В 1878 году Докучаев защитил магистерскую диссертацию «Способы образования речных долин Европейской России».
С того же года он начал читать в Петербургском университете первый в России курс четвертичной геологии, который, в сущности, представлял собою курс почвоведения. Одновременно Докучаев читал в университете курс минералогии и кристаллографии.
В 1883 году вышел в свет классический труд «Русский чернозем», сразу отмеченный высшей академической премией и особой благодарностью Вольного экономического общества. В этой фундаментальной работе Докучаев подвел итоги многолетних исследований русских черноземов и сформулировал основные положения почвоведения. По этой же теме в конце года он блестяще защитил в Петербургском университете диссертацию на степень доктора минералогии и геологии,
«…Представим себе три местности, – писал Докучаев в „Русском черноземе“, – с одинаковыми (приблизительно, конечно) условиями грунта, рельефа и возраста; пусть они одновременно сделаются жилищем одних и тех же растений. Но предположим затем, что одна из них находится в той полосе России, где чувствуется сильный недостаток метеорных осадков и сравнительный избыток теплоты и света, где лето длинное, а зима короткая, где растительный период хотя и носит на себе характер энергичный, но он весьма непродолжителен, где суховей в течение двух-трех суток высушивает колодцы и спаляет растительность, где нет леса, мало рек и сильное испарение. Другая местность пусть залегает в том районе России, где существует (относительно) избыток влаги, много лесов и болот, где чувствуется недостаток теплоты, где зима продолжается 6–7 месяцев, а теплое время 3–4, где испарение очень слабое, где почва всегда более или менее сырая; наконец, третий участок помещается в такой полосе России, где климатические условия занимают как раз середину между двумя вышеупомянутыми крайними случаями. Как известно, такие примерные предположенные нами особенности довольно близко соответствуют: a) северной, b) крайней южной и крайней юго-восточной России и c) лучшим (средним) частям нашей черноземной полосы, причем, конечно, между ними существует целый ряд переходов.
Спрашивается, мыслимо ли, чтобы при таких существенно различных условиях образовались бы одинаковые растительные почвы?
Конечно, нет, если даже допустить такое мало вероятное предположение, что годовой прирост растительности будет всюду одинаков».
В 1882 году Докучаев принял предложение Нижнегородского земства – «определить качество грунтов с точным обозначением их границ».
Начав работу, Докучаев сразу поставил перед собой конкретную цель – определить естественные почвенные районы земства, исходя из их геологических, химических и физико-зоологических особенностей. Немало помог Докучаеву вполне сформировавшийся к тому времени круг «почвенников», в который входили замечательные, с блеском проявившие себя ученые – Н. М. Сибирцев, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, В. И. Вернадский, П. В. Отоцкий, В. К. Поленов, К. Д. Глинка, В. П. Амалицкий, П. Ф. Бараков, П. А. Замятченский. «Материалы к оценке земель Нижнегородской губернии» в течение нескольких лет печатались отдельными томами; каждый том был снабжен подробными почвенными и геологическими картами губернии.
Еще в своем классическом труде «Русский чернозем» Докучаев дал зональное распределение Европейской России. В последующих работах он распространил принцип зональности на весь земной шар.
Геология, минералогия, ботаника, зоология, метеорология, считал Докучаев, пока что изучают отдельные тела, а не их соотношения, не их генетическую закономерную связь, которая всегда существует между силами, телами и явлениями мертвой и живой природой. А ведь, утверждал он, почвы и грунты есть зеркало, самое яркое и правдивое отражение, непосредственный результат долгого совокупного взаимодействия между водой, воздухом, землей, с одной стороны, и растительными и животными организмами и возрастом земли, с другой. «А так как все названные стихии – вода, земля, огонь (тепло и свет), воздух, а равно растительный и животный миры, благодаря астрономическому положению, форме и вращению нашей планеты вокруг ее оси, несут на своем общем характере резкие и неизгладимые черты закона мировой зональности, то не только вполне понятно, но и совершенно неизбежно, что и в географическом распространении этих вековечных почвообразователей, как по широте, так и по долготе, должны наблюдаться постоянные, строго закономерные изменения, особенно резко выраженные с севера на юг, в природе стран полярных, умеренных, экваториальных и проч. А раз это так, раз все важнейшие почвообразователи располагаются на земной поверхности в виде поясов, или зон, вытянутых более или менее параллельно широтам, то неизбежно, что и почвы – наши черноземы, подзолы и проч. – должны располагаться по земной поверхности зонально, в строжайшей зависимости от климата, растительности и прочее…»
В северном полушарии Докучаев установил пять естественноисторических зон:
бореальную (тундровую),
таежную (лесную),
черноземную (преимущественно степную),
аэральную (зону безводных, субтропических стран с областями – лессовой, барханной, каменистой и солонцовой) и
красноземную (литеритную) зону тропических стран.
Предложенная Докучаевым схема зональности земных ландшафтов остается актуальной и в наши дни.
Развивая почвоведение, Докучаев вывел ряд общих положений, названных им законами. Это – закон постоянства количественных и качественных отношений между составными частями почв;
закон постоянства соотношений между химией и физикой почв;
закон постоянства соотношений между почвой и подпочвой;
закон постоянства соотношений между почвой и обитающими на ней растительными и животными организмами;
закон постоянства соотношений между климатом страны и одевающими ее почвами;
закон постоянства соотношений между формами поверхности и характером местных почв;
закон постоянства соотношений между почвенным возрастом, абсолютной высотой страны и характером одевающих ее почв (особенно их мощностью, богатством перегноя и т. п.);
закон постоянства соотношений между способом происхождения почв и их важнейшими геологическими и биологическими особенностями; и
закон прогресса и регресса почв или вечной их изменяемости во времени и пространстве.
«По складу своего ума, – писал Вернадский, – Докучаев был одарен совершенно исключительной пластичностью воображения; по немногим деталям пейзажа он схватывал и рисовал целое в необычно блестящей и ясной форме. Каждый, кто имел случай начинать свои наблюдения в поле под его руководством, несомненно, испытывал то же самое чувство удивления, какое помню и я, когда под его объяснениями мертвый и молчаливый рельеф вдруг оживлялся и давал многочисленные и ясные указания на генезис и на характер геологических процессов, совершающихся и скрытых в его глубинах…»
В 1888 году Докучаев организовал при Вольном экономическом обществе постоянную Почвенную комиссию, главной задачей которой стало изучение почв России. В состав комиссии, председателем которой он был избран, вошли А. Н. Бекетов, В. И. Вернадский, А. Н. Энгельгардт, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, А. И. Воейков, А. В. Советов. Позже, в 1913 году, Почвенная комиссия была преобразована в отдельный Докучаевский почвенный комитет.
В том же 1888 году, по предложению Полтавского земства, Докучаев начал исследования почв, растительности и геологических условий Полтавской губернии. Многочисленные труды шестилетних экспедиций (всего – 16 томов) дали богатейший материал для разработки ряда теоретических и практических вопросов сельскохозяйственного почвоведения, а также геоморфологии и физической географии.
В 1898 году Докучаев предпринял большое путешествие по Кавказу.
В Тифлисе он прочел доклад, в котором обрисовал общую последовательность чередования типов горных почв, установив закон так называемых вертикальных зон, которыми в горных странах сменяются горизонтальные.
Очень большое внимание уделял Докучаев научно-организационным вопросам.
Он, например, отстоял предназначенный к закрытию известный Ново-Александрийский институт сельского хозяйства и лесоводства. По его предложению институт был реорганизован. Докучаев сам написал Устав, который долгие годы служил образцом для уставов всех подобных сельскохозяйственных учреждений. Он же организовал при Ново-Александрийском институте первую в России кафедру почвоведения.
На почвоведение Докучаев всегда смотрел как на предмет, совершенно необходимый каждому земледельцу. Он любил повторять: недостаточно владеть землей, нужно уметь ею пользоваться. Всегда занятый, он нашел время для того, чтобы организовать в Петербурге общедоступные лекции для земледельцев. Он постоянно настаивал на организации опытных сельскохозяйственных станций и добивался открытия при российских университетах специальных кафедр почвоведения и микробиологии.
