В 1753 г. гениальный русский ученый М. В. Ломоносов (1711 — 1765) впервые высказал мысль о том, что «питание растениям доставляет воздух, почерпаемый листьями». Позже, в 1771 г. английский химик Д. Пристли (1733—1804) экспериментально показал, что если под стеклянным колпаком держать мышь и горящую свечу без растущего зеленого растения, то мышь гибнет, г свеча гаснет.
В 1779 г. голландский естествоиспытатель Ингенуз Ян (1730—1799) установил, что «испорченный» воздух очищают только зеленые растения и на свету. Объяснение этому явлению как процессу питания растений дал женевский ботаник Ж. Сенебье (1742—1809).
Становлению физиологии растений как науки способствовало изобретение и усовершенствование микроскопа англичанином Р. Гуком (1635—1703) и голландцем А. Левенгуком (1632—1723). Микробиологические наблюдения значительно ускорили развитие ботаники и зоологии. В 1735 г. выдающийся шведский естествоиспытатель К. Линней (1707—1778) своей работой «Система природы» как бы завершил огромный труд ботаников и зоологов первой половины XVIII в. и предложил стройную систематику растительного и животного мира.
В 1760 г. немецкий ботаник И. Кёльрёйтер (1733—1806) получил первый искусственный гибрид табака и положил начало гибридизации растений. Французский химик А. Лавуазье (1743—1794) установил закон сохранения вещества, определил состав воздуха и процесс образования двуокиси углерода, сделал ряд других важных открытий.
В России основателем научного земледелия считается М. В. Ломоносов, который не мыслил подъема сельского хозяйства без помощи науки. Он смело высказывал материалистические взгляды на природу и ломал метафизические представления об ее неизменности. В работе «О слоях земных» он пишет, что чернозем произошел от «согнития животных и растущих тел со временем, а не является первозданной материей». М. В. Ломоносов предложил царскому правительству учредить «Государственную коллегию земского домостроительства», которая заботилась бы о развитии сельского хозяйства, лесах, дорогах, каналах, деревенских ремеслах. По его проекту коллегия должна была изучать также иностранную сельскохозяйственную литературу и использовать достижения Европы в русском хозяйстве. Вместе с тем М. В. Ломоносов считал недопустимым механически переносить опыт зарубежных стран и предлагал изучать сельское хозяйство опытным путем. Предложение М. В. Ломоносова правительство не приняло, и лишь в 1763 г. при Российской Академии наук был организован «класс агрикультуры», т. е. земледельства. А в год его смерти, в 1765 г., было создано Вольное экономическое общество.
Вольное экономическое общество должно было собирать и освещать в печати отечественный и заграничный опыт лучшего ведения сельского хозяйства, ставить полевые опыты по исследованию новых приемов земледелия, новых растений и лучшего способа ведения хозяйства. Общество начало издавать первый в России сельскохозяйственный журнал «Труды Вольного экономического общества к поощрению в России земледелия и домостроительства». В нем сотрудничали лучшие ученые и практики земледелия России. Деятельность Вольного экономического общества и его журнала, явившегося как бы летописью и энциклопедией русской агрономии, сыграла огромную роль в формировании отечественной агрономической мысли.
М. В. Ломоносов положил начало развитию агрономии в первом русском университете (Московском), организованном по его инициативе. Здесь в 1770 г. М. И. Афонин, профессор натуральной истории, организовал кафедру агрономии и начал читать курс «Сельскохозяйственное домоводство». Он говорил «о пользе, знании, собирании и расположении чернозему, особливо в хлебопашестве».
Первыми русскими агрономами по праву считают А. Т. Болотова и И. М. Комова. А. Т. Болотов (1738—1833) интенсивно работал в сельском хозяйстве более полувека. Период его деятельности совпал со временем оживленного роста производительных сил, который начался в стране еще при Петре I. Собственным трудом и размышлениями 220 лет назад А. Т. Болотов приходит к научным истинам, которые имеют силу и в настоящее время. Его первая небольшая статья в Трудах Вольного экономического общества «Примечания о хлебопашестве вообще» (1768) представляет собой настоящий проспект учебника общего земледелия. В этой статье А. Т. Болотов пишет, что «первым предметом или частью хлебопашества можно почесть разбирание свойств и качеств земли или исследование и узнавание, к чему которая земля наиспособнее».
В то время, когда работал А. Т. Болотов, естественнонаучных знаний было накоплено слишком мало. И каким же надо было обладать интеллектом, чтобы объяснить такие явления, как «…почему не все то всходит, что посеется, не все вырастает, что всходит, не все созревает, что вырастает и не все доходит до наших рук, что созревает и поспевает на поле». В сочинении «Наказ для управителя», за которое А. Т. Болотову в 1770 г. присуждается Большая золотая медаль Вольного экономического общества, он вопрошает: зачем бесконечно расширять пахотные земли, какая от них польза, если имеющиеся работники не в состоянии их как следует возделать? Работа А. Т. Болотова «О разделении полей», за которую он получает вторую золотую медаль, была первым в России руководством по введению севооборотов и организации сельскохозяйственной территории. Он предлагает заменить трехпольный севооборот многопольным. В своем имении он ввел семипольный зернопаропереложный севооборот, в котором перелог мог заменяться посевом трав.
Идею интенсификации сельского хозяйства («лучше с мала получать много, чем со много мало») впервые высказал в России профессор И. М. Комов (1750—1792). Его работа «О земледельных орудиях», изданная в 1785 г., была первым в России печатным руководством по сельскохозяйственным машинам и орудиям. В своей монографии «О земледелии» (1788) И. М. Комов показал связь земледелия с естественными науками, обобщил достижения русской и зарубежной науки XVIII в. Огромное значение И. М. Комов придавал в земледелии севообороту. «Главное искусство, — писал он,— состоит в том, дабы учредить оборот сева различных растений так, чтобы земли не изнурить, а прибыли от нее получить сколько можно больше. Этого можно достигнуть, если поочередно, то овощь, то хлеб, то траву сеять». Он предлагал изменить соотношение между хлебопашеством и скотоводством в пользу последнего. В навозе он видел средство от истощения почвенного плодородия. И. М. Комов выступал против шаблона, рецептуры и упрощенчества в агрономии, тем более при заимствовании иностранного опыта, с которым он был хорошо знаком. Лучшим способом пропаганды и проверки различных рекомендаций он считал прямой опыт.
Труды А. Т. Болотова и И. М. Комова убедительно говорят о том, что научное земледелие в России развивалось самостоятельным путем, опережая в ряде вопросов развитие агрономической мысли в европейских странах.