Рассмотрены основные этапы трансформации твердой фазы и порового пространства почвенных агрегатов при цикличном замораживании-оттаивании в лабораторных условиях. С помощью рентгеновской компьютерной микротомографии исследована динамика морфологического строения пор в агрегате d = 3 мм из гумусового горизонта дерново-подзолистой почвы при капиллярном увлажнении и последующем 1, 5, 10 и 20-кратном замораживании (-10°С) и оттаивании (+20°С). Показано, что при капиллярном увлажнении общая пористость агрегата, измеренная на томографических реконструкциях, возрастает более чем в 2 раза (от 6.5 до 15.4%). В ходе 1, 5, 10 циклов замораживания-оттаивания происходит постоянное сокращение численности пор и их средних габаритов, а также уменьшение общей томографической пористости агрегата до 13.7, 10.6 и 5.6% соответственно. После 10 циклов наступает относительная стабилизация внутреннего строения агрегата, объем пор с ледяными включениями снижается до воздушно-сухого уровня. Микроморфометрический анализ показал, что однократное замораживание не приводит к существенному изменению формы агрегата и пор. После пяти циклов замораживания-оттаивания начинается деформация агрегата и изменение формы внутриагрегатных пор. 10-кратное замораживание и оттаивание приводит к оплыванию агрегата, снижению общей пористости, исчезновению пор трещиновидной формы и появлению множества пузырьковых пор. После 20 циклов замораживания-оттаивания все крупные внутриагрегатные поры приобретают округлую слабоизрезанную и пузырьковую форму. Низкая устойчивость гумусовых агрегатов к цикличному замораживанию и оттаиванию согласуется с их низкой механической прочностью.

Проанализированы литературные данные о минералогическом составе вертисолей мира, а также изучены глинистые почвы в условиях ультраконтинентального климата в Еравнинской котловине (Бурятия). Почвы сформированы на водоразделе и приводораздельной части склона увала в условиях распространения многолетней мерзлоты. Морфологический анализ выявил в почвах сочетание криогенных признаков (мерзлотных клиньев и трещин, криогенной оструктуренности, надмерзлотного оглеения) и вертиковых свойств (сликенсайдов, клиновидных агрегатов). По морфологическим признакам почвы диагностированы как темная слитая или Gleyic Vertisol Glossic Gelistagnic на приводораздельной части склона и черноземовидная слабослитизированная криотурбированная или Vertic Gleyic Phaeozem Glossic Pachic Clayic Gelistagnic на водоразделе, где вертиковые признаки были выражены слабее. По физическим свойствам и минералогическому составу илистой фракции потенциальная слитость почвы водораздела сопоставима с почвой приводораздельной части склона: практически аналогичное, а в отдельных горизонтах даже большее содержание физической глины (до 76%), ила (до 54%) и разбухающих компонентов в илистой фракции (93-98% монтмориллонита). Однако в условиях ультраконтинентального климата Бурятии и относительно близко залегающей многолетней мерзлоты более контрастный гидротермический режим и наиболее благоприятные условия для реализации процессов усадки-набухания создаются в верхней крутой части склонов южной экспозиции. В связи с тем, что почва водораздела получает больше влаги и меньше тепла, это приводит к меньшей контрастности гидротермических условий и менее выраженным процессам усадки-набухания. Из-за отсутствия условий для полной реализации потенциальной слитости признаки слитогенеза в почве водораздела выражены на более низком таксономическом уровне.

Приведены результаты цифрового картографирования содержания органического углерода в пахотных горизонтах почв и оценки точности получаемых моделей с использованием методов машинного обучения для участка Среднерусской возвышенности Воронежской области. Цифровое картографирование основывалось на 22 точках почвенного опробования, используемых для обучения и проверки моделей, а также на нескольких наборах переменных-предикторов, в качестве которых выступали цифровая модель рельефа, производные от нее и данные дистанционного зондирования различного пространственного разрешения. Для построения моделей пространственного варьирования исследуемого свойства использовали несколько методов, основанных на деревьях решений: ансамбль деревьев решений, бустинг регрессионных деревьев и байесовские регрессионные деревья. Оценку точности полученных картографических моделей определяли методом перекрестной проверки, при этом в качестве показателей точности использовали коэффициент детерминации, среднюю абсолютную ошибку и корень среднеквадратичной ошибки. По результатам моделирования выявлено, что с использованием переменных-предикторов, представленных цифровой моделью рельефа, ее производными и данными Landsat 8 удалось получить более устойчивые модели, причем коэффициент детерминации изменяется от 0.6 до 0.7, RMSE_cv, т.е. ошибка прогноза от 0.5791 до 0.6520. Лучшая модель получена с помощью метода байесовских регрессионных деревьев; тогда как для переменных-предикторов, представленных цифровой моделью рельефа, ее производными и данными Sentinel 2 - от 0.47 до 0.55, ошибка прогноза от 0.7031 до 0.7909. Выявлено, что в описанных моделях по различным наборам данных наиболее значимыми оказывались разные переменные-предикторы.

Рассмотрен минералогический состав ила (<1 мкм), тонкой (1-5 мкм), средней (5-10 мкм) пыли и более крупных фракций (>10 мкм) солонца светлого мелкого солончакового сильнозасоленного сульфатно-хлоридного высококарбонатного гипссодержащего легкосуглинисто-легкоглинисто-тяжелосуглинистого на лёссовидных суглинках (Chromic Calcic Gypsic Endosalic Solonetz (Albic, Episiltic, Epiclayic, Endoloamic, Columnic, Cutanic, Differentic)) на наиболее высокой восточной части возвышенности Ергени приблизительно в 70 км севернее Элисты (Калмыкия). Исследованный профиль солонца сформирован на однородных эоловых лёссовидных суглинистых отложениях. Элювиально-иллювиальное распределение ила по профилю солонца сопровождается изменением соотношения глинистых минералов в надсолонцовом и солонцовом горизонтах. В надсолонцовом элювиальном гор. SEL происходит: 1) разрушение смешанослойных образований слюда-смектитового типа с остаточным сохранением смешанослойных хлорит-вермикулитов в иле; 2) относительное накопление гидрослюд триоктаэдрического типа в иле; 3) вынос илистых (<1 мкм) частиц вниз по профилю. В солонцовом гор. BSN иллювиально накапливаются смешанослойные слюда-смектитовые образования с высоким содержанием смектитовых пакетов. Это накопление является относительным в составе ила и абсолютным в солонцовом горизонте по сравнению с почвообразующей породой. Коэффициент дифференциации по содержанию смешанослойных образований в составе ила меньше, а в составе почвы в целом больше, чем степень иллювиированности ила. Пылеватые фракции состоят из кварца, плагиоклазов, калиевых полевых шпатов, слюд с примесью хлорита и каолинита. Увеличение размера фракции сопровождается увеличением содержания кварца (с 20-27% в тонкой пыли до 50-58% во фракции >10 мкм), плагиоклазов (с 10-13 до 21-28%), калиевых полевых шпатов (с 9-13 до 15-20%) и уменьшением содержания слюд (с 30-40 до 4-9%). Распределение минералов во фракциях пыли по профилю солонца относительно равномерное.

Ручейковая эрозия вносит существенный вклад в процессы деградации пахотных почв, поэтому целью работы было продолжение разработки гидравлических и статистических методов для оценки транспорта мелководными потоками почвенного материала. Для этого на примере черноземов типичных среднемощных легкосуглинистых на лёссовидных суглинках глубокопахотных несмытого, слабосмытого и среднесмытого проведена верификация уравнения транспортирующей способности водных потоков малой глубины. Образцы для исследования были отобраны в Курской области. Сопоставление полученных экспериментально и рассчитанных по уравнению значений мутности показало удовлетворительное соответствие. Средняя относительная ошибка расчетов составила по модулю 18.0%, а коэффициент корреляции - 0.89. В модельном эксперименте на большом эрозионном лотке было установлено, что средневзвешенный диаметр влекомых потоком агрегатов увеличивается с возрастанием скорости потока, а диаметр отложившихся в русле агрегатов уменьшается. Данная закономерность выявлена как при воздушно-сухом, так и при капиллярно-увлажненном исходном состоянии образцов. Установлено, что водный поток при низкой скорости (0.3915 м/с) выносит прежде всего многопорядковые и наиболее плотные прогумусированные агрегаты (в том числе копролиты), в то время как в русле откладываются обломки менее гумусированных агрегатов и отдельные минеральные зерна. Выяснено, что такие особенности характерны для обоих вариантов исходного состояния образцов. При этом отмечено, что размеры фракций вынесенных потоком агрегатов при обоих исходных состояниях образцов совпадают, то же характерно и для отложившихся в русле агрегатов.

Определено содержание микроэлементов в аллювиальных почвах прирусловой поймы среднего течения р. Амур и выявлены последствия катастрофического паводка 2013 г. на них. Микроэлементы определяли в пробах, отобранных по генетическим горизонтам, методом масс-спектрометрии. Для характеристики взаимоотношений между микроэлементами, свойствами аллювиальных почв и макроэлементным составом использовалась статистическая обработка данных с применением метода - принцип главных компонент. Выделены ассоциации накопления (Rb, Sr, Ba) и рассеивания (Zr, Ta), имеющие литогенную природу. Содержание остальных микроэлементов ниже, чем в среднем по почвам мира, но закономерно увеличивается вглубь поймы. Установлено, что микроэлементы под влиянием паводковых вод могут не только накапливаться, но и вымываться. На характер их миграции большое влияние оказывают свойства самих почв и пойменный рельеф, в почвах расположенных вблизи русла реки микроэлементы больше подвержены вымыванию. Некоторые микроэлементы (Sr, Cd, Ba, Pb) вымывается из всех типов почв, другие (Y, Sc и Cr) только накапливаются. Влияние паводка сильнее всего сказалось на содержании Mo (+43% в среднем по почвам), Sc (+38%) и Cu (+27%), Cd (-23%), Pb (-12%) и Sr (-12%). До паводка достоверные коэффициенты корреляции с микроэлементами выявлены только у обменного марганца и оксидов алюминия и магния. После длительного затопления в почвах проявились устойчивые связи с гранулометрическим составом, органическим веществом и реакцией среды. Вероятно, эти изменения вызваны понижением редокс-потенциала во время затопления и вымыванием оксида кальция.

Оценен опыт биологизации земледелия на примере Агрофирмы “Слава картофелю” Комсомольского района Чувашской Республики. Почва представлена черноземами выщелоченными среднесуглинистыми. Содержание гумуса в пахотном слое от 7 до 11% с глубиной плодородного слоя от 50 до 110 см. В каждом севообороте обязательно присутствовали многолетние бобовые или бобово-злаковые травы, в почву для улучшения баланса гумуса и биологических показателей вносили солому и сидеральные удобрения. На площади выращивания зерновых и гороха заделкой соломы в почву возвращено 36.6 кг азота, 16 кг фосфора и около 66 кг калия в среднем на каждый гектар. Доля донника в структуре посевных площадей занимала 21.3%. Количество азота, фосфора и калия, поступившее с сидеральной массой донника желтого, в 2016 г. на 1200 га составило эквивалентно: по азоту - 1055 т аммиачной селитры, по фосфору - 194 т суперфосфата простого, по калию - 470 т хлористого калия. Редьку масличную для повторной сидерации после заделки в почву донника в 2016 г. высевали в начале третьей декады июня на площади 429.6 га. Благодаря использованию соломы и широкому внедрению сидерации достигнут положительный баланс по азоту и калию. При этом доля биологического азота в балансе составила 76.3%, а минерального 23.7% соответственно, фосфора и калия 42.6 и 68.0%.