Как известно, из всех элементов почвенного питания только углерод и азот являются биогенными элементами, так как они приходят в почву из атмосферы преимущественно с помощью организмов — растений и животных. В наибольшей мере это справедливо по отношению к азоту, полностью отсутствующему в горных породах.
Элементы — кальций, магний, калий, фосфор, сера, железо, хлор, кремнезём, различные микроэлементы поступают в растения из материнских горных пород, как своего первоисточника. В процессе лесного круговорота веществ литогенные элементы питания поглощаются корнями из нижних слоев почвы и накопляются в верхнем перегнойно-аккумулятивном горизонте.
В том же горизонте накопляются и гумусовые вещества почвы, содержащие наибольшее количество углерода и азота. Если литогенные элементы поступают в почву из материнской породы как первоисточника, то первоисточником углерода и азота является атмосфера.
В нормально развитых лесах и лесных почвах перегнойно-аккумулятивный горизонт содержит все элементы питания в эквивалентном количестве по отношению к потребностям леса. Данное обстоятельство обязано аккумулирующей деятельности леса, осуществляющего перенос веществ снизу вверх, накопляющего их в верхнем почвенном горизонте. Это происходит в каждом случае адекватно потребностям растения, так как состав опада соответствует количеству и соотношению элементов, благоприятному для того растения, которое его производит. Накопление гумуса и в нем азота происходит в результате того же процесса, однако первоисточником гумуса и особенно азота является воздух, а важнейшими агентами фиксации и накопления его азотсобиратели. Симбиоз высших растений с микробами — фиксаторами азота, деятельность азотфиксаторов, свободно (без симбиоза), живущих в поверхностных почвенных горизонтах (Azotobacter, Clostridium и др.), являются первоисточниками азота в почвах.
Если процесс биологического переноса литогенных элементов в верхний горизонт почвы не отличается ни широкими масштабами, ни скоростью, то процесс накопления углерода и азота в большинстве случаев проходит быстро, особенно в лиственных или лиственно-хвойных лесах с их нейтральной подстилкой, где процессы азотофикации и аммонификации осуществляются интенсивно.
Нет надобности вносить в нормально растущий лес органические удобрения, так как лес накопляет под собой много органического вещества. В большинстве случаев отсутствует также и необходимость внесения азотистых удобрений. Торф, навоз, компост необходимы в питомниках или при закультивировании обнажившихся под влиянием эрозии и дефляции геологических пород. Если в лесу происходит накопление кислого перегноя типа «грубый гумус», содержащего в своем составе в виде прочных органо-минеральных соединений азот и другие питательные элементы, то полезным и необходимым становится известкование почвы, благоприятствующее размножению и жизнедеятельности микробов, разлагающих лесную подстилку, способствующих ее минерализации.
На почвах низкого химического плодородия, где ощущается недостаток большинства элементов питания, например в почвах боров А и простых суборей В, повышение плодородия достигается с наименьшей затратой средств в том случае, когда применяют известкование для оживления микробиологической деятельности почв, накопления усвояемого азота и литогенных элементов питания. При недостатке в почве калия, магния или фосфора их вносят в порядке удобрения и тем самым создают условия для внедрения бобовых и других азотнакопляющих растений. Следовательно, нет надобности вносить в лесные почвы дорогие минеральные азотные удобрения, но необходимо использовать продуктивность высших растений — азотнакопителей, вводя их в состав насаждения. Известь и удобрения, богатые литогенными элементами, способствуют лучшему росту всех древесных пород и оживлению азотфиксирующей деятельности самой почвы.
Мы уже отмечали выше, что лесной биоценоз характеризуется на протяжении своей жизни, до главной рубки, почти замкнутым круговоротом веществ, особенно литогенных (зольных) элементов. Поэтому он может быть отзывчив даже на малое количество удобрений или на удобрения, вносимые редко, через большие интервалы времени. Если ежегодное снятие полного урожая у сельскохозяйственных культур вызывает потребность ежегодного внесения удобрений, то в лесу благодаря круговороту веществ однажды внесенные питательные вещества многократно обращаются в годичных циклах обмена между растениями и почвой. В ряде случаев, например на бедных почвах, имеющийся запас веществ проходит десятки годичных циклов и является основой для поддержания продуктивности на высоком уровне. На очень бедных кварцевых песках однажды произведенное сгребание подстилки отражалось в течение 50 лет значительным снижением прироста.
Другими словами, эффективность удобрений в лесном хозяйстве может быть в несколько раз выше, чем в других отраслях растениеводства. Со временем рассматриваемое свойство леса будет оценено высоко. Это будет особенно ясно, тогда, когда химическая переработка древесины начнет давать продукты, ныне получаемые отраслями сельскохозяйственного растениеводства с большей затратой труда и средств.