Андрей Тимофеевич заинтересовался и решил продолжить испытание: оп разложил собранные им растения и спросил ребят, знает ли кто-нибудь из них травы, которых нет среди находящихся перед ними. Ребята внимательно рассмотрели растения, а потом дружно заявили, что им известны многие травы, которых здесь нет. Тогда-то и пришла Андрею Тимофеевичу в голову блестящая идея, ускорить работу по изучению флоры, используя детвору. Он знал, что деревенские дети весьма любознательны, в свободное от работы время (особенно в праздники) они целыми днями пропадают в лесах, лугах и на речке и конечно же знают все, что там живет, бегает и летает, все, что растет. Пообещав ребятам награду, Андрей Тимофеевич попросил их приносить ему различные растения, особенно те, что редко встречаются.

Андрей Тимофеевич объяснил ребятам, как правильно собирать растения, и предупредил, что их нельзя долго держать дома, а следует в тот же день приносить ему. И назначил таким днем воскресенье. Впрочем, если кто найдет новое растение, может приносить его в любой другой день.

Наряду с ботаническими исследованиями, Андрей Тимофеевич усиленно занимался и вопросами агрономии. Он знал, что материальное благополучие и его семьи, и крестьян, которые находились под его опекой, зависит прежде всего от урожаев на полях. А урожай — это дело рук человеческих и ума. Хотя и был Болотов человеком глубоко религиозным, но в производственной сфере старался обходиться без бога. Здесь он придерживался пословиц: «На бога надейся, а сам не плошай»: «Бог-то бог, да и сам не будь плох».

И еще было известно Андрею Тимофеевичу: чем больше урожай хочешь получить, тем больше надо поработать головой, больше знаний нужно иметь. И он сидел долгими часами над книгами, изучая опыт, накопленный до него учеными людьми. Ставил опыты, задавая вопросы почве, растениям. Знал, что непросто это, спросить почву и растения так, чтобы ответили они правильно. Так же как непросто и понять их ответы. Научился Андрей Тимофеевич понимать язык природы, и она помогла ему открыть многие ее тайны.

Мало в сельскохозяйственной науке таких разделов, в которые бы Болотов, не внес свой вклад первооткрывателя. Поскольку по важнейшим его работам в области агрономии издана отдельная книга автора[⁶ Бердышев А. П. Андрей Тимофеевич Болотов — основоположник русской сельскохозяйственной науки. М.: Агропромиздат, 1988.], ограничимся здесь лишь материалами, непосредственно примыкающими к биологии. Таковы, например, его исследования, связанные с питанием растений. В первую очередь следует отметить, что Болотов одним из первых выступил с критикой «водной теории» питания растений, широко распространившейся после известных опытов Ван-Гельмонта в странах Западной Европы. Мало того, Берлинская академия наук в 1800 г. по результатам конкурса на тему об источниках питательных веществ для растений присудила премию Шрадеру за работу, в которой утверждалось, что специфика жизненного процесса позволяет растению создавать зольные элементы из воды, т. е. подтвердила «водную теорию» питания растений.

В своем замечательном трактате «Об удобрении земель» Болотов противопоставил «водной теории» свою точку зрения: растения помимо воды извлекают из почвы и необходимые им для роста и развития зольные элементы. На основе этих взглядов он развил представления о плодородии почвы: «Не видим ли мы, со сколь различным успехом произрастения растут на доброй и худой земле и во время доброй и худой погоды? Что иное сие значит, как только то, что, в рассуждении земли, одна земля имеет в себе более таких частиц, из которых произрастение составляется или которые росту его поспешествуют, и оные уделяет ему способно, а другая либо сама собою в помянутых потребных к тому частичках оскудение имеет, либо за какими-нибудь препятствиями оных произрастению способно уделить не может» [⁷ Тр. ВЭО. 1770. Ч. 15. С. 9.].

Отсюда Болотов делал следующие выводы об условиях, необходимых для хорошего роста растений: 1) почва должна содержать в себе в достаточном количестве все те вещества, которые входят в состав растений; 2) почва должна находиться в таком состоянии, чтобы питательные вещества из нее могли поступать в растение; 3) так как для роста растений нужны не только минеральные частицы, но и другие вещества (вода, воздух), то требуется, чтобы и они находились в оптимуме. 

В соответствии с этим Болотов определял и задачи удобрения почвы: «...удобрение земель не в чем ином состоять может, как либо в приумножении в землю помянутых плодоносных и хлебородие производящих частиц, либо в отвращении и уничтожении помянутых препятствий...» [⁸ Там же. С. 15.]

Из всего сказанного вытекает, что во времена господства «водной теории» питания растений Болотов, обобщив опыт земледельческой практики и свой собственный, отстаивал правильные взгляды на минеральное питание растений и на условия почвенного плодородия, далеко опередив по этим вопросам науку Западной Европы того времени.

А. Т. Болотов впервые в истории агрономической науки провел анализ структуры урожая зерновых злаков (озимой ржи). С этой целью определил число зерен, высеянных на десятину, по формуле

А₁ = (P₁∙A₂)/P₂,

где A₁ — число зерен, высеянных на единицу площади; А₂ — число зерен в пробе; P₁ — вес зерна, высеянного на единицу площади; Р₂ — вес пробы. В дальнейшем он провел (на пробной площадке) учет количества растений, числа стеблей, в том числе плодоносных, числа зерен в колосе (в четырех группах по величине). В опыте были получены следующие результаты: 1) высеяно на пробную площадку (кв. аршин) 520 зерен, растений в период уборки оказалось 267 (51,3% от посеянных зерен); 2) Из 267 растений раскустившихся было 87, одностебельных — 180, стеблей — 550. Таким образом, средняя кустистость в опыте была около 2, а у кустящихся растений — около 4. Если бы из всех посеянных зерен выросли растения и все они раскустились, заключал Болотов, число колосьев в поле было бы в четыре раза больше.

Подсчет колосьев показал следующее: больших оказалось 196, средних — 98, мелких — 81, очень мелких — 60 (115 стеблей были неплодущими).

В крупных колосьях Болотов насчитал 7840 зерен, в среднем по 40 зерен на колос, в средних — 2366, по 24 зерна, в мелких — 1559, по 19 зерен, в очень мелких — 425, по 7 зерен.

Недоразвитие колосьев, по его мнению, вызывает большой недобор зерна.

В заключение Андрей Тимофеевич выражал уверенность в том, что правильным возделыванием злаков можно повлиять на все элементы урожая и значительно повысить его в соответствии с потенциальными возможностями растений. В то же время он призывал определять урожайность не по коэффициенту размножения (сам-столько-то), а по абсолютному урожаю с единицы площади «... думаю, что домостроителю не того искать и не тем славиться надобно, чтобы хлеб у него, например, сам-15, 20 или 30 родился, но тем, чтобы одинаковой величины десятина земли родила через его старания или какие-нибудь новые предприятия несравненно более хлеба, нежели родит подобная ей во всем десятина при обыкновенном хлебопашестве» [⁹ Сел. житель. 1778—1779. Ч. 2. С. 50.].

Анализ структуры урожая озимой ржи дал Андрею Тимофеевичу обильный материал для размышлений. Почему при предварительной проверке на всхожесть хорошие семена прорастают полностью, а в поле лишь половина посеянных зерен дает плодоносящие растения? Наблюдая за появлением всходов, Болотов обнаружил значительную растянутость процесса прорастания: из некоторых зерен «шильца» пробивались на поверхность почвы уже через 4—6 дней, а у других появлялись лишь через 3—4 недели. Конечно, многое тут зависело от погоды. Но и в сравнительно одинаковую погоду все равно наблюдалась большая разница.