайности растений из-за обеднения почвы элементами минерального питания в связи с отчуждением их с урожаем. Общепризнано, что повышение урожая лугов невозможно без применения удобрений, и их вносят на все большие площади и во все больших количествах. Применение удобрений в сочетании с рациональным использованием лугов, особенно как пастбищ, может обеспечить во многих случаях создание высокопродуктивных лугов без приемов коренного их улучшения, т. е. без уничтожения существующей растительности механической обработкой и посева семян ценных в кормовом отношении трав. На луга вносят и органические (навоз, компост и др.), и минеральные удобрения. За последнее время в большинстве стран на лугах в основном применяются минеральные удобрения, содержащие азот, фосфор, калий.
Увеличение урожая при внесении удобрений означает, что луговые растения не полностью используют наличные ресурсы солнечной энергии и воды из-за недостаточной обеспеченности элементами минерального питания. Так, в одном опыте средняя за 3 года продукция энергии была (в относительных цифрах): контроль 100, РК 114, NPK 148 (Runge, 1973). Выше было отмечено более экономное использование воды на построение урожая при внесении удобрений.
Особое значение имеет обеспечение луговых растений азотом. В луговодстве используют два направления в решении этой проблемы путем применения минеральных удобрений: 1) внесение фосфорно-калийных удобрений, что приводит на многих типах лугов к резкому увеличению участия бобовых в травостоях и к обеспечению других видов растений «биологически» связанным азотом; 2) внесение азотных удобрений наряду с фосфорно-калийными. При внесении азотных удобрений, особенно в высоких дозах, как правило, можно получить значительно большие урожаи, чем при внесении только фосфорно-калийных. Поэтому азотные удобрения применяются все более широко во все больших дозах.
Эффективность удобрений, проявляющаяся в повышении урожайности лугов, зависит от содержания в них соответствующих элементов минерального питания, от наличия доступных форм этих элементов в почве, от участия в фитоценозах видов, способных благоприятно реагировать на улучшение обеспеченности их азотом, фосфором, калием, от условий, лимитирующих увеличение продуктивности растений (недостаток воды, повышенная кислотность и др.). Эффективность удобрений изменяется от одного типа луга к другому.
Удобрения воздействуют на все компоненты луговых биогеоценозов, на автотрофы, гетеротрофы, эдафотоп, фитоклимат.