Чернозем издавна был главной «хлебной» почвой России. Еще до революции ста-двухсотпудовые урожаи (двадцать — тридцать центнеров) пшеницы с одного гектара без внесения удобрений с затратами только на вспашку делали чернозем действительно «царем почв» (такое определение дал чернозему Докучаев). На богатых гумусом черноземах земледельцы тогда вели хозяйство по-особому, и даже помещики сдавали земли арендаторам с условием, что те не будут вносить в почву навоз — так плодородны были черноземы.
В те же годы, когда начиналось интенсивное освоение черноземов, было основано Вольное экономическое общество, сделавшее очень много для изучения и развития производительных сил России. Это общество финансировало исследования Докучаева и образовало специальную, так называемую Черноземную, комиссию для изучения плодородия черноземов и разработки научных основ их использования.
Черноземы послужили науке в качестве экспериментальной модели: именно при их изучении были сформулированы основные законы почвоведения. Не обошлось без накладок. Одна из них — уже упоминавшаяся гумусовая теория питания растений, предложенная немецким ученым Тэером. Если чернозем — самая плодородная и к тому же самая богатая гумусом почва, то ясно, что гумус «ответственен» за урожай, и плодородие почвы в первую очередь определяется гумусом. И хотя доказано, что можно получать необходимый урожай растений при отсутствии органического вещества, что минеральные удобрения обеспечивают самый высокий урожай, роль гумуса до сих пор остается загадочной. Если подойти строго, то минеральные удобрения не «опровергают» плодородия гумуса. Можно привести такой пример из физиологии растений. Известно, что на свету растения фотосинтезируют углеводы, в темноте фотосинтез не идет. Но если в темноте растение «кормить» углеводами (хотя бы вводя их в ткани инъекциями), то можно получить нормальное по массе и урожаю семян растение. Но отсюда еще не следует, что фотосинтез не нужен растению. Так может быть и в почве: вносятся минеральные соли — растения их используют, но это не значит, что гумус не нужен почве.
В оптимальные по увлажнению годы черноземы без всяких удобрений дают сорок — пятьдесят центнеров с гектара первоклассного зерна. При внесении минеральных удобрений нечерноземные почвы могут давать в среднем около сорока центнеров с гектара.
Многие авторы во многих работах пишут, что плодородие чуть ли не уникальное свойство почвы. Но это не совсем так. Плодородием, часто значительным, обладают лёссы, покровные суглинки, аллювиальные отложения (в долинах рек), сами реки, моря, озера — все эти природные тела способны «производить урожай растений» (такое определение плодородия распространено в большинстве работ почвоведов). Даже вывороченные на поверхность отвалы горных пород (при добыче угля и руды) обладают плодородием. В какой-то мере плодородие безгумусовых горных пород и водных растворов (хотя в последних всегда содержатся растворимые органические, даже гумусовые, вещества) совпадает с другим важным для нас фактом. Почвенный перегной (гумус) не первичный компонент почвы. В соответствии с концепцией Ломоносова — Докучаева он образуется при разложении растительных остатков. Сами растения должны были вырасти на безгумусовом субстрате (во всяком случае первое поколение живых организмов). Получается замкнутый круг: чернозем богат гумусом и поэтому плодороден, а много гумуса образовалось потому, что было много растительных остатков, пошедших на образование плодородного чернозема.
Ученые установили с помощью радиоуглеродного метода, что в нижней части гумусового слоя чернозема возраст гумуса исчисляется в пять-шесть тысяч лет. В верхней части гумусового горизонта гумус значительно моложе — ему тысяча лет, и, следовательно, гумусообразование шло и в течение последнего тысячелетия.
Вполне вероятно, что в черноземах образуются особые гумусовые соединения, наиболее благоприятные для растений. Но ведь сказать, что условия гумусообразования в черноземах самые благоприятные для формирования гумуса, — это не значит внести ясность в данный вопрос. Важно определить, какие условия наиболее благоприятны. Не меньше, чем процесс гумусообразования, исследователей интересует состав гумуса. Над его расшифровкой работало немало выдающихся почвоведов. И хотя сам гумус не без основания называли «крестом и стыдом химиков», количество серьезных работ, посвященных ему, огромно.