Для русского сельского хозяйства середины XIX в. было характерно преобладание трехпольной системы, которая охватывала почти треть территории Европейской России. Северная граница области распространения трехполья проходила по берегам Ладожского и Белого озер, по юго-западной части Вологодской губернии и в Пермской губернии доходила до Урала. Южная ее граница начиналась от Каменец-Подольской губернии, поднималась к Харькову и шла к Саратову и Уральскому хребту. В Прибалтийских губерниях было развито плодосменное хозяйство, на юге и юго-востоке господствовало экстенсивное пестропольное залежное хозяйство.
Уже в те годы отрицательные стороны трехпольной системы: преобладание посевов зерновых хлебов (рожь, овес, ячмень), нехватка удобрения при слабом развитии животноводства, низкая обеспеченность кормами — были ясны передовым русским агрономам. Однако при недостатке капиталов, при слабой технической оснащенности хозяйства трехполье и в дальнейшем продолжало оставаться основной системой полеводства. Одновременно продолжалась распашка земель, главным образом в южных и восточных районах. Так, к 1887 г. пахотная площадь черноземных губерний увеличилась в полтора раза, при некотором снижении ее в губерниях нечерноземных.
Развитие земледельческого капитализма обусловило, однако, и рост производительных сил. Сбор зерна и картофеля на душу населения вырос с 1864 по 1905 г. на 48%. За 30 лет после реформы урожаи зерна выросли с 2 до 3,3 млрд, пудов, производство льна в северных губерниях к середине 90-х годов увеличилось более чем вдвое. Рост торгового земледелия повлиял на специализацию земледелия, на обособление земледельческих районов. Во второй половине XIX в. усиленно развивались свеклосахарное, винокуренное, картофеле-паточное производства, Маслоделие, сыроварение, первичная обработка льна.
Реформа 1861 г. внесла большие изменения не только в хозяйственные отношения, в условия сельскохозяйственного производства, но и во взгляды на роль агрономической науки. Лишившись барщинного труда и оброка, российский помещик вновь возлагает надежды на науку, которая, в его глазах, должна возродить хозяйство в новых условиях. «Русское землевладельческое дворянство должно же понять, что ему необходимо запастись сельскохозяйственными знаниями, если оно не хочет идти навстречу верной гибели»,— писал Юстус Либих П. А. Ильенкову, профессору только что открытой Петровской земледельческой и лесной академии{4}.
С открытием Петровской академии (1865), ставшей центром научной сельскохозяйственной мысли в стране, можно связать начало еще одного периода в развитии русской научной агрономии. Его характерные черты — появление оригинальных исследований, начало широкой самостоятельной разработки вопросов русского земледелия, усиление связей общего естествознания и чисто агрономических дисциплин. Этому способствовало развитие научной работы в области сельского хозяйства в высших школах. Еще в 1862 г. были открыты Ново-Александрийский институт сельского хозяйства и Рижское политехническое училище с сельскохозяйственным отделением. В университетах с 1863 г. велось преподавание агрономической химии. Это отражало установившийся под влиянием учения Либиха взгляд на агрономию как на приложение химии к земледелию. С 1883 г. были восстановлены кафедры агрономии. К началу 90-х годов ими руководили видные представители сельскохозяйственной науки: в Петербурге — первый в России доктор земледелия А. В. Советов, в Харькове — А. Е. Зайкевич, в Москве — А. Н. Сабанин, в Одессе — П. Ф. Бараков, в Киеве — С. М. Богданов, в Казани — В. И. Сорокин.
На развитие агрономической науки в России большое влияние оказали успехи в области общей биологии и физиологии растений. Выдающаяся роль принадлежала К. А. Тимирязеву, бывшему с 1870 по 1893 г. профессором Петровской академии. Его пропаганда учения Дарвина, а также исследования в области фотосинтеза, лекции и общественные выступления по важнейшим вопросам земледелия оказывали огромное влияние на направление агрономических исследований.
Последняя четверть XIX в. ознаменовалась крупнейшими успехами в развитии науки о почве, связанными с именем В. В. Докучаева, классическими исследованиями С. Н. Виноградского явлений нитрификации и усвоения атмосферного азота, широкими работами в области сельскохозяйственной метеорологии (А. И. Воейков, А. В. Клоссовский, П. И. Броунов).
Издание в 1864 г. перевода книги Ю. Либиха «Химия в приложении к земледелию и физиологии» сыграло большую роль в развитии агрономической химии. В 60-х годах и позднее вопросам удобрения в России уделялось вообще очень большое внимание. В удобрениях, как и в сельскохозяйственных машинах, видели чуть ли не единственное средство выхода из положения, в котором оказалось помещичье хозяйство после реформы 1861 г. Недаром первые русские диссертации (И. А. Стебута, А. П. Людоговского и др.) были посвящены вопросам питания растений и применения удобрений. Увлечению проблемой удобрений отдали дань Д. И. Менделеев, А. Н. Энгельгардт, К. А. Тимирязев, П. А. Костычев и другие видные деятели естествознания и агрономии.
Собственно агрономическая наука, черпая из источников естественных наук и обогащаясь опытными данными, постепенно освобождалась от представлений, навязанных традицией преклонения перед иностранной наукой. Во второй половине XIX в. все чаще раздаются голоса о необходимости самостоятельной разработки вопросов русского сельского хозяйства. В новом журнале «Русское сельское хозяйство» И. А. Стебут в 1869 г. писал: «Мы должны догнать Запад возможно скорее, должны взяться за серьезное изучение дела: изучение, которое давало бы нам возможность ясно и верно оценивать местные условия хозяйства»{5}. В своих знаменитых письмах «Из деревни» А. Н. Энгельгардт говорил: «Мы должны создать свою русскую агрономическую науку и создать ее могут только совместные усилия ученых и практиков» {6}.
Вторая половина XIX в. дала России целую плеяду замечательных агрономов-ученых. Выдающимся агрономом был И. А. Стебут. С 1860 по 1894 г. он преподавал сначала в Горыгорецком земледельческом институте, а затем в Петровской земледельческой академии. Учитель многих поколений русских агрономов, автор классического труда «Основы полевой культуры» и многих других работ, И. А. Стебут очень многое сделал для осуществления идеи порайонного изучения сельского хозяйства. Велики его заслуги и в области сельскохозяйственного образования и в развитии опытного дела. Большой след 'В русской агрономии оставил А. В. Советов (1826—1901), автор работ о разведении кормовых трав на полях и о системах земледелия. Большое влияние на агрономическую мысль того времени оказал и первый исследователь фосфоритного вопроса — А. Н. Энгельгардт (1832—1893), автор ряда книг по земледелию и удобрению и известных писем «Из деревни», изучавшихся Марксом и Лениным. Многообразна была деятельность основоположника агропочвоведения и учения о структуре почвы П. А. Костычева (1845—1895). Он являлся автором многих руководств по обработке и удобрению почвы и организатором опытного дела. А. С. Ермолов (1847—1917) внес немалый вклад в русскую агрономическую литературу трудом «Организация полевого хозяйства», излагавшим опыт русского земледелия.
Характерной чертой третьего периода развития русской агрономии стало зарождение опытного дела в современных его формах и применение экспериментального , метода к изучению вопросов сельского хозяйства. Известны первые научно поставленные опыты с удобрениями, проводившиеся в 1867—1869 гг. под руководством Д. И. Менделеева. С 1881 г. начало работать опытное поле Ново-Александрийского института (П. В. Будрин). А. Е. Зайкевич организовал сеть опытных полей Харьковского общества сельского хозяйства: в ряде южных губерний с 1881 по 1903 г. работало 37 полей. Эти работы выявили значение улучшенных сортов сахарной свеклы и зерновых культур, роль фосфорного удобрения на черноземе, преимущественно рядкового удобрения. С 1885 г. начались известные опыты А. Н. Энгельгардта в Смоленской губернии, показавшие возможность широкого использования фосфорита на подзолистых почвах. В 1884 г. организуется первое постоянное опытное поле — Полтавское. Оно развернуло широкую программу исследований по обработке и удобрению почвы, предшественникам, культуре люцерны, сортам зерновых культур и др.