Первые сведения о различных качествах лесных почв были получены земледельцами лесной зоны в процессе сельскохозяйственного использования почв, занимаемых прежде лесом. Уже в писцовых книгах XV—XVI вв. мы находим разделение на лес пашенный и непашенный, т. е. произрастающий на почвах, пригодных и малопригодных для использования под посевы сельскохозяйственных культур. При огневой системе земледелия правильный выбор участков для расчистки из-под леса имел большое производственное значение. Русские народные наименования — бор, суборь, рамень и т. д. указывают не только на характер лес ной растительности, но и на особенности местообитания, в том числе — на почву. С развитием естественных наук в XVIII столетии начинается проникновение сведений в научную литературу о влиянии леса на почву, а почвенных условий местопроизрастания — на лес.
Одно из первых наблюдений влияния леса на почву принадлежит М. В. Ломоносову. Он обратил внимание на то, что в хвойных лесах — сосняках и ельниках почвы бедны перегноем, а в березняках и других лиственных лесах почвы имеют черную окраску от образующегося перегноя.
Более подробные сведения о зависимости между почвенными условиями и лесной растительностью мы находим в работе А. А. Нартова, одного из сподвижников Петра I, с 1801 г. президента Академии наук. В статье «О посеве леса», опубликованной в 1765 г.3, А. А. Нартов пишет:
«Ель и сосна имеют в себе такое свойство, что сосна на сухой, а ель на сырой земле во сто лет весьма хорошим и к строению полезным бревном вырасти может, а растущая на сырой земле во столько же лет едва до 6 фут (около 1,7 м) достигнет, к строению непрочною бывает и по большей части криво растет.
А хотя сосна иногда в сыром месте расти может, только надлежит земле быть каменистой, твердой и острой.
Напротив же того, ель на твердых и сухих буграх или местах расти инако не может, где б коренья ее, кои под землею далеко распростираются, влажности для себя не имели».
Все типы условий местопроизрастания А. Л. Нартов делит по рельефу и почвенно-грунтовым условиям на три группы: суходольные, заболоченные и болотные. Далее А. А. Нартов рассматривает пригодность различных почв под посев леса.
«Береза землю не так разбирает, пишет Л. А. Нартов, а растет повсюду, но только между смольными деревьями расти не может, которые ее заглушают». Несколько ниже он указывает, что береза лучше всего растет на выжженных местах. По наблюдениям А. А. Нартова, все деревья «пожирают и потребляют растение травы, однако береза не столько сис производит, как сосна и ель, для того, что они иглами своими внизу стоящую траву угнетают». Таким образом, на примере взаимоотношений между древесной и травянистой растительностью в лесу А. А. Нартов описал межвидовую борьбу за 70 лет до лесовода Патрика Мэтью, предвестника дарвинского учения, и за 94 года до появления книги Дарвина о происхождении видов. Важно отметить также наблюдения А. А. Нартова о развитии травяного покрова под светлыми березовыми лесами.
В 1771 г. проф. натуральной истории Московского университета М. И. Афонин выступил на публичном собрании Московского университета с торжественным словом «О пользе знания, собирании и расположении чернозему, особливо в хлебопашестве». Под наименованием «чернозем» М. И. Афонин понимал перегной. В данном случае для нас представляет интерес классификация типов чернозема (т. е, перегноя) по характеру растительности. М. И. Афонин выделяет в восьми типах чернозема четыре: «лесной на смолу похожий чернозем, который также легко землею слывет. Он масляным кажется, рыхл и растения на нем вскоре всходят; березовый чернозем, который сух и холоден; можжевелевый и сосновый чернозем, который натурою весьма горяч; еловый чернозем, который также жирен, но несколько холоднее соснового».
Вопрос о водоохранной и водорегулирующей роли лесов был поставлен в 1842 г. А. Е. Теплоуховым — одним из выдающихся деятелей русской лесоводственной науки. В одной из его работ дано следующее описание водорегулирующей роли леса:
«Чтобы речки и ручьи, питающие пруды водою, защитить от высыхания, необходимо оставлять и разводить лес в самом истоке ключей из земли, падающих с деревьев частей, в котором удерживается снежная и дождевая вода на долгое время и постепенно стекает в ручьи, поддерживая таким образом равномерную глубину рек и прудов. Если же почва будет обнажена от лесов и наземна, то снежная и дождевая вода быстро, за один раз, стекает по ней в ручьи и реки, затопляет берега их, накопляется в излишестве в прудах и нередко проносит плотины; а в последующую затем засуху наступает вредное безводье».
Следует также упомянуть статью А. Е. Теплоухова «Подробное наставление о механическом разложении лесной почвы простыми средствами», опубликованную в 1850 г. Это первое краткое руководство специально по анализу лесных почв.
Большое принципиальное значение имели работы В. Е. Граффа, создателя Велико-Анадольского лесничества на водораздельной степи междуречья Дон — Кальмиус. Этими работами была доказана пригодность степных черноземов для древесной растительности и опровергнута гипотеза о невозможности существования леса на водоразделах южной части черноземной зоны. В. Е. Графф справедливо считается родоначальником степного лесоразведения.
Положительное влияние на развитие лесного почвоведения оказал проф. лесоустройства А. Ф. Рудзкий. В руководстве к устройству русских лесов, изданном в 1888 г., А. Ф. Рудзкий предложил делить лесные массивы на отделы, получившие в дальнейшем наименование типов леса в зависимости от естественноисторических условий (местоположения и почвы). Он полагал, что эти условия заметно влияют на состав и рост насаждений. В качестве примера А. Ф. Рудзкий предлагал выделять:
- кондовье на свежей и глубокой боровой почве (сосна чистая или с примесью березы);
- мендак на тощем и сухом песке (сосна чистая, подлеска нет);
- сосну на мшарине (чистая и с примесью березы);
- ель по рамени и т. д.
Это предложение открывало путь к более детальному изучению лесных почв. Однако общее состояние науки о почве в те годы еще не позволяло с необходимой полнотой реализовать это предложение.
В те годы закладывались основы почвоведения как самостоятельной естественнонаучной дисциплины, создававшейся трудами выдающихся русских натуралистов В. В. Докучаева и П. А. Костычева, формировалась школа русских почвоведов-докучаевцев. Лишь в 1883 г. вышла в свет монография В. В. Докучаева «Русский чернозем», в 1886 г. — монография П. А. Костычева «Почвы черноземной области России». Только со времени создания В. В. Докучаевым науки о почве становится возможным плодотворное применение почвенных исследований в лесном хозяйстве.
В. В. Докучаев был не только основоположником науки о почве, но и пионером в развитии лесного почвоведения. Его перу принадлежат не только работы по изучению подзолов и серых лесных почв, но по инициативе В. В. Докучаева была создана работавшая под его непосредственным руководством «Особая экспедиция Лесного департамента по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях России». В. В. Докучаевым был разработан широкий план облесительных и гидротехнических работ в черноземной зоне в целях борьбы с периодически повторяющимися засухами. В план этих работ вошло создание специальных участков для опытной работы, а именно:
- Каменностепного (Хреновского) на водоразделе между Волгой и Доном (на юге Воронежской обл.).
- Старобельского — на водоразделе между Доном и С. Донцом.
- Велико-Анадольского — на водоразделе между Донцом и Днепром.
В этой связи были предприняты обширные работы по изучению водораздельных островных лесов (Шиповской и Чернолесской дач), выяснению пригодности степных почв под лесокультуры и т. д. Были организованы систематические наблюдения за режимом влажности почв в открытой степи и в лесных насаждениях, проводилось изучение зависимости роста природных стенных лесов от почвенных условий, причин неуспеха естественного возобновления в Хреновском бору и другие работы.
В. В. Докучаев указывал на тесную зависимость свойств почв от характера лесной растительности, участвовавшей в ее образовании. Он неоднократно высказывал мысль, что различные древесные породы должны обусловливать образование неодинаковых почв. «Обращаю внимание ваше, — говорил В. В. Докучаев в 1900 г., — на один чрезвычайно важный факт: как два главных типа растительности травяная и лесная дают разные типы почв, так точно разная лесная растительность делает почвы также различные. Давно замечено народом, что почва из-под леса отличается в зависимости от того, какой на ней был лес. Наш крестьянин прекрасно знает разницу между почвой из-под липового леса, дубового и хвойного» Далее В. В. Докучаев пишет, что в одинаковых климатических условиях под различными древесными породами образуются и различные почвы и подкрепляет это положение рядом примеров. В. В. Докучаев указывал на важность изучения влияния отдельных древесных пород на почву.
Значение выдающихся исследований В. В. Докучаева для лесной науки получило высокую оценку со стороны крупнейшего русского лесовода Г. Ф. Морозова. «Докучаевская постановка почвоведения, — писал Г. Ф. Морозов, — особенно близка и ценна для лесоводства». Г. Ф. Морозов отмечал, что подход к изучению почв, развиваемый В. В. Докучаевым и его школой, отвечает тем требованиям, которые необходимы для познания почвы как среды обитания древесных пород.
Г. Ф. Морозов подчеркивал отличие лесоводственного почвоведения от агрономического. В то время как агрономическое почвоведение сосредоточивало все внимание на изучении пахотного и подпахотного слоев, в лесоводсгвенном почвоведении уже получила признание необходимость изучения всей толщи почвы и грунта. Следует пояснить, что в описываемый период подпочвой или грунтом часто называли иллювиальные горизонты почв. Именно стремление к изучению почвы на всю глубину сближало лесное почвоведение того времени с докучаевским методом исследования почв.
В этой же статье Г. Ф. Морозов отмечает заслуги западноевропейских лесоводов, которые в своей научной деятельности существенное внимание уделяли исследованию почв в лесоводственных целях. Он считает, что лесоводственное почвоведение начало развиваться на западе с конца XVIII в., начиная с работ Гундесгагена, а в XIX в. получило дальнейшее развитие в исследованиях Густава Гейера, Гребе, Миллера, Эбермайера и Раманна, Г. Ф, Морозов особенно подчеркивает, что Гребе является автором «одного из лучших курсов лесного почвоведения», что он обратил «настолько серьезное внимание на необходимость изучения грунта, что все лесное почвоведение делится на две части: на лесное грунтоведение и на лесное почвоведение».
Далее Г. Ф. Морозов пишет: «Влиянием насаждений на почву интересуется лесоводство с самого своего возникновения; в этих воздействиях полога и порождаемой им подстилки лесовод всегда видел средство для своего воздействия на почву, для сохранения ее плодородия, для облегчения появления нового леса и т. д.; мысль, что лес есть почвообразователь, в сущности, никогда не была чужда лесоводству и, по мере его развития, становилась все резче; но, конечно, мысль эта не была так разработана и так ясно выражена, как это сделано докучаевской школой почвоведения. Со времени, однако, П. Э. Мюллера лесовод стал употреблять такие выражения, как буковые, дубовые и прочие почвы, не только в смысле пригодности их для выращивания той или иной породы, но и подчеркивая этими выражениями ту мысль, что почвы несут на себе печать влияния того или иного насаждения» (Морозов, 1904, стр. 99).
Большое значение имели обстоятельные работы Эбермайера по изучению лесных подстилок в лесах Баварии. Ему же принадлежат первые работы по изучению биологического круговорота элементов в сосновых, еловых, буковых лесах и установления количества элементов питания, поглощаемых из почвы различными древостоями. Для своего времени эти работы имели очень большое значение.
Наблюдаемая зависимость роста и развития древесных пород от условий местопроизрастания привела к развитию учения о лесных типах местообитания (Forstliche Standortslehre). Это в свою очередь ставило вопрос об изучении типов местообитания и при том на всю глубину почвы, включая и подстилающие породы (грунты).
Не меньшее значение имели работы датского лесовода П. Э. Мюллера по изучению лесных подстилок и перегноя лесных почв. Введенное Мюллером разделение на грубый и мягкий перегной сохранило свое значение и до настоящего времени.
Таким образом, между зарождавшимся лесным почвоведением и созданным В. В. Докучаевым учением о почве с самого начала выявилась определенная близость и основные положения докучаевского почвоведения получили широкое и полное признание со стороны главы русской лесоводственной науки Г. Ф. Морозова и других прогрессивных ее представителей. Связь между докучаевским почвоведением и лесоводством была настолько тесной, что Г. Ф. Морозов называет В. В. Докучаева «невольным основателем лесного опытного дела в России». Г. Ф. Морозов имел в виду деятельность созданной по инициативе В. В. Докучаева особой экспедиции лесного департамента, в программу которой входило решение ряда лесоводственных вопросов, а также создание опытных участков, преобразованных в 1899 г. в опытные лесничества.
Созданное В, В. Докучаевым учение о почве, его широкий взгляд на задачи и место почвоведения среди других наук о природе, призыв к изучению генетических, вековечных и всегда закономерных связей, какие существуют между различными явлениями природы, между живой и мертвой природой, царством растений и животных и царством минералов, близость докучаевского метода изучения почв к насущным задачам оценки почв в лесоводственных целях, а также личное общение с В. В. Докучаевым оказали глубокое влияние на Г. Ф. Морозова. Это влияние нашло отражение в созданном им учении о лесе и особенно о типах насаждений, что повлияло на все последующее развитие лесоводства.
Относительно влияния на него докучаевского учения о почве Г. Ф. Морозов писал: «Это учение сыграло решающую роль и внесло в мою деятельность такую радость, такой свет и дало такое нравственное удовлетворение, что я не представляю себе жизнь без основ докучаевской школы в воззрениях ее на природу. Природа сомкнулась для меня в единое целое, которое познать можно только стоя на исследовании тех фактов, взаимодействие которых дает этот великий синтез окружающей нас природы… Не будет преувеличением думать, что докучаевское учение является гениальным дополнением к другому великому учению — учению Дарвина».
Г. Ф. Морозов оказал и непосредственное влияние на развитие лесного почвоведения своими исследованиями над режимом влажности лесных почв Хреновского бора и Шипова леса, изучением ортштейна в Хреновском бору. Большое значение имело созданное Г. Ф. Морозовым учение о типах насаждений. По определению Г. Ф. Морозова, «тип насаждения есть совокупность насаждений, объединенных в одну обширную группу общностью условий местопроизрастаний или почвенногрунтовых условий». Этим самым Г. Ф. Морозов связал выделение типов леса с изучением лесных почв.
Морозовское направление в лесной типологии получило дальнейшее развитие в работах А. А. Крюденера, Е. В. Алексеева, Г. Н. Высоцкого, П. С. Погребняка, Д. В. Воробьева.
Существенный вклад в развитие лесного почвоведения был внесен ближайшим учеником В. В. Докучаева выдающимся географом-натуралистом Г. Н. Высоцким. Это был исключительно разносторонний ученый— лесовод, почвовед, гидролог, геоботаник, климатолог, изучавший по его собственному определению «многоглавую книгу природы». Г. Н. Высоцкий особенно подчеркивал необходимость при исследовании лесных почв пользоваться глубокими разрезами, позволяющими исследовать подстилающие породы. Он писал о «глубокопочвенном» почвоведении.
Большое значение имели работы Г. Н. Высоцкого по изучению баланса почвенной влаги в Велико-Анадольском лесничестве и последующие его работы о водоохранной и водорегулирующей роли леса, влиянию лесных массивов на климат страны. Следует также назвать исследования Г. Н. Высоцкого, освещающие деятельность в почве земляных червей, и его работы о природе глеевых горизонтов заболоченных почв, об ортзандах и т. д.
Выяснению влияния отдельных древесных пород на свойства почвы была посвящена работа одного из известных лесоводов М. Е. Ткаченко. Однако, подпав под влияние ошибочной теории С. И. Коржинского, что лесная растительность обусловливает деградацию почвы, М. Е. Ткаченко не сумел дать объективного освещения влияния различных древесных пород на почву. Последующие исследования не подтвердили сделанных им выводов.
Большое влияние на развитие лесного почвоведения оказали работы В. Р. Вильямса. В противоположность односторонним представлениям о почвообразовании как элювиальном процессе, получившем развитие в последокучаевский период, В. Р. Вильямс показал, что формирование почвенного профиля происходит в результате сочетания малого биологического и большого геологического круговорота элементов, другими словами, биологической аккумуляции и элювиального процесса, что ведущее значение в почвообразовании принадлежит растительности, обусловливающей малый биологический круговорот и биологическую аккумуляцию.
Значительный вклад в лесное почвоведение был внесен работами лесовода-почвоведа проф. Н. Н. Степанова. Ему принадлежит ряд работ по изучению лесорастительных свойств почв Шипова леса, лесной подстилки, влиянию лесных пожаров на почву и т. д. Наибольший интерес представляет выдвинутое Н. Н. Степановым положение о повышении плодородия почв путем введения в лесокультуры кустарников.
Кафедра почвоведения крупнейшей в нашей стране высшей лесной школы — Ленинградской лесотехнической академии имени Кирова (ранее С.-Петербургского лесного института) не оказала заметного влияния на разработку проблем лесного почвоведения. Между тем эту кафедру последовательно занимал ряд крупнейших почвоведов нашей страны: П. А. Костычев, П. С. Коссович, К. К. Гедройц, И. В. Тюрин, внесших большой вклад в развитие науки о почве. Но они изучали вопросы агрономического почвоведения, а проблемы лесного почвоведения не привлекали их внимания. Это отражалось и на деятельности кафедр почвоведения и в других лесных институтах. Вопросами лесного почвоведения не занимался и Почвенный институт АН СССР.
Значительный вклад в общее почвоведение сделал А. А. Роде, изучая подзолообразовательный процесс в тесной связи с влиянием леса на почву.
Отсутствие специальных научных ячеек, систематически работающих над проблемами лесного почвоведения, весьма неблагоприятно отражалось на развитии этого раздела науки о почве.
Известный перелом в развитии работ в области лесного почвоведения произошел в результате постановления правительства СССР от 6 июня 1936 г. о выделении лесов водоохранного значении. После этого был создан в системе Главного управления лесоохраны и лесонасаждений при СНК СССР Всесоюзный научно-исследовательский институт лесного хозяйства и при нем организованная Н. Н. Степановым лаборатория лесного почвоведения. Сменившим Н. Н. Степанова Н. П. Ремезовым была разработана программа развития систематических исследований по лесному почвоведению и начато ее осуществление. Программа эта была в дальнейшем опубликована на страницах журн. «Почвоведение» и в I т. сборника «Исследования по лесному почвоведению». Лабораторией были предприняты исследования по изучению влияния леса на водные свойства почвы, влияния рубок ухода на лесорастительные свойства почвы, мер содействия естественному лесовозобновлению, различных орудий обработки почвы, изучению процессов разложения лесных подстилок разного состава, выяснению причин усыхания пойменных лесов на юго-востоке и другим вопросам. В 1941 г. война оборвала эти работы.
Лишь в конце Великой Отечественной войны, в 1944 г., оказалось возможным возобновить прерванные войной исследования в области лесного почвоведения. При кафедре почвоведения Московского университета, руководимой Н. П. Ремезовым, была создана лаборатория, широко развернувшая работы по изучению почв лесных массивов, взаимозависимости между свойствами почв и типами леса и, что особенно важно, были поставлены работы по изучению биологического круговорота элементов в лесах. В дальнейшем велись работы по изучению динамики почвенных процессов под пологом леса, были возобновлены работы по рубкам ухода и другим лесохозяйственным мероприятиям (Н. П. Ремезов, его ученики и сотрудники: Л. Г. Богатова, Л. Н. Быкова, М. О. Дворецкий, Л. А. Пояркова, И. К. Свиридова, К. М. Смирнова, А. П. Утенкова, Э. М. Шмурова и др.). Кафедра организовала широкие стационарные исследования в Воронежском госзаповеднике. Работы кафедры почвоведения МГУ составили новый этап в развитии нашей науки; впервые был дан точный количественный учет потребления азота и зольных элементов лесной растительностью и ряда почвенных процессов. Эти исследования позволили пересмотреть ряд прежних представлений о взаимоотношениях между почвой и естественной растительностью и подойти к решению ряда практических вопросов лесного хозяйства.
С 1948 г. была активизирована работа лаборатории лесного почвоведения Института леса АН СССР (С. В. Зоин, В. Н. Мина, Ф. В. Рунов и др). Главные усилия этой лаборатории были направлены на изучение почв в связи со стенным лесоразведением, изучение почв дубрав лесостепной зоны.
На Украине работы по лесному почвоведению были начаты П. С. Погребняком на Тростянецкой лесной опытной станции в 1924 г. В 1933 г. они были перенесены на кафедру Общего лесоводства и почвоведения Киевского лесохозяйственного института, а после войны возобновлены в Институте леса АН УССР, который являлся по существу учреждением по лесному почвоведению. Здесь разрабатывались вопросы кислотно-щелочного и водного баланса лесных почв, баланса азота и зольных веществ в борах, суборях и дубравах (П. С. Погребняк, его ученики и сотрудники: В. Д. Гоцуляк, М. Н. Зражевский, Т. Д. Катеринин, П. С. Пастернак, Г. А. Редько, А. С. Скородумов), лесной почвенной фауны (А. Н. Зражевский), почвенной микробиологии (А. П. Визир, С. А. Самцевич).
В последние годы работы по лесному почвоведению проводятся и во многих других местах — Архангельске, Свердловске, Йошкар-Оле и других центрах лесоводственного образования нашей страны.
Советское лесное почвоведение занимает первое место по широте и разносторонности программы исследований, по количеству специалистов и разнообразию тематики. Нет сомнения в том, что и в дальнейшем эта область науки будет успешно развиваться. Однако пока еще недостаточна связь лесного почвоведения с производством, которая необходима для правильного понимания его задач, овладения лесоводственными знаниями и: постановки актуальных тем, осуществляемых на глубокой теоретической основе.
Избранный некоторыми почвоведами путь региональных полевых (морфологических) исследований не актуален для лесного хозяйства и лесоустройства. Объединение типов почв в типы местообитания — слишком формальный прием, и он не может быть применен лесоводами, овладевшими экологической методикой оценки типов местообитаний — самым точным методом учета и анализа лесного почвенного плодородия. Почвоведам, пришедшим в лесное хозяйство со стороны, следует в первую очередь усвоить золотое правило Г. Ф, Морозова: «спрашивать оценку плодородия почв у самих растений».