Общее направление научно-исследовательских работ по вопросам, связанным с облесением степей, было дано с предельной ясностью и глубиной в «Трудах» известной экспедиции, организованной В. В. Докучаевым в 1891 году. Эта экспедиция не только много сделала для познания природы наших степей, не только выработала новый научный метод обоснования хозяйственных мероприятий по борьбе с засухой, но и наметила конкретные пути борьбы с этим стихийным бедствием.
На трех опытных участках — в Велико-Анадоле, близ Мариуполя, в Деркульской степи бывшего Старобельского уезда Харьковской губернии и в Каменной степи в бывшей Воронежской губернии — изучались мероприятия, осуществление которых стало возможным только в советское время. Принципы и методы, положенные В. В. Докучаевым в основу работ этой экспедиции, для того времени были совершенно новыми; в известной степени они не утратили своей актуальности и поныне.
Докучаев так определил задачи своей экспедиции: «Точнее изучить эти силы и явления (т. е. факторы земледелия. — В. С.) в их взаимодействии и причинной связи, выяснить род и размеры естественных врагов земледелия, найти в ряду природных условий такие, которые позволяют бороться с упомянутыми невзгодами при помощи тех или иных соответственно направленных мероприятий, поставить ряд опытных работ, имеющих целью улучшение условий сельского, лесного и водного хозяйства южной России, учесть эти опыты, выяснить их положительные и отрицательные стороны и практическую целесообразность, — вот насущные ближайшие задачи современной земледельческой России и русской агрономической мысли» (В. В. Докучаев. «Труды экспедиции, снаряженной Лесным департаментом. Отчет Министерству земледелия и государственных имуществ за 1894 год». СПб., 1895, стр. 1—2).
Особенно подробно научные исследования по борьбе с климатическими невзгодами в нашей черноземной полосе были изложены В. В. Докучаевым и его сподвижником Н. М. Сибирцевым во введении к «Трудам» названной экспедиции. Подчеркнув необходимость комплексного метода исследования, авторы отмечают, что в экспедиции необходимо поставить дело так, чтобы «все естественные факторы (почва, климат с водой и организмы) были исследованы и испытаны, по возможности, всесторонне и непременно во взаимной их связи» (В. В. Докучаев и Н. М. Сибирцев. «Труды экспедиции, снаряженной Лесным департаментом под руководством проф. Докучаева». Введение. 1894, стр. 15).
Таким образом, уже в программе этой экспедиции выявился широкий географический подход к решению поставленной задачи, подход, целесообразность которого затем была блестяще доказана не только «Трудами» этой экспедиции, но и всей агрономической и лесной наукой.
Замечательный русский ученый Г. Н. Высоцкий белее 40 лет своей жизни отдал степной проблеме. Он не только широко привлек данные климатологии, почвоведения и биологии к разрешению вопросов создания степных насаждений, но и сам деятельно развивал различные стороны этих наук. Главная же его заслуга заключалась в том, что он, как сотрудник В. В. Докучаева, внедрил во все звенья своих научных изысканий комплексный, географический метод. Он наметил программу дальнейших исследований в этой области; его работы в значительной мере остаются и до сих пор руководящими при решении проблемы степного лесоразведения.
Большое значение имеют также труды П. А. Костычева, выяснившего условия, обеспечивающие плодородие почвы, и показавшего роль структуры почвы в получении высоких урожаев.
Все эти идеи находятся в полном созвучии с теорией другого нашего крупнейшего почвоведа, биолога и географа широкого диапазона — академика В. Р. Вильямса. Развивая идеи Докучаева и Костычева, он создал замечательное учение о травопольной системе земледелия. Эта система вместе с полезащитными насаждениями, которые входят в нее как неотъемлемая часть, дает надежное средство для борьбы с засухой и обеспечивает получение высоких и устойчивых урожаев и поднятие сельского хозяйства на более высокую ступень.
В. Р. Вильямс писал: «Дальнейший подъем сельскохозяйственного производства в степных районах Союза немыслим, во-первых, без широкого внедрения в сельскохозяйственное производство системы лесных полос и, во-вторых, без внедрения на межполосных пространствах травопольной системы земледелия, составным элементом которой и являются лесные полосы» (В. Р. Вильямс. «Лес на службу урожая». «Известия», 21 октября 1938 г.).
Наш гениальный биолог Мичурин также посвятил одну из своих статей полезащитному лесоразведению, прекрасно понимая все значение его для поднятия уровня сельского хозяйства, в частности садоводства.