Da han kom tilbake til Russland i 1871, forsvarte han en doktorgrad i spektralanalyse av klorofyll. Han ble utnevnt til professor ved Petrovs landbruksakademi, hvor han ble til den ble avsluttet i 1892. I 1877 ble han også utnevnt til professor i anatomi og plantefysiologi ved Statsuniversitetet i Moskva. I sitt forskningsarbeid var han spesielt opptatt av fotosyntese og relaterte fenomener. Han var også pioner i bruken av drivhus til jordbruksforskning i Russland, som han startet tidlig i 1870-årene.