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.
Начал Андрей Тимофеевич выкапывать проростки по мере их появления и внимательно изучать. И что же оказалось? Рано появляются всходы из зерен, находящихся неглубоко в почве. Они бывают более мощными, с темно-зеленой окраской. Чем на большей глубине находилось зерно, тем позднее его росток появлялся на поверхности, тем более слабым и бледным он был. Поздние всходы не успевали до зимы раскуститься и многие из них погибали, не перенеся суровых условий зимы и ранней весны. Так Болотов пришел к выводу о значении глубины заделки семян для роста и развития растений озимой ржи.
На следующий (1766) год он провел специальный опыт на садовом участке с различными культурами. На ровной площадке, тщательно подготовив почву, рядами вручную посеял семена на разную глубину. Семена предварительно отбирал равными по величине, форме, окраске. Осенью растения были убраны отдельно по каждому варианту и проанализированы. Результаты опыта лишь по одному варианту (с овсом) приведены нами в следующей таблице.
| Глубина заделки,вершки | Число | ||||
| посеянных зерен | взошедших зерен | созревших растений | плодущих стеблей | полученных зерен | |
| 0,5 | 15 | 12 | 12 | 98 | 10 643 |
| 1,0 | 15 | И | И | 65 | 7 288 |
| 2 | 15 | 5 | 4 | 26 | 1833 |
| 4 | 15 | 4 | 2 | 4 | 353 |