За два года учебы в Петровке Фортунатов успел принять активное участие в экспедициях по статистическому обследованию сельского хозяйства Екатеринославской губернии и двух уездов Московской губернии. Эти путешествия дали материал для обобщающих публикаций. Дипломную работу он посвятил земледелию Соединенных Штатов Северной Америки. Успешно ее защитил и был удостоен степени кандидата сельхознаук (1882 г.). Затем он вернулся в Петербург и окончил учебу в Медико-хирургической академии. Имея два диплома – агронома и врача, он решил отправиться на Кубань, в артель-колонию «осевших на земле» интеллигентов, стремившихся на практике воплотить идеалы сельскохозяйственного социализма.
Но до Кубани Фортунатов не доехал. Тимирязев, Стебут и другие профессора Петровки убедили его, что закапывать в землю исследовательский талант, каким его наделила природа, даже в плодородную землю Кубани, недопустимо.
Он стал доцентом, позднее профессором Петровской земледельческой академии. Проработал в ней до 1894 года, когда власти ее ликвидировали как рассадник революционной смуты.
В Петровку Фортунатов смог вернуться только через 8 лет. За эти годы он успел поработать профессором Новоалександрийского института, Киевского политехникума, Коммерческого института, университета имени А.Л.Шанявского, Высших женских (Голицынских) сельскохозяйственных курсов, Высшего технического училища. Часто совмещал работу в двух-трех учебных заведениях. Но сердце его принадлежало Петровке. Он воспевал ее в стихах, хотя и не столь ярких, как его научные публикации, всегда новаторские. Стихи были традиционны и сентиментальны, но они передают его романтическую влюбленность в Петровку:
Лекции Фортунатова открыли студенту Вавилову широкие горизонты. Он стал понимать, как научная агрономия связана с физической и экономической географией возделываемых растений, с особенностью почв, климата, плотностью населения, его трудовыми навыками, традициями, уровнем образования.
Фортунатов только начал разбираться в том, какие культуры возделываются в разных губерниях и на каких площадях, какие они дают урожаи, сколь эти урожаи устойчивы. В одних местностях преобладает рожь, в других пшеница, в третьих бобовые культуры, в четвертых садовые, огородные… Такое распределение культур сложилось стихийно, но насколько оно рационально, экономически выгодно, научно оправдано? Исследование этих вопросов только начиналось.
Фортунатов подчеркивал, что Россия – страна с самыми обширными сельскохозяйственными угодьями и самыми низкими урожаями. Отсюда беспросветная нужда огромных масс населения. Изменить это можно усилиями тысяч агрономов-практиков и множества ученых. Их и выпускала Петровка, но для такой обширной страны их было ничтожно мало. Впереди – для каждого! – непочатый край работы…
Словом, лекции Фортунатова были захватывающе интересными. Но Николай Вавилов чувствовал: землевладение и землепользование, организация сельскохозяйственного производства и весь клубок сопутствующих проблем – не его стезя. Его тянуло к себе само возделываемое растение. Как, откуда берется это чудо, столь привычное для всех нас, что мы нисколько ему не удивляемся? Тут есть над чем задуматься, чему удивиться и чем восхититься!