Классификация водных режимов почв имеет базовую научную основу в виде взаимообусловленной связи движения воды и формирования почвенного профиля, т. е. является почвенно-генетической. Именно такого рода классификация представляет научно-методическую платформу для изучения как водных режимов почв в ландшафте, так и распределения почв в почвенном покрове ландшафта. Численные методы представления гидрологических режимов почв в агроландшафте основываются на физически обоснованных математических моделях движения влаги в почве и пространственной ГИС-информации, совместно позволяющими рассчитывать, анализировать и предсказывать водный режим почвы, сток в масштабе водосбора, перенос вещества в профиле почвы, процессы выщелачивания, и что важно с практической точки зрения – содержание доступных почвенных влагозапасов в структуре агроландшафта. Представлена пространственно-динамическая модель SWAT (Soil-Water-Atmosphere-Tool) для описания водных режимов почв в агроландшафте конечно-моренной гряды Верхневолжского постледникового района (Восточно-Европейская равнина, Тверская область), как пример ландшафтных численных гидрологических моделей. Приведены примеры соответствия модельных и экспериментальных данных динамики влажности почвы в нескольких точках агроландшафта для 3-х глубин, отражающих поверхностные, глубинные (на уровне грунтовых вод) и срединные слои профиля почв: 10–20, 50–60 и 90–100 см, полученные расчетным методом с помощью рассмотренной ландшафтно-динамической модели и классическим методом бурения с термостатно-весовым определением влажности почвы. Показано, что адаптированная для конкретных условий ландшафтная модель с использованием цифровой модели рельефа с разрешением 1 × 1 м на пиксель для расчета водного режима почв в различных точках агроландшафта удовлетворительно описывает пространственно-динамические профильные данные по влажности почвы.

В течение 2019–2022 гг. на территории природного парк Нумто (Западная Сибирь), где описано одно из самых южных местонахождений мерзлых торфяников, проведены замеры температуры почв с использованием системы автоматического мониторинга. Измерения проводились в мерзлых торфяных олиготрофных деструктивных почвах; для сравнения проведены замеры температуры немерзлого иллювиальножелезистого подзола. Среднегодовая температура поверхности почвы была положительная на всех обследованных участках: +0.8 °С – на бугре пучения, +1.3 °С – на плоскобугристом торфянике и +4.5 °С – в подзоле. Низкая температура бугра пучения вызвана малой высотой снежного покрова, из-за чего зимой поверхность почвы охлаждается наиболее сильно. На плоскобугристом торфянике начиная с глубины 0.5 м торф весь год находится в мерзлом состоянии, в то время как на бугре пучения глубина сезонного протаивания составляет 2 м. Зимнее промерзание на бугре пучения не достигает кровли многолетнемерзлых пород, что является признаком их возможной деградации при дальнейшем потеплении климата. В соответствии с классификацией теплового режима почв, почва на бугре пучения относится к длительносезоннопромерзающему типу, в отличие от крупнобугристых торфяников в районе Надыма, относящихся к мерзлотному типу. По данным близлежащей метеостанции существует тренд роста температуры воздуха и количества осадков. Анализ температурного режима почв и наблюдения за протеканием экзогенных процессов показали, что деструктивные торфяные почвы крупнобугристых торфяников находятся в неустойчивом состоянии, мерзлота в них сохраняется благодаря малой мощности снежного покрова на вершинах, что способствует зимнему охлаждению. В случае роста высоты снежного покрова здесь вероятно таяние мерзлоты.  

В связи со сложностью и гетерогенностью органического вещества почв для его изучения используют весьма широкий спектр методов и подходов. Это порождает избыточное количество терминов, определений и индексов, что затрудняет понимание и интерпретацию данных разных авторов. В работе приводится обзор наиболее актуальных в настоящее время методов и подходов для изучения органического вещества почв и ее минеральной матрицы. В обзоре рассмотрены современные подходы к изучению почвенного органического вещества (ПОВ), его пулов и фракций, концепция насыщенности почвы углеродом. Описаны основные подходы по оценке содержания, структуры и строения пулов органического вещества. Рассмотрены приемы по оценке содержания, структуры и строения пулов ПОВ: биологическое, денсиметрическое, гранулометрическое, химическое и термическое фракционирования. Особое внимание уделено термическим методам анализа как перспективному направлению для изучения негидролизуемой части органического вещества. Подчеркивается, что при изучении пулов ПОВ, которые теоретически выделяют по поведению во времени (обычно по устойчивости), об их количестве, составе и физическим свойствам судят по фракциям, которые являются инструментально определяемыми свойствами почв. Показаны подходы для изучения минеральной матрицы почв и органического вещества с точки зрения современной почвенной минералогии и микроморфологии. Оценено влияние минералогического состава на гранлометрический и химический состав почвы, физико-химическую поглотительную способность и органо-минеральные взаимодействия. При описании органо-минеральных компонентов отдельно рассмотрены термины и понятия о частицах и структуре глинистых минералов – филлосиликатов.  

Целью работы было изучение качественного и количественного состава почвенно-поглощающего комплекса деградированных земель сельскохозяйственного назначения на территории Донецкой Народной Республики. В основные задачи работы входило изучение суммы обменных оснований, а также обменного кальция и магния деградированных почв. Для исследования почвенного покрова деградированных агроэкосистем были выбраны модельные участки, расположенные в северной части Шахтерского района ДНР, представленные черноземами щебневатыми несмытыми и среднесмытыми. Контролем являлся участок со степной растительностью (чернозем обыкновенный среднемощный среднегумусный). Результаты проведенных исследований поглотительной способности почв агроценозов в целом свидетельствуют о развитии деградационных процессов. Показатель суммы обменных оснований всех изученных почв существенно снижен, по сравнению с зональной почвой, а минимальные значения исследуемого показателя, по сравнению с контролем, зафиксированы на склоновых участках полей (76.6–81.8% по отношению к контролю). На поле под паром и в контрольном варианте не было установлено статистически достоверных различий между значениями суммы обменных оснований, что, вероятнее всего, связано с отсутствием интенсивной сельскохозяйственной эксплуатации и внесением элементов минерального питания в почву данного участка. В почвах практически всех модельных участков (за исключением поля под паром) содержание обменного кальция снижалось на 27.4–42.7% по сравнению с зональной почвой. При изучении содержания обменного магния установлены закономерности, связанные с его изменением по отношению к обменному кальцию. Так, интенсификация сельскохозяйственного использования почв привела к повышению соотношения магния к кальцию в среднем до 1 : 3, тогда как в контроле оно составляло 1 : 5. Такая трансформация в дальнейшем может негативно отразиться на почвенно-поглощающем комплексе и почве в целом, дальнейшей потере структуры почвы и ряду других отрицательных последствий.  

Запыленность атмосферы оказывает влияние как на здоровье человека, так и на изменение климата. Поэтому изучение пыли в атмосфере является одной из важных задач многих научных направлений. Целью наших исследований была косвенная оценка связи атмосферной пыли над пахотными угодьями двух тестовых участков в Тверской и Тульской областях с почвами. Анализировалась пыль на фильтрах аспиратора после прокачки заданных объемов воздуха на уровне 20–30 см над поверхностью пашни. В качестве критерия почвенного происхождения пыли была использована ее спектральная отражательная способность, которая сравнивалась с отражательной способностью размерной фракции почв (50–200 нм), выделенной сухим просеиванием образца пахотного горизонта почвы. Спектральная отражательная способность пыли была рассчитана на основе подходов линейного разделения спектральной смеси с учетом проективного покрытия частичек пыли на фильтрах, которое определялось путем анализа фотографий фильтров, полученных под микроскопом, в ГИС. В результате было установлено, что восстановленные спектры пыли на фильтрах хорошо коррелируют со спектрами одноразмерной фракции почв, выделенной сухим просеиванием, что косвенно подтверждает преобладание на фильтрах именно почвенной пыли. Коэффициенты корреляции Спирмена 0.84–0.90, коэффициент корреляции Тау Кендалла 0.70–0.79 (на уровне значимости p < 0.05). В условиях незначительной запыленности атмосферы и трудоемкости сбора достаточного количества пыли для прямого анализа использованный подход может служить альтернативой для косвенного подтверждения почвенного происхождения пыли в приземном слое атмосферы. В перспективе данный подход можно использовать в качестве основы для мониторинга дефляции почв пахотных угодий.  

Структура почвенного покрова территории глинистой полупустыни Северного Прикаспия помимо трехчленного солонцового почвенного комплекса представлена солодями. Солоди формируются в постоянных для данной территории элементах рельефа – мезопонижениях, которые относят к лиманам. Изучено два почвенных разреза в центре днища лимана – солодь, и на периферийной его части – лугово-каштановая осолоделая почва. Формирование профиля солоди происходит в результате увлажнения пресными водами и весеннего затопления в период снеготаяния. Вторая почва находится в зоне транзита в лиман поверхностных вод с межпадинной равнины. Профили почв имеют однотипную элювиально-иллювиальную схему распределения илистой фракции, при этом более выражена дифференциация у солоди. Минералогическим анализом установлен однотипный качественный состав глинистых и кластогенных минералов. Глинистые минералы представлены иллитом, смектитом, смешанослойным иллит-смектитом в сопровождении каолинита и хлорита. Кластогенные минералы представлены кварцем, слюдой, калиевым полевым шпатом, плагиоклазом и хлоритом. В осолоделых горизонтах профилей почв накапливается кварц, полевые шпаты, фиксируется небольшое количество слюд, хлорита, в текстурных горизонтах снижается содержание кварца, полевых шпатов и увеличивается содержание слюд и хлорита. Распределение смектитовой фазы в профиле солоди выявляет отличие долевого соотношения слоев иллит-смектита в разных частях профилей: в осолоделой части преобладают структуры с низким содержанием смектитовых слоев, а в текстурных горизонтах возрастает их доля с набухающим слоем. Луговокаштановая осолоделая почва отличается меньшей мощностью осолоделого горизонта, более высоким содержанием смектитового компонента во всем профиле, менее выраженной профильной дифференциацией глинистых и кластогенных минералов. В обеих почвах в осолоделом и текстурном горизонтах фиксируются лабильные минералы с признаками супердисперности. Супердисперсное состояние лабильных минералов имеет разные причины. В солоди оно связано с действием слабоминерализованных вод и гидролиза почвенных минералов во влажные сезоны года, а также с напряженным режимом внутрипочвенного выветривания in situ, а в осолоделой луговокаштановой почве с прохождением стадии солонцеватых почв. Выявлены отличия и по смектитовому компоненту. В осолоделых горизонтах солоди он представлен индивидуальным смектитом и смешанослойной фазой иллит-смектита, а у лугово-каштановой почвы – только смешанослойным иллит-смектитом. 

Целью проведенных исследований явилась модернизация “Методики определения размеров ущерба от деградации почв и земель” (Роскомзем, Минприроды России, 1994) для расчета величины экономического ущерба от эрозии почв трех модельных участков, расположенных в различных агроэкологических условиях Русской равнины (Белгородская, Орловская, Тамбовская и Воронежская области). Были установлены среднемноголетние темпы эрозии почв, различающиеся между собой в 10 и более раз на разных участках. Различие между указанными участками в площади средне- и сильноэродированных почв доходило до 40 раз. Сочетание более высоких темпов смыва почв, большей длительности протекания антропогенной эрозии, а также исходно относительно малой мощности гумусированной толщи обусловило значительно большую площадь средне- и сильноэродированых почв на участке в Орловской области по сравнению с участками в Белгородской, Тамбовской и Воронежской областях. Были выявлены некоторые недостатки указанной Методики 1994 г., основным из которых является “привязка” суммарного ущерба ко всему агрикультурному периоду. В данной работе Методика 1994 г. была модифицирована с целью расчета ущерба от деградации почв и земель за короткий (годовой) период времени. Сокращение оцениваемого периода в модифицированной методике позволило в определенной степени снизить субъективные составляющие, в частности, не использовать коэффициенты пересчета в зависимости от изменения степени деградации почв (Кс) и в зависимости от периода времени по восстановлению деградированных почв (Кв). Расчет годового ущерба позволил значительно более точно оценить годовой доход с учетом конкретных культур и их урожайности в год исследования. Кроме того, использование годовых оценок имеет высокую практическую значимость, так как позволяет отнести оцененный ущерб адресно к конкретному действующему землепользователю. Ущерб от эрозии почв, рассчитанный по модифицированной методике, составил 11–18 тыс. руб./га в год на участке в Орловской области, 5–6 тыс. руб./га в год на участке в Белгородской области и лишь 0.025 тыс. руб./га в год на участке на границе Тамбовской и Воронежской областей.  

Вариабельность параметров почвы зависит от выбранного метода измерений, генезиса и типа землепользования почвы, а также уровня иерархии структурной организации почвы. Компьютерная томография почв – активно развивающийся метод изучения структуры почвы, для которого остаются актуальным многие методические вопросы. Цель данной работы – изучить вариабельность основных параметров порового пространства (общей пористости, количества и среднего размера пор) на примере гумусового горизонта серой лесной почвы. Для этого было отобрано избыточное количество микромонолитов в количестве 15 штук (объемом 2 × 3 см). На основе статистической оценки варьирования параметров была поставлена задача определить оптимальное количество повторностей, позволяющее полноценно охарактеризовать микроструктуру порового пространства почвы в масштабе педона. Наименьшая разница неоднородности между педоном и репрезентативным элементарным объемом REV наблюдается для общей пористости (~12 раз), в то время как для количества и среднего размера пор это соотношение больше (~14 раз). В среднем уровень порога, при котором дисперсия свойств прекращала снижаться, для общей пористости равняется 7.3 ± 0.6 шт., для количества пор – 6.5 ± 0.6 шт., для среднего размера пор – 7.5 ± 0.4 шт. Таким образом, минимальное количество повторностей, необходимое для полной характеристики порового пространства исследованной почвы, составило 7 шт. Отбор и анализ микромонолитов в 3-кратной повторности позволили описать неоднородность структуры верхнего горизонта педона только на 25–30%.