«Отдайте почве то, что вы у нее взяли!» Что может быть яснее и разумнее этой либиховской формулы? Но как трудно, как фантастически трудно приложить эту простую теоретическую формулу к шестидесяти десятинам бобловской пахотной земли! В самом деле, чтобы узнать, что вы взяли у почвы, надо знать, что в ней было с самого начала. Потом нужно узнать, какие культуры и когда выращивали на этой почве. Потом нужно выяснить, какие вещества преимущественно высасывают из почвы те или иные растения и какие вещества и в каких количествах нужно вносить в почву под каждую культуру. Чтобы ответить на каждый из этих вопросов, нужно было проделать такую работу, что Менделеев поначалу устрашился ее огромности и не удержался от искушения испробовать простые либиховские рекомендации.
Истощение запасов калия и фосфора в почве было любимым коньком Либиха. Отдавшись вольному полету своей фантазии, прославленный германский химик навел страх на сельских хозяев всей Европы. «Многие местности, известные в древности как цветущие и плодоносные, — вещал Либих, — оскудели и превратились в пустыню потому, что растения высосали из почвы весь фосфор и калий. Этот процесс повлек за собой исчезновение целых народов и цивилизаций, и, если современное человечество не озаботится пополнением пахотных земель этими элементами, потомков наших ждет неумолимая погибель». В 1860-х годах фосфориты считались некой панацеей, которая только и могла спасти земледелие. И Дмитрий Иванович начал тоже с фосфоритов.
«…Я приступал к опытам, — писал он впоследствии, — отчасти предубежденный… в пользу фосфористого удобрения. Перед тем я применил во всем своем именин, на том небольшом хозяйстве, которое было у меня, фосфористые удобрения. Я уповал… на них и думал найти в них хороший исход для дела». Но упования эти не оправдались. С грустью Дмитрий Иванович писал: «Господствующее ныне учение о фосфористом удобрении, представляющее его чуть не философским камнем падающего земледелия, противоречит тому, что было получено нашими опытами». Первая неудача показала: проблема слишком сложна, чтобы простые либиховские советы были пригодны во всех климатических поясах, на всех почвах и для всех культур. Но, начав разбираться в деле детально, Дмитрий Иванович с удивлением обнаружил, что ни Либих, ни его последователи и даже противники перед началом своих экспериментов не удосужились сделать анализ почв на опытных полях. И уже по одному этому полученные ими рекомендации не представляли надежного руководства для удобрения бобловских делянок.
Изучив и сопоставив историю западноевропейского и российского земледелия, Менделеев пришел к выводу, что опыт западного сельского хозяйства часто неприменим к русским климатическим и экономическим условиям. Причин тому несколько. Прежде всего различие климата: «Большинство полей Западной Европы страдает избытком сырости, а большинство наших страдает недостатком сырости, засухами». Затем, в противность Западной Европе, сравнительно слабое развитие скотоводства в России было причиной систематической нехватки навоза, а ограниченное сеяние кормовых трав приводило к тому, что навоз этот был беден минеральными веществами. Наконец, в течение многих десятилетий в почвы Западной Европы было внесено огромное количество извести. В результате «наши земли, говоря не о черноземе, если страдают чем по своей природе, то отнюдь не недостатком чего-либо в отдельности, а преимущественно всеобщим недостатком правильного удобрения и обработки… недостатком того, что называют зрелостью или спелостью почвы. Если бы наша почва была действительно хорошо обработана и качества питательных веществ отвечали бы их количеству, то… мы увидели бы, что наша почва не хуже, если не лучше, многих из известных европейских почв; но в том-то и дело, что нашим почвам недостает, так сказать, тамошней отделки».
Постепенно перед Менделеевым все полнее и полнее раскрывался объем исследовательской работы, необходимой для решения основной научной задачи земледелия, которая, по его мнению, сводилась к тому, чтобы «по химическому исследованию почвы… суметь судить об необходимых для почвы удобрении и обработке, как имеют возможность судить по анализу руды о способе добытая из нее металла, о качестве и количестве плавней и топлива…». И когда Менделеев понял, что одному ему с такой огромной работой не справиться, он решил обратиться в Вольное экономическое общество…