Чтобы облегчить труд своим будущим помощникам и в то же время получить материал, пригодный для обобщения, Андрей Тимофеевич изложил в статье схему описания сортов. Однако создать тогда помологическое руководство не удалось. По-видимому, не нашлось среди помещиков таких, кто откликнулся бы на просьбу Болотова, а приступить к ее осуществлению в одиночку он не решился.

И лишь через многие годы вернулся к ней. Теперь уже основательно. Сделал специальную тетрадь и начал описывать сорта, сопровождая каждую характеристику рисунком. На первых порах думалось, что работа не составит большого труда, ведь схема описания уже была им разработана, а сорта заметно различались как по плодам, так и по другим признакам. Но уже вскоре ему пришлось убедиться, насколько ошибочным было его первоначальное предположение.

Сорта легко различались, пока он имел дело с небольшим количеством экземпляров одного и того же сорта. По мере расширения материала и накопления все новых описаний выяснилось, что признаки, которые на первый взгляд кажутся наиболее характерными и которые он положил в основу описания сортов, весьма изменчивы и не могут служить для их характеристики. Например, размеры яблока как будто бы вполне определяют сорт, и крупноплодные яблони по размерам плодов заведомо отличаются от яблонь со средними, а тем более мелкими плодами. Но под влиянием внешних факторов (географические, почвенноклиматические, сезонные и др.) крайние уклонения у сортов могут привести к тому, что у мелкоплодного уклонения крупноплодной яблони плоды окажутся мельче, чем у крупноплодного варианта среднеплодной, а порой и мелкоплодной.

Андрей Тимофеевич был очень огорчен напрасно проделанной работой. Впрочем, не такой уж напрасной она была. Путь первопроходца всегда тернист и сложен, а истина часто приходит только в результате совершенных ошибок: «Теперь надо сказать, что так как, описывая и срисовывая такое множество сортов яблок и груш, я час от часу становился опытнее, то и описания мои во многих пунктах были гораздо совершеннее; я видел, что многое из того, что я сначала замечал и означал, совершенно лишнее и ненужное» [15 Болотов А. Т. Избр. соч. С. 242.].

Пришлось Андрею Тимофеевичу основательно заняться изучением признаков и свойств яблони и груши (в первую очередь их плодов), с тем чтобы найти такие, которые позволили бы совершенно надежно определять сорт. После длительных исследований он их нашел. «Что касается вообще до разных признаков яблок, по которым они могут, да и должны быть распознаваемы и которыми отличаются разные сорта их друг от друга, то из внимательного и продолжительного изучения этой стороны дела я пришел к следующим выводам: во-первых, что все эти признаки можно разделить на две группы и одни назвать существенными и либо никогда, либо мало изменяющимися, а другие случайными, подверженными нередко большой изменчивости; во-вторых, что первые или существенные признаки, которые в своей совокупности могут быть названы характеристическими, чрезвычайно немногочисленны, да и те относятся к таким частям, которые в большинстве случаев меньше всего рассматриваются; большинство же признаков являются подвершенными либо многим, либо немногим и непостоянным переменам и, следовательно, такими, на которые никогда с достоверностью нельзя положиться» [16 Там же. С. 244.].

Таким образом, Андрей Тимофеевич впервые в истории биологической науки ввел понятие о наследственных и ненаследственных признаках у растений, установил такие признаки у яблони и груши и использовал их для характеристики сортов. К ненаследственным признакам, на которые он ориентировался в начале работы, а затем счел возможным использовать лишь условно, в качестве вспомогательных, Болотов относил величину, форму и окраску плодов, а также длину, толщину и форму плодоножки.

В число условных признаков, которыми надежно можно пользоваться лишь применительно к определенным сортам, Болотов включал признаки взрослого дерева: наружный вид и расположение сучьев, строение и окраску коры, строение и окраску листьев, расположение плодов на дереве, их количество, сроки созревания, прочность прикрепления к веткам, характер повреждения во время роста.

Группу существенных признаков, которые после длительных исследований были положены в основу классификации сортов яблонь и груш, составили: строение «темени» плода; строение воронки (место прикрепления плода к плодоножке); толщина и строение поверхности кожицы; консистенция и вкус плода, а также его лежкость, изменение вкуса в процессе хранения и характер заболевания гнилыо; строение семенного гнезда, величина и форма семян.

Важно, что при определении сортов Болотов рекомендовал пользоваться не отдельным каким-либо признаком, а всей их совокупностью. Только такое комплексное использование найденных им признаков и свойств может дать самые надежные результаты. Анализ работы А. Т. Болотова, главные принципы которой лежат в основе и современных систем помологии, показывает, насколько глубоко и правильно подошел он к разрешению проблемы классификации плодовых растений.

Над своей помологической системой Андрей Тимофеевич работал в общей сложности около восьми лет (1793—1801, без учета предварительных исследований, опубликованных в 1780 г.). Ее теоретическая часть разрабатывалась в 1793—1796 гг. К сожалению, своевременно работа не была опубликована, в результате отцом научной помологии стали считать немецкого ученого Диля, хотя он предложил свою систему лишь в 1799 г.

Судьба томов помологической работы различна. Первые семь после смерти Андрея Тимофеевича перешли к его сыну Павлу, который в 1837 г. подарил их Российскому обществу любителей садоводства. В 1901 г. Общество передало рукописи Румянцевскому музею. В настоящее время они хранятся в Библиотеке им. В. И. Ленина. Восьмой том, по-видимому, был написан намного позднее, чем предыдущие, он не был закончен и находился отдельно, в результате чего попал к другому наследнику. В конечном счете том оказался в Библиотеке им. М. Е. Салтыкова-Щедрина (Ленинград).

Первый том (его черновой экземпляр не сохранился, имеется переписанный в 1800 г.) основной, состоит из трех разделов: предисловия, общей части (научные принципы описания сортов) и специальной части (описание и изображение некоторых сортов). Остальные тома представляют продолжение специальной части, не имеют никаких предисловий, а содержат описание сортов и снабжены их акварельными зарисовками.

Все рисунки плодов сделаны в натуральную величину, и каждый занимает отдельную страницу. На ней же имеется название сорта, иногда с синонимами, указано, в каком саду, под какими номерами находились деревья этого сорта, а также отметки: «погибло», «превращено» (перепривито другим сортом). Эти пометки имеют большое значение, поскольку по ним можно судить о качестве сортов.