Весной 1764 года впервые собралась группа ученых и любителей науки, которые спустя год составили ядро первого отечественного научного общества. В предуведомлении к своим трудам «Вольное экономическое общество к поощрению в России земледелия и домостроительства» спрашивало у своих читателей: «При неусыпном старании всех просвещенных в Европе народов о приведении себя направлением земледелия в лучшее состояние, что может быть нужнее и полезнее, как к таковой же ревности побудить любезных сограждан наших?» Ясно, что ответа на этот риторический вопрос основатели общества от читателей не требовали и сразу же переходили к провозглашению целей общества, которых было три. Во-первых, «все полезные и новые земледелия и экономии, чужестранными народами поныне изобретенные и опытами уже изведанные материи, прилежно сообщать любезным своим согражданам». Во-вторых, производить «собственные опыты и об успехах их народ уведомлять». И в-третьих, «подробно узнать внутреннее состояние здешних провинций, открыть их недостатки и изыскать полезные к отвращению тех недостатков средства».

К тому времени, когда Менделеев, вступив в Вольное экономическое общество, предложил свою программу сельскохозяйственных опытов, из 284 конкурсных задании, опубликованных за 100 лет в трудах общества, более двухсот было посвящено сельскому хозяйству. Основная масса работ была сделана на хорошем уровне и на важные темы: «Какой хлеб прибыльнее для России?», «Указать средства против скотского падежа», «О пользе минералогии в отношении к хлебопашеству» и др. Благодаря таким исследованиям Вольное экономическое общество завоевало отличную репутацию, и 3 апреля 1866 года доклад профессора Менделеева слушали люди, весьма искушенные в сельском хозяйстве.

«Мнения, высказываемые то о природном богатстве наших полей, то об истощении их фосфорною кислотою, то о недостатке в них деятелей, растворяющих и способствующих выветриванию, — говорил Дмитрий Иванович, — эти мнения не имеют еще твердой опытной опоры. Окрестности С.-Петербурга, Москвы и Казани суть первые пункты, которые должно выбрать для суждения о различии условий для перехода с запада на восток…

Если эти первые опыты будут произведены в разнообразных местностях, если они будут соединены с метеорологическими наблюдениями и анализом почвы и продуктов, если, вообще, будут сделаны с надлежащею полнотою и притом в течение нескольких лет, то наука получит запас сведении, равного которому по полноте еще нет до сих пор… Выгоды для России от таких опытов столь очевидны, что мне не приходится и говорить о них».

Вольное экономическое общество, одобрив менделеевский план, ассигновало на опыты около 7 тысяч рублей, и Дмитрий Иванович тщательно, до мелочей разработал программу, по которой должны были работать исследователи на всех опытных полях. Чтобы результаты опытов были сопоставимы, Вольное экономическое общество на свои средства приобрело посевной материал — семена ржи и овса, — который высылался бесплатно лицам, пожелавшим добровольно принять участие в опытах. Общество приняло на свой счет и химический анализ присылаемых образцов почв, а полученный урожай шел в пользу землевладельцев, предоставивших участки для опытов. Менделеев предлагал сделать опыты в шести местностях России в течение нескольких лет, но денег общества хватало только на проведение работ в двух местах и в течение трех лет. А надежды на хозяев, которые пожелали бы произвести опыты на свой счет, не оправдались. За это взялся всего один человек — Дмитрий Иванович Менделеев. Да еще член Вольного экономического общества И. Брылкин согласился в своем имении провести исследования на счет Петербургского университета. Весной 1867 года начался этот хотя и урезанный, но самый крупномасштабный для тех лет сельскохозяйственный эксперимент.

Если увлекающиеся реформаторы видели спасение русского земледелия единственно в фосфорных удобрениях, каковое мнение каждый может усвоить, не напрягая особенно мысли, то Менделеев ясно видел, что в каждом отдельном случае твердый ответ требует кропотливого труда. Он убедился: почва не простая механическая смесь нужных и ненужных для растения веществ, а сложная система, в которой все взаимосвязано, все влияет друг на друга и все важно. Например, глина сама по себе не нужна растению, но зато она препятствует вымыванию из почвы необходимейших минеральных веществ. Органическая часть навоза не усваивается растением, но зато наряду с тщательной глубокой вспашкой улучшает физические свойства почвы. Вещества, содержащиеся в тонком пахотном слое, непрерывно взаимодействуют между собой, реагируют с водой и углекислым газом, и нередко даже внесение в этот слой веществ, безразличных для самих растений, может оказать огромное влияние на их развитие, ускоряя или замедляя выработку в почве важных для произрастания веществ. Больше того, в почве идут не только физические и химические процессы, но и биологические.

Такой взгляд, такой подход к объекту не как к куче камней, а как к гармоничному архитектурному сооружению был вообще свойствен мышлению Менделеева. И это ясно проявилось в тех рекомендациях, которые он разработал для русского земледелия. В те дни, когда на искусственные удобрения смотрели как на средство быстро исправить недостатки почвы, заменить навоз едва ли не мусором и начать получать максимальные урожаи на любых землях, Менделеев не уставал говорить о том, как важны для земледелия физические свойства почвы. Именно в доведении почвы до спелости, то есть до способности поглощать из воды и воздуха азотистые вещества и углекислоту и прочно удерживать эти вещества, видел Дмитрий Иванович первоочередную задачу отечественного земледелия.

«Эта спелости достигается разведением широколистных, отеняющих землю растений, продолжительным навозным удобрением, разработкою, мергелеванием, известкованием и особенно правильно устроенным паром, а когда земля поспела, она уже долго будет сама себя питать азотистыми началами воздуха и воды. Вот тогда-то и подействуют минеральные вещества — фосфаты и т. п…Потому я думаю, что навоз, хорошая обработка и известкование, а не фосфаты нужны нам».

Но в глубине души Дмитрий Иванович понимал, что его проповедь не достигает цели, ибо легче человеку купить даже за большие деньги бесполезную вещь, чем освоить трудное, хотя и полезное, искусство или ремесло. Легче завалить землю покупными фосфатами, чем заставить себя заняться долгим и систематическим трудом. И быть может, именно это тайное понимание безнадежности своих призывов побудило его завершить свой последний отчет «Об опытах над действием удобрений» такими словами: «Я еще раз позволю себе выразить желание, чтобы это начинание не осталось втуне, и заключу уверенностью, что рано или поздно будут продолжены наши опыты, которые, таким образом, положили начало тому, чего продолжение отложено, быть может, на долгие годы». Правда, кроме предчувствий, были здесь и другие, более осязательные причины: «Секретарем… Вольного экономического общества был тогда Ходнев… — вспоминал на склоне лет Менделеев. — Я предлагал у себя все сделать на свой счет, и дело сладилось. Но мало давали средств и помощников при исследованиях, а потом, когда результаты… все же получились, Ходнев захотел всем ворочать сам, и я отстал, а он ничего не сделал».

Так или иначе, предчувствия не обманули Менделеева… Продолжение его опытов действительно было отложено на многие годы, и они были забыты столь основательно, что о них ничего не упоминалось даже в учебниках по агрохимии. Но Менделеев оказался прав в том, что эти опыты когда-нибудь будут продолжены. В 1930-х годах Научный институт по удобрениям произвел грандиозные «географические опыты» академика Д. Прянишникова, когда по единому плану в течение пяти лет триста научных учреждений провели более 3800 полевых опытов.

Первый неофициальный химический кружок, возникший в Петербурге в 1854 году, собирался у профессора П. Ильенкова потому, что у него была удобная квартира и небольшая, хорошо обставленная химическая лаборатория, в которой каждый желающий мог провести научное исследование. У Ильенкова собирался весь цвет отечественной химии: Н. Зинин, А. Воскресенский, К. Клаус, Ю. Фрицше, Л. Шишков и др. Но, видно, время для создания химического общества еще не приспело, и кружок этот через два года распался.

Второй кружок организовали в 1857 году химик Н. Соколов и А. Энгельгардт — артиллерийский офицер, увлекшийся химией. Они устроили частную лабораторию по образцу гиссенской лаборатории