Активная разработка проблем, связанных с оценкой роли педосферы в глобальных изменениях климата, предполагает возможность применения количественного определения почвенного органического углерода (ПОУ) как одного из индикаторов климатической реакции. Здесь авторы обобщили результаты собственных исследований за многие годы (1985–2023 гг.), включающих более 500 определений ПОУ на территории Черноземной зоны, на юге Восточно-Европейской равнины (Молдова и Бессарабия, юг Украины, юго-запад России) в контексте региональной дифференциации климата с использованием оценок климатических затрат энергии на почвообразование. Данные структурированы для каждого из регионов путем создания серий агрогенных преобразований почв (целина, современная пашня (<100 лет), сплошная пахота (>100 лет), залежь современной эпохи (n ·10 лет), а также постантичные многолетние залежи). Путем статистической обработки данных установлено, что внутрирегиональная дифференциация биоклиматических условий является ключевым фактором, определяющим содержание ПОУ в верхнем горизонте почв юга Восточно-Европейской равнины. Сравнение содержания ПОУ в пяти вариантах землепользования показало, что все изучаемые регионы различались, при этом статистическая значимость обнаружена только в одном типе «непрерывно распаханных земель» (>100 лет). Этот факт отражает ведущую роль продолжительности аграрных нагрузок в агропедогенезе. Если степные черноземы еще 145 лет назад имели содержание ПОУ до 4%, то черноземы лесостепной зоны, где раньше были местообитания с содержанием ПОУ 4–7%, занимали наибольшие площади и имели теперь потеряло 30–40% исходных значений в слое 0–50 см. Помимо темпов деградации ПОУ, которые известны и всесторонне оценены в настоящей работе, установлено явление проградации в определенных ситуациях, в частности возникающих при севооборотном режиме землепользования (от пашни к парам и наоборот), что стимулировало эффективные механизмы воспроизводства органических веществ. Так, в одном из древних земледельческих регионов, где в древности землю обрабатывали такие древнегреческие государства, как Херсонес Таврический и Боспор Европейский в Крыму, постантичные залежные земли обладают более высоким содержанием ПОУ, чем их целинные аналоги. Считать целину абсолютным эталоном для оценки гумусного состояния неправомерно, поскольку анализ агрогенного ряда черноземов подтвердил существенную роль органо-минерального матрикса почвы в формировании углеродозащитной способности.

Среди факторов, влияющих на интенсивность водной эрозии почв, рельеф задает основные условия для возникновения эрозионно-седиментационных процессов: геометрию поверхности контакта со стоком воды и ее основные пространственные характеристики. Нами разработана модель, описывающая категории интенсивности водной эрозии почв только по геоморфическим параметрам с использованием ЦМР. Исследования проведены на пахотных почвах юго-восточной части Среднерусской возвышенности: черноземах типичных (ТЧ) лесостепной зоны и черноземах обыкновенных (ОЧ) северной степи умеренного климатического пояса. По 1146 точкам наземной эрозионной съемки проанализирована связь категории интенсивности эрозии почвы с параметрами местности (крутизной склона, длиной и экспозицией склона, индексом топографического положения, кривизной профиля склона и др.). Результаты выявленных зависимостей для изучаемых почв позволили разработать прогностические модели с использованием порядковой логистической регрессии с оценкой их точности. Установлено, что модель для почв ОЧ показывает по всем параметрам более сильную связь между геоморфическими факторами и категорией интенсивности эрозии почв, чем модель для почв ТЧ. Регрессионная модель для ОЧ превосходит модель для ТЧ по общей точности на 12 %. Для обеих почв эродированные площади определяются с гораздо меньшей точностью (50–60 %), чем неэродированные (80–95 %). По результатам моделирования были построены карты водной эрозии почв, на которых принадлежность к категории интенсивности эрозии почв определялась по максимальной вероятности. Показано также, что моделирование интенсивности эрозии почв на основе только набора геоморфических предикторов не уступает по точности традиционному визуально-экспертному картографическому методу и может быть более объективной и эффективной альтернативой автоматизированному цифровому картографированию эрозии почв.

Бассейн исследуемой небольшой реки (р. Везелка, Белгородская область Европейской России) расположен в пределах городской территории (22% площади бассейна). Это обстоятельство определяет его специфику как объекта синергетического антропогенного воздействия. Целью работы была разработка и апробация подходов к интегральной оценке гидроэкологической ситуации как в водораздельной, так и в прибрежной зонах на основе гидрологических, гидрохимических и гидробиологических данных, а также оценок эрозии почв, качества речной воды и загрязнения речного бассейна. донные отложения. Выбор реки Везелка и ее водораздела для исследования обусловлен наличием здесь двух водозаборов для города с численностью населения 2439 человек на кв. км, неоднократным углублением дна в русле реки, а также тем, что имеется единая региональная малоречная гидрологическая станция (хотя в Белгородской области 567 рек длиной <25 км). Анализ за 1951–2021 гг. показал устойчивое снижение расходов воды с 1991 г.; таким образом, за последние три десятилетия сброс снизился в 2,4 раза. Сокращение длины речной сети исследуемого региона на 38% за последние 250 лет и отнесение воды (на 10 гидропостах) к 3–4 классам качества (чрезвычайно и сильно загрязненная) свидетельствовали об исчерпании возможностей для самоочищения речной воды. Эти оценки для крупных и средних рек были четко подтверждены исследованием воды исследуемой малой реки. В летнюю межень ПДК в рыбохозяйственных водоемах превышались в 2–10 раз по Cu, Fe, аммонию, нефти и биохимической потребности в кислороде. Обоснована реконструкция пойменно-русловой подсистемы речно-долинных ландшафтов как завершающий этап концепции бассейнового природопользования, заменяющий сплошное углубление русла без проведения надлежащих противоэрозионных мероприятий на водоразделе и организацию буферных зон вдоль берега реки.

Изучена динамика изменения Chlorophyll vegetation index (CVI) и Red-edge chlorophyll index (CIRE) растительного покрова в весенне-летний период в поймах рек. С помощью ГИС-анализа выделены участки ландшафта с высокой фотосинтетической активностью. Определены различные типы растительных сообществ, накапливавших хлорофилл в определенные периоды времени, а также ареалы этих типов. Предложен перечень мероприятий для участков растительности с активным накоплением хлорофилла и для участков, на которых наблюдается снижение его уровня, а также для участков с отсутствием значительного изменения содержания хлорофилла.

Установлено, что в биоклиматических условиях типичной лесостепи при увеличении оценки качества залежных почв, рассчитанной по величинам 18 диагностических показателей, опережающими (в три раза) темпами возрастает содержание в горизонте А органического углерода. Почвы, формировавшиеся при самозарастании лесом, отличаются от залежных почв под луговой степью более высокой (на 13 %) оценкой качества почв за счет опережающего накопления углерода, азота, кальция, цинка и физической глины.

Изучены особенности аккумуляции биогенных элементов и геохимической трансформации (по литогенным элементам) в постагрогенном горизонте почв с разной степенью карбонатности из 80 земельных наделов античного межевания в Херсонесе. Установлено, что в плантажированных почвах горизонт аккумуляции имеет более высокие концентрации у 68 % из общего числа химических элементов в сравнении с почвообразующими породами. Эти почвы отличаются превышениями над фоновыми значениями (у эталонных почв под лесом и степью) содержания 7–8 элементов, но в их числе нет таких потенциальных загрязнителей как Cu, Pb, Co, As.