esoilБюллетень Почвенного института имени В.В. ДокучаеваDokuchaev Soil Bulletin0136-16942312-4202V.V. Dokuchaev Soil Science Institute10.19047/0136-1694-2026-128-5-25esoil-1142Research ArticleСтатьиПрименение технологии автоматизированного мониторинга режимов почв для интеллектуальных цифровых платформApplication of automated soil condition monitoring technology for intelligent digital platformshttps://orcid.org/0000-0002-8264-3266БолотовА. Г.BolotovA. G.

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2

7 Bld. 2 Pyzhevskiy per., Moscow 119017

bolotov@esoil.ruКалиниченкоР. В.KalinichenkoR. V.

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2

7 Bld. 2 Pyzhevskiy per., Moscow 119017

СкворцоваЕ. Б.SkvortsovaE. B.

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2

7 Bld. 2 Pyzhevskiy per., Moscow 119017

https://orcid.org/0000-0002-0101-5293ШеинЕ. В.SheinE. V.

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2

119234, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12

7 Bld. 2 Pyzhevskiy per., Moscow 119017

12 Bld. 1 Leninskie Gori, Moscow 119234

evgeny.shein@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8568-504XДембовецкийА. В.DembovetskyA. V.

119234, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12

12 Bld. 1 Leninskie Gori, Moscow 119234

https://orcid.org/0000-0002-9851-5381ФильП. П.FilP. P.

119234, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12

12 Bld. 1 Leninskie Gori, Moscow 119234

philpaulp@esoil.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4084-4991ХархардиновН. А.KharhardinovN. A.

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2

 

7 Bld. 2 Pyzhevskiy per., Moscow 119017

ШумилинП. А.ShumilinP. A.

119234, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12

12 Bld. 1 Leninskie Gori, Moscow 119234

ИвановА. Л.IvanovA. L.

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2

7 Bld. 2 Pyzhevskiy per., Moscow 119017

ФИЦ “Почвенный институт им. В.В. Докучаева”РоссияFederal Research Centre “V.V. Dokuchaev Soil Science Institute”Russian FederationФИЦ “Почвенный институт им. В.В. Докучаева”; МГУ им. М.В. ЛомоносоваРоссияFederal Research Centre “V.V. Dokuchaev Soil Science Institute”; Lomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМГУ им. М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2026290720260128525Copyright © Болотов А.Г., Калиниченко Р.В., Скворцова Е.Б., Шеин Е.В., Дембовецкий А.В., Филь П.П., Хархардинов Н.А., Шумилин П.А., Иванов А.Л., 20262026Болотов А.Г., Калиниченко Р.В., Скворцова Е.Б., Шеин Е.В., Дембовецкий А.В., Филь П.П., Хархардинов Н.А., Шумилин П.А., Иванов А.Л.Bolotov A.G., Kalinichenko R.V., Skvortsova E.B., Shein E.V., Dembovetsky A.V., Fil P.P., Kharhardinov N.A., Shumilin P.A., Ivanov A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.esoil.ru/jour/article/view/1142

Теоретически обоснована и разработана стационарная система автоматизированного измерения гидротермических режимов почв, с помощью которой экспериментально проведены регулярные исследования профильного распределения влажности и температуры почв, а также глубины залегания грунтовых вод в условиях Тверской области (опытное поле ВНИИМЗ) на агродерново-подзолистых оглеенных легкосуглинистых почвах. На основе этих данных построены карты хроноизоплет влажности и температуры почвы. Используя послойные значения почвенно-гидрологических констант (ПГК), определенных из основных гидрофизических характеристик, проанализирован водный режим почв с выделением периодов гравитационного стока, переувлажнения и почвенной засухи в годовом цикле. В течение года в исследуемой толще почвы наблюдаются периоды избытка и недостатка влаги для растений, а также периоды быстрого изменения профилей влажности и температуры, обусловленные метеоусловиями, в частности, в конце октября – начале ноября и в конце апреля. Это требует проведения соответствующих агротехнических и мелиоративных мероприятий на исследованных почвах. Получение, накопление и обработка количественных цифровых данных о водном и температурном режимах почв позволяет применять современные методы анализа динамических свойств почв в составе интеллектуальных цифровых платформ, устанавливать строгое количественное соответствие с метеоданными, определять и прогнозировать время наступления критических периодов и научно обоснованно управлять почвенно-мелиоративными процессами. 

A stationary system for automated measurement of soil hydrothermal regimes has been theoretically substantiated and developed. This system was used to conduct regular experimental studies of layer-by-layer moisture and temperature, as well as the groundwater depth, in the Tver Region (VNIMZ Experimental Field) on agrosod-podzolic gleyed light loamy soils. These data were used to construct chronoisopleth maps of moisture and temperature using digital methods. Using layer-by-layer values of soilhydrological constants (SHC), determined from the main hydrophysical characteristics, the soil water regime was analyzed, identifying periods of gravitational runoff, swampiness and soil drought in the annual cycle. Throughout the year, the studied soil layer experiences periods of excess and deficiency of moisture for plants, as well as periods of rapid changes in moisture and temperature throughout the profile due to meteorological conditions, particularly in late October, early November, and late April. This requires appropriate agronomic and reclamation measures for the studied soils. Obtaining, accumulating, and processing quantitative digital data on soil water and temperature regimes enables the application of modern methods for analyzing dynamic soil properties within intelligent digital platforms, establishing strict quantitative correlation with meteorological data, identifying and predicting the onset of critical periods, and scientifically managing soil reclamation processes. 

влажность почвытемпература почвырежим влажности почвыводный режим почвыпочвенно-гидрологические константыxроноизоплетыsoil moisturesoil temperaturesoil moisture regimesoil water regimesoil-hydrological constantschronoisoplethsИсследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-15-2024-545 от 24.04.2024 г.).The study was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (agreement No. 075-15-2024545 dated April 24, 2024).ReferencesАрхангельская Т.А. Параметры зависимости температуропроводности минеральных почв от влажности для различных текстурных классов // Почвоведение. 2020. № 1. С. 44–55.Arkhangelskaya T.A., Parameters of the thermal diffusivity versus water content function for mineral soils of different textural classes, Eurasian Soil Science, 2020, Vol. 53 (1), pp. 39-49.Болдырев А.Г. Физические свойства почв как теоретическая основа прогноза их уплотнения // Влияние сельскохозяйственной техники на почву. М: Наука, 1981. С. 80–85.Boldyrev A.G., Physical properties of soils as a theoretical basis for predicting their compaction, In: The influence of agricultural machinery on the soil, Moscow: Science, 1981, pp. 80–85. (In Russ.)Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.Vadyunina A.F., Korchagina Z.A., Methods for studying the physical properties of soils, Moscow: Agropromizdat, 1986, 416 p. (In Russ.)Воронин А.Д. Основы физики почв. М.: Изд-во Моск.ун-та, 1986. 244 с.Voronin A.D., Fundamentals of soil physics, Moscow: Moscow University Publishing House, 1986, 244 p. (In Russ.)Выржиковский Л.В., Кузьмичев Д.С. Определение влажности торфа емкостным влагомером // Мелиорация и использование осушенных земель. Минск: Урожай, 1968. Т. XVI.Vyrzhikovsky L.V., Kuzmichev D.S., Determination of peat moisture content with a capacitive moisture meter, In: Reclamation and use of drained lands, Minsk: Urozhai, 1968, Vol. XVI. (In Russ.)Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М., 1972. 359 с.Dimo V.N. Thermal regime of soils of the USSR, Moscow, 1972, 359 p. (In Russ.)Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: Издво Моск. ун-та, 1972. 292 с.Dmitriev E.A., Mathematical statistics in soil science, Moscow: Moscow University Publishing House, 1972, 292 p. (In Russ.)Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Наука, 1990. 259 с.Dobrovolsky G.V., Nikitin E.D., Soil functions in the biosphere and ecosystems, Moscow: Nauka, 1990, 259 p. (In Russ.)Емельянов В.А., Маслов В.П. Пространственно-временная изменчивость плотности почвы на орошаемых землях // Докл. ВАСХНИЛ. 1985. № 5. С. 8–10.Emelianov V.A., Maslov V.P., Spatio-temporal variability of soil density on irrigated lands, Reports of the All-Union Academy of Agricultural Sciences, 1985, No. 5, pp. 8–10. (In Russ.)Зайдельман Ф.Р. Гидрологический режим почв Нечерноземной зоны. Генетические, агрономические и мелиоративные аспекты. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 328 с.Zaidelman F.R., Hydrological regime of soils of the Non-Chernozem Zone. Genetic, Agronomic, and Ameliorative Aspects, Leningrad: Gidrometeoizdat, 1985, 328 p. (In Russ.)Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв. М.: Изд-во МГУ, 1996. 382 с.Zaidelman F.R., Soil melioration, Moscow: Moscow State University Publishing House, 1996, 382 p. (In Russ.)Иванов А.Л., Болотов А.Г., Козлов Д.Н. и др. Цифровые двойники почв как новый технологический уклад генетического и прикладного почвоведения // Почвоведение. 2025. № 6. С. 757–770.Ivanov A.L., Bolotov A.G., Kozlov D.N., Vasilyeva N.A., Vladimirov A.A., Vasiliev T.A., Khorosheva L.O., Dukhanin Yu.A., Digital twins of soils as a new technological paradigm in genetic and applied soil science, Eurasian Soil Science, 2025, Vol. 58, No. 6, pp. 1–12.Кирюшин В.И. Теория адаптивно-ландшафтного земледелия и проектирования агроландшафтов. М.: Колос, 2011. 443 с.Kiryushin V.I., Theory of adaptive-landscape agriculture and design of agricultural landscapes, Moscow: Kolos, 2011, 443 p. (In Russ.)Козловский Ф.И. Современные естественные и антропогенные процессы эволюции почв. М.: Наука, 1991. 196 с.Kozlovsky F.I., Modern natural and anthropogenic processes of soil evolution, Moscow: Nauka, 1991, 196 p. (In Russ.)Полуэктов Р.А., Опарина И.В., Терлеев В.В. Оперативный расчет и прогноз динамики почвенной влаги // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации. 2003. С. 241–244.Poluektov R.A., Oparina I V., Terleev V.V., Operational calculation and forecast of soil moisture dynamics, Proc. Conf. Fundamental physical research in soil science and land reclamation, 2003, pp. 241–244.Роде А.А. К вопросу о “водно-физических константах” почвы // Почвоведение. 1961. № 6. С. 20.Rode A.A., On the issue of “water-physical constants” of soil, Eurasion Soil Science, 1961, No. 6, pp. 20. (In Russ.)Роде А.А. Методы изучения водного режима почв. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 244 с.Rode A.A., Methods for studying the water regime of soils, Moscow: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1960, 244 p. (In Russ.)Роде А.А. Почвенная влага. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 445 с.Rode A.A., Soil moisture, Moscow: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1952, 445 p. (In Russ.)Теории и методы физики почв / Под ред. Е.В. Шеина и Л.О. Карпачевского. М.: Гриф и К, 2007. 616 с.Shein E.V., Karpachevsky L.O., Theories and methods of soil physics, Moscow: Grif i K, 2007, 616 p. (In Russ.)Шеин Е.В., Болотов А.Г., Умарова А.Б., Дембовецкий А.В., Гончаров В.М., Фаустова Е.В., Шнырев Н.А., Кокорева А.А. Руководство по использованию цифровых датчиков в режимных наблюдениях на полевой практике по физике почв. М.: ООО “Книжный дом университет”, 2019. 52 с.Shein E.V., Bolotov A.G., Umarova A.B., Dembovetsky A.V., Goncharov V.M., Faustova E.V., Shnyrev N.A., Kokoreva A.A., Guide to the use of digital sensors in field observations on soil physics, Moscow: OOO “Knizhny Dom Universitet”, 2019, 52 p.Шеин Е.В., Иванов Д.А., Болотов А.Г., Дембовецкий А.В. Гранулометрический состав почв конечно-моренной гряды Верхневолжского постледникового района (Восточно-Европейская равнина, Тверская область) // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2022. Вып. 110. С. 5–21. DOI: https://doi.org/10.19047/0136-1694-2022-110-5-21.Shein E.V., Ivanov D.A., Bolotov A.G., Dembovetskiy A.V., Granulometric composition of the finite moraine ridge soils of the Upper Volga postglacial region (East European plain, Tver region), Dokuchaev Soil Bulletin, 2022, Vol. 110, pp. 5–21, DOI: https://doi.org/10.19047/0136-1694-2022-110-5-21. (In Russ.)Шестаков В.М., Поздняков С.П. Геогидрология. М.: ИКЦ “Академкнига”, 2003. 176 с.Shestakov V.M., Pozdnyakov S.P., Geohydrology, Moscow: ITC “Akademkniga”, 2003, 176 p. (In Russ.)Abdelal Q., Al-Kilani M.R., Al-Shishani G. Impact of soil particle size on soil moisture measurements through dielectric and electrical resistance properties // Eurasian Soil Science. 2025. Vol. 58(3). P. 32. DOI: https://doi.org/10.1134/S1064229324602270.Abdelal Q., Al-Kilani M.R., Al-Shishani G., Impact of soil particle size on soil moisture measurements through dielectric and electrical resistance properties, Eurasian Soil Science, 2025, Vol. 58(3), pp. 32, DOI: https://doi.org/10.1134/S1064229324602270.Bogena H.R., Huisman J.A., Schilling B., Weuthen A., Vereecken H. Effective calibration of low-cost soil water content sensors // Sensors in Agriculture and Forestry. 2017. Vol. 17. P. 208. DOI: https://doi.org/10.3390/s17010208.Bogena H.R., Huisman J.A., Schilling B., Weuthen A., Vereecken H., Effective calibration of low-cost soil water content sensors, Sensors in Agriculture and Forestry, 2017, Vol. 17, pp. 208, DOI: https://doi.org/10.3390/s17010208.Calamita G., Brocca L., Perrone A., Piscitelli S., Lapenna V., Melone F., Moramarco T. Electrical resistivity and TDR methods for soil moisture estimation in central Italy test-sites // Journal of Hydrology. 2012. Vol. 454. P. 101–112. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.06.001.Calamita G., Brocca L., Perrone A., Piscitelli S., Lapenna V., Melone F., Moramarco T., Electrical resistivity and TDR methods for soil moisture estimation in central Italy test-sites, Journal of Hydrology, 2012, Vol. 454, pp. 101–112, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.06.001.Evet S.R., Hang L.K., Motonet P., Nguyen M.L. Field estimation of soil water content: A practical guide to methods, instrumentation, and sensor technology, In: IAEA. Vienna, 2008. URL: https://wwwpub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/TCS-30_web.pdf.Evet S.R., Hang L.K., Motonet P., Nguyen M.L., Field estimation of soil water content: A practical guide to methods, instrumentation, and sensor technology, In: IAEA, Vienna, 2008, URL: https://wwwpub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/TCS-30_web.pdf.Gerke H.H., Vogel H.-J., Weber T.K.D., van der Meij W.M., Scholten T. 3– 4D soil model as challenge for future soil research: Quantitative soil modeling based on the solid phase // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2022. Vol. 185. P. 720–744. DOI: https://doi.org/10.1002/jpln.202200239.Gerke H.H., Vogel H.-J., Weber T.K.D., van der Meij W.M., Scholten T., 3–4D soil model as challenge for future soil research: Quantitative soil modeling based on the solid phase, Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2022, Vol. 185, pp. 720–744, DOI: https://doi.org/10.1002/jpln.202200239.Ramos Hernández J.G., Gracia-Sánchez J., Rodríguez-Martínez T.P., Zuñiga-Morales J.A. Correlation between TDR and FDR soil moisture measurements at different scales to establish water availability at the south of the Yucatan Peninsula. Chapter 4. 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.81477.Ramos Hernández J.G., Gracia-Sánchez J., Rodríguez-Martínez T.P., Zuñiga-Morales J.A., Correlation between TDR and FDR soil moisture measurements at different scales to establish water availability at the south of the Yucatan Peninsula, Chapter 4, 2018, DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.81477.Kodikara J., Rajeev P., Chan D., Gallage C. Soil moisture monitoring at the field scale using neutron probe // Canadian Geotechnical Journal. 2014. Vol. 51(3). P. 332–345. DOI: https://doi.org/10.1139/cgj-2012-0113.Kodikara J., Rajeev P., Chan D., Gallage C., Soil moisture monitoring at the field scale using neutron probe, Canadian Geotechnical Journal, 2014, Vol. 51(3), pp. 332–345, DOI: https://doi.org/10.1139/cgj-2012-0113.Nieberding F., Huisman J.A., Huebner C., Schilling B., Weuthen A., Bogena H.R. Evaluation of three soil moisture profile sensors using laboratory and field experiments // Sensors. 2023. Vol. 23(14). P. 6581. DOI: https://doi.org/10.3390/s23146581.Nieberding F., Huisman J.A., Huebner C., Schilling B., Weuthen A., Bogena H.R., Evaluation of three soil moisture profile sensors using laboratory and field experiments, Sensors, 2023, Vol. 23(14), pp. 6581, DOI: https://doi.org/10.3390/s23146581.Singh J., Heeren D.M., Rudnick D.R., Woldt W.E., Bai G., Ge Y., Luck J.D. Soil structure and texture effects on the precision of soil water content measurements with a capacitance-based electromagnetic sensor // Transactions of the ASABE. 2020. Vol. 63(1). P. 141–152. DOI: https://doi.org/10.13031/trans.13496.Singh J., Heeren D.M., Rudnick D.R., Woldt W.E., Bai G., Ge Y., Luck J.D., Soil structure and texture effects on the precision of soil water content measurements with a capacitance-based electromagnetic sensor, Transactions of the ASABE, 2020, Vol. 63(1), pp. 141–152, DOI: https://doi.org/10.13031/trans.13496.Zhu Y., Irmak S., Jhala A.J., Vuran M.C., Diotto A. Time-domain and frequency-domain reflectometry type soil moisture sensor performance and soil temperature effects in fine-and coarse-textured soils // Applied Engineering in Agriculture. 2019. Vol. 35(2). P. 117–134. DOI: https://doi.org/10.13031/aea.12908.Zhu Y., Irmak S., Jhala A.J., Vuran M.C., Diotto A., Time-domain and frequency-domain reflectometry type soil moisture sensor performance and soil temperature effects in fine-and coarse-textured soils, Applied Engineering in Agriculture, 2019, Vol. 35(2), pp. 117–134, DOI: https://doi.org/10.13031/aea.12908.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.