Проведен анализ особенностей прикладного использования почвенных данных. Показано, что для решения большинства практических задач требуется пространственная информация о почвах и их свойствах. В связи с этим почвенная карта является своеобразным интерфейсом между теоретическим и прикладным почвоведением. Выявлены недостатки и ограничения современных почвенных карт, которые существенно снижают возможности их практического использования. Проведен анализ возможных путей преодоления выявленных ограничений. Установлено, что повышение практической значимости почвоведения в настоящее время невозможно как без технологической модернизации почвенного картографирования, так и без смысловой, методологической корректировки. Необходим и уже возможен полный переход от традиционных почвенных карт к пиксельным пространственным почвенным базам данных. Информационная нагрузка и точность почвенных карт может и должна быть увеличена за счет перехода от картографирования положения почвы в той или иной классификации на картографирование отдельных сельскохозяйственно значимых свойств почв. Для решения практических сельскохозяйственных задач важно дополнить информацию почвенных карт сведениями о современных процессах, протекающих в почвах, которые могут быть получены на основе пространственного цифрового моделирования.

В работе рассмотрено влияние климатических изменений, связанных с аридизацией, на засоленность почв в котловинах юга Восточной Сибири и Монголии. Проанализированы данные, характеризующие аридность климата котловин юга Восточной Сибири за 50 лет. На юге Восточной Сибири с 1955 г. по 2015 г. рост температуры воздуха был выше, чем по миру в целом. В котловинах Тувы рост температуры воздуха составил 2.5–3.7 ^оС; в Минусинской котловине – 1.7–2.8 ^оС, в котловинах Бурятии – 1.5–1.8 ^оС; коэффициент детерминации для скользящих средних за 20 лет (R²) составил 0.9–0.95, изменения достоверны – критерий Стьюдента 19–35. Изменения коэффициента аридности были в пределах 0.02–0.14, согласно критерию Стьюдента они достоверны (t= 7.4– -22), при этом в Минусинской котловине наблюдалось снижение аридизации, а в остальных регионах – ее рост. Таким образом, в целом для изучаемых регионов констатирована разнонаправленность процессов аридизации климата. В Минусинской котловине, несмотря на некоторое понижение аридизации, изменения категории (по классификации Лобовой и др. (1977)) за этот период не произошло, территория осталась в категории аридной и субаридной. Несмотря на рост аридизации климата в котловинах Тувы и Бурятии, в большинстве из них также не отмечен переход в другую более аридную категорию. Тем не менее в ряде котловин юга Восточной Сибири констатирован рост аридизации с переходом в более аридную категорию. Это относится к Еравненской и Баргузинской котловинам Бурятии, перешедших из слабо аридных в субаридные, а также к Убсунурской котловине Тувы, которая из аридной перешла в сильно аридную. Для котловин юга Восточной Сибири, где зафиксирована аридизация климата, возник вопрос о возможной активизации процесса засоления почв. Для решения этой проблемы были привлечены материалы по засоленности почв аридных регионов Монголии. Было установлено, что повышение аридности климата даже в крайнеаридных пустынях Гоби, где почвообразующие породы не засолены, в автоморфных условиях почвы практически не засолены (сумма солей не превышает 0.1%). В районах распространения засоленных мел-палеогеновых красноцветных отложений автоморфные почвы засолены, при этом сумма солей может превышать 2.5%. Таким образом, в крайнеаридных климатических условиях засоление автоморфных почв может колебаться от незасоленных до сильно засоленных. В гидроморфных условиях котловин юга Восточной Сибири, так же, как и в Монголии, аридизация климата неизбежно приводит к активизации процесса соленакопления, поэтому в котловинах Тувы и Бурятии, испытывающих аридизацию климата, следует ожидать процесса засоления почв в гидроморфных ландшафтах.

Почвенный институт им. В.В. Докучаева ведет работу по созданию новой цифровой Почвенной карты России на основе базовой информации Почвенной карты РСФСР (ПКРФ) масштаба 1 : 2.5 млн (1988), представленной в идеологии и номенклатуре субстантивно-генетической классификации почв России (КПР). На первом этапе уточняется и переводится в новую классификацию содержание всех контуров ПКРФ; на втором этапе методами цифровой почвенной картографии создается цифровая модель почвенного покрова с учетом новых данных. В разделе легенды “Почвы тундр” ПКРФ – 16 почвенных единиц, входящих в состав различных комплексов или выделенных отдельными ареалами. В статье рассмотрены особенности их перевода в систему КПР. В результате уточнения диагностики арктических и тундровых почв, основанной на строении профиля и почвенных свойствах, их отражение на карте будет более дифференцированным. Наиболее существенные изменения касаются почв, относимых в легенде ПКРФ к глеевым: из них выделены криоземы и криометаморфические почвы. Новыми для карты являются также почвы отделов литоземов и слаборазвитых почв (петроземы, псаммоземы и пелоземы). По результатам работы оформился ряд предложений по уточнению диагностики и номенклатуры мерзлотных почв для их включения в КПР.

Методом сидячей капли измеряли краевой угол смачивания (КУС) чернозема обыкновенного опытных полей агроландшафта Каменная степь ряда вариантов использования, различающихся как интенсивностью механического воздействия (заповедная косимая степь, вспашка с оборотом пласта), применением минеральных удобрений и их последействием, а также изменением свойств почвы под действием орошения. Одновременно для физико-химической характеристики почв определяли общее содержание С_орг, отношение C/N, площадь удельной поверхности и реологические показатели. Результаты исследования показали, что гидрофильно-гидрофобные свойства поверхности твердой фазы почв, во многом определяющие основные структурообразующие свойства почв, могут быть охарактеризованы величиной краевого угла смачивания. Величина КУС исследованных образцов почв варьирует от 32 (наибольшая смачиваемость) до 45 градусов (наименьшая смачиваемость). Наименьшая смачиваемость обусловлена повышенным содержанием гидрофобных соединений в составе органического вещества почв и характеризуется наибольшими величинами КУС и характерна для нативной, не обрабатываемой почвы косимой степи, которая отличается от других исследованных вариантов опыта по всем изученным физико-химическим показателям. Механическая обработка почвы в виде вспашки с оборотом пласта, парование приводят к изменениям физико-химических свойств почв и качественного состава органического вещества в сторону их ухудшения и снижению величины КУС. Применение минеральных удобрений способствует увеличению исследуемого показателя преимущественно за счет изменения продуктивности растений, в частности различия КУС обусловлены воздействием на свойства почвы корневых выделений и растительных остатков. Для изученных почв величина КУС меняется в следующем ряду: Косимая степь > пашня с внесением минеральных удобрений > пашня в условиях последействия удобрений. Корреляционный анализ выявил связь КУС с содержанием органического углерода, площадью удельной поверхности и реологическими характеристиками черноземов. Таким образом, КУС может служить интегральным показателем изменения физико-химических свойств почв, их деградационных изменений в условиях различной агрогенной нагрузки. Используемый метод определения КУС требует меньшего количества образца по сравнению с реологическими методами и в целом более информативен, чем определение содержания органического вещества.

В почвах Илийского Алатау (темно-каштановая, светло-каштановая, горный чернозем) при применении удобрений на бессменных посевах сахарной свеклы и в севообороте существенно изменяются их агрохимические показатели, а также запасы и групповой состав фосфора (валовое содержание, органические и минеральные формы фосфора). Валовое содержание фосфора в почвах составляло 1720–2330 мг/кг и уменьшалось в ряду: целинные горные черноземы > пахотные темно-каштановые > пахотные горные черноземы > светло-каштановые > целинные темно-каштановые. Обнаружено, что в темно-каштановых пахотных почвах, по сравнению с целинными, повышалось содержание легкодоступных форм фосфора (рыхлосвязанных фосфатов Са-РI и разноосновных фосфатов кальция Са-РІІ) и снижалось – труднодоступных (высокоосновных фосфатов Са-РІІІ, фосфатов алюминия Al-P и железа Fe-P). В пахотных горных черноземах, по сравнению с целинными, снижалось содержание всех фракций фосфора. Светло-каштановые пахотные почвы содержат наименьшее количество легкодоступных фосфатов и наибольшее – фосфатов алюминия и железа. При возделывании свеклы на светло-каштановых почвах содержание всех фракций фосфора, кроме фосфатов железа, повышалось с увеличением дозы удобрения. Эффективность внесения органо-минеральных удобрений сравнима с внесением NK + P_1.5 и NK + P₂, урожайность корнеплодов сахарной свеклы в севообороте в этих вариантах опыта наибольшая и составляет 614 и 577 ц/га; в контрольном варианте (без удобрений) – 197 ц/га, а на фоне NK – 277 ц/га. При бессменном посеве эти величины были соответственно 577 и 561 ц/га; 311 и 327 ц/га. Близкие значения урожайности были получены в двух вариантах: при использовании органо-минеральной системы удобрения и при внесении полуторных норм минерального фосфора на фоне азотно-калийных удобрений, что объясняется дополнительным использованием растениями сахарной свеклы фосфора вновь образованных органических соединений.

Проведен сравнительный анализ минералогического состава фракции ила (< 1 мкм) целинных почв (лугово-каштановой почвы и солонца). Почвы изучены на наиболее древней подсыртовой части севро-западной части Прикаспийской низменности на участке с невыраженным микрорельефом (микрозападины глубиной не более 5–10 см), но с контрастным почвенным покровом. Содержание илистой фракции в лугово-каштановой почве варьирует от 25.6 до 33.9%, в солонце – от 11.7 до 51.6%. Во всех горизонтах сравниваемых почв, за исключением поверхностных (гор. SEL– AU1), преобладают смешанослойные минералы (39–52% во фракции) над иллитом (27–37% во фракции). В поверхностных горизонтах наблюдается преобладание иллита (48%) над смешанослойными минералами (35%). Сравниваемые почвы имеют определенные черты сходства по кристаллохимическому состоянию: несовершенство структуры каолинита и супердисперсное состояние смешанослойной фазы в самых поверхностных горизонтах, а также появление индивидуального смектита и хлоритовых пакетов в смешанослойной фазе в нижних горизонтах (BC, С). Степень совершенства структуры каолинита как в солонце, так и в лугово-каштановой почве возрастает вниз по профилю. Полученные данные позволяют предполагать, что в лугово-каштановой почве глинистая фаза сохранила следы солонцового этапа развития.

Аналитические данные свидетельствуют о том, что длительное экстенсивное сельскохозяйственное использование чернозема типичного Курской области (Haplic Chernozem) вызывает неблагоприятные изменения некоторых его свойств. Это касается в первую очередь содержания гумуса и структурного состояния чернозема. Под влиянием бессменной озимой пшеницы (54 года) потери гумуса составили 24% от его содержания в целинной почве. Под влиянием бессменной кукурузы (54 года) потери гумуса достигли 32%, а под влиянием бессменного пара (54 года) – 48%. В результате минерализации гумуса, являющегося одним из основных агрегирующих агентов, ухудшилась водоустойчивость структуры чернозема. Количество водоустойчивых агрегатов в вариантах с бессменной озимой пшеницей и бессменной кукурузой уменьшилось по сравнению с целинным черноземом (на 30% и 39% соответственно). С точки зрения водоустойчивости структура чернозема трансформировалась в агроценозах с “избыточно высокой” в “хорошую”. Под влиянием бессменного пара содержание водоустойчивых агрегатов уменьшилось на 75%, а структура стала “неводоустойчивой”. При этом средний диаметр водоустойчивых агрегатов уменьшился в вариантах с бессменной озимой пшеницей, бессменной кукурузой и бессменным паром в 2.8, 3.6 и 4.8 раза соответственно, тогда как содержание водопептизируемого ила возросло в 2.8–4.7 раза, а рН среды увеличилась на 0.16–0.57. Наряду с этим в черноземе агроценозов уменьшилось содержание обменного кальция (более чем в 1.1 раза), снизилась гидролитическая кислотность (в 1.1–1.7 раза), уменьшилось содержание органических форм фосфора (в 1.1–1.4 раза), а отношение органических форм фосфора к минеральным снизилось в 2.1–4.1 раза. При переводе бессменного пара в залежь свойства чернозема изменяются с неодинаковой интенсивностью. Наиболее существенные изменения произошли с водоустойчивыми агрегатами. Их содержание за 20 лет возросло на 53%, а структура трансформировалась из “неводоустойчивой” в “хорошую” по водоустойчивости, при этом содержание водопептизируемого ила уменьшилось в 2.1 раза. За 20-летний период на 1.9 и 1.03 мг-экв/100 г почвы увеличилось содержание обменного кальция и гидролитической кислотности. Содержание гумуса возросло на 0.78%, т. е. восстановление содержания гумуса происходило со скоростью всего лишь 0.04% в год. Это необходимо учитывать при регулировании гумусового состояния выпаханных и эродированных почв. В целом воздействие бессменного пара на свойства чернозема оказалось столь глубоким, что за 20 лет после перевода его в залежь свойства чернозема в большинстве своем восстановились лишь до уровня, свойственного вариантам с возделыванием сельскохозяйственных культур.

В.М. Фридланд (1919–1983) – выдающийся советский почвовед-географ и картограф, окончил МГУ имени М.В. Ломоносова, доктор географических наук, профессор, лауреат премии имени В.В. Докучаева АН СССР. Разработал учение о структуре почвенного покрова. Главный редактор и автор карт: Почвенной карты РСФСР, масштаб 1 :2 500 000 (1988); Учебной почвенной карты мира, масштаб 1 : 15 000 000 (1984). Один из первых российских исследователей почв влажных и аридных тропиков и субтропиков, автор классификаций почв СССР, ряда книг о почвах. Статья представляет собой доклад на пленарном заседании “Третьей Всероссийской открытой конференции “Почвенные и земельные ресурсы: состояние, оценка, использование” к 100-летию со дня рождения В.М. Фридланда”, проведенной Почвенным институтом и Обществом почвоведов им. В.В. Докучаева 9–11декабря 2019 года в Москве.