environmentПриродообустройствоPrirodoobustrojstvo1997-6011РГАУ-МСХА10.26897/1997-6011-2026-3-40-46environment-1032Research ArticleМЕЛИОРАЦИЯ, ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО И АГРОФИЗИКАLAND RECLAMATION, WATER ECONOMY AND AGROPHYSICSВлияние изменения климата на уплотнение почвыThe impact of climate change on soil compactionhttps://orcid.org/0000-0003-4702-0095ГаспарянИ. Н.GasparyanI. N.

Ирина Николаевна Гаспарян, д-р с.-х. наук, профессор, гл. научный сотрудник лаборатории Географической сети опытов и цифровых агротехнологий

AuthorID: 362785

г. Москва

Irina N. Gasparyan, DSs (Agro), Professor, Chief Researcher, Laboratory of Geographic Network of Experiments and Digital Agricultural Technologies

AuthorID: 362785

Moscow

irina150170@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9206-9862ИвашоваО. Н.IvashovaO. N.

Ольга Николаевна Ивашова, канд. с.-х. наук, доцент кафедры систем автоматизированного проектирования и инженерных расчетов

 AuthorID: 705761

г. Москва

Olga N. Ivashova, CSs (Agro), Associate Professor, Department of Computer-Aided Design Systems and Engineering Calculations

AuthorID: 705761

Moscow

gas_shag@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7161-3654ГаспарянШ. В.GasparyanSh. V.

Шаген Вазгенович Гаспарян, канд. с.-х. наук, доцент, доцент кафедры технологии хранения и переработки плодоовощной и растениеводческой продукции

AuthorID: 756518

г. Москва

Shagen V. Gasparyan, CSs (Agro), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Storage and Processing of Fruit and Vegetable and Plant Products, Technological Institute

AuthorID: 756518

Moscow

ndeniskina@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3111-6869ДенискинаН. Ф.DeniskinaN. F.

Наталья Федоровна Денискина, канд.биолог. наук, доцент кафедры защиты растений

AuthorID: 767574

г. Москва

Natalia F. Deniskina, CSs (Biology), Associate Professor of the Department of Plant Protection

AuthorID: 767574

Moscow

ndeniskina@rgau-msha.ruВсероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. ПрянишниковаРоссияFGBNU “All-Russian Research Institute of Agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov”Russian FederationРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева; Институт мелиорации, водного хозяйства и строительства имени А.Н. КостяковаРоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Russian State Agrarian University – Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev; IA.N. Kostyakov Institute of Land Reclamation, Water Management and ConstructionRussian FederationРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева; Технологический институтРоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Russian State Agrarian University – Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev; Institute of TechnologyRussian FederationРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева; Агробиотехнологий институтРоссияRGAU-MSHA named after K.A. Timiryazev N. Kostyakov; Institute of AgrobiotechnologiesRussian Federation202621082026034046Copyright © Гаспарян И.Н., Ивашова О.Н., Гаспарян Ш.В., Денискина Н.Ф., 20262026Гаспарян И.Н., Ивашова О.Н., Гаспарян Ш.В., Денискина Н.Ф.Gasparyan I.N., Ivashova O.N., Gasparyan S.V., Deniskina N.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://environment.timacad.ru/jour/article/view/1032

В статье рассматривается влияние современных климатических изменений на процессы уплотнения почвы как одного из ключевых факторов снижения продуктивности агроэкосистем. Показано, что изменение климата в России проявляется не только в росте температуры (до 0,47°C за десятилетие), но и в трансформации гидротермического режима включая повышение частоты экстремальных осадков, изменение сезонности и рост климатической нестабильности. Установлено, что основным механизмом усиления уплотнения почвы является изменение водного режима почв: при увеличении доли ливневых осадков ухудшается инфильтрация влаги, усиливаются поверхностный сток и эрозия, формируется почвенная корка. Особое внимание уделено изменению физических свойств почвы. Уплотнение почвы сопровождается повышением плотности сложения (с 1,1-1,2 до 1,4-1,6 г/см³), снижением общей пористости (с 50-55 до 35-40%), ухудшением структуры и разрушением агрегатов. Это приводит к снижению водопроницаемости, ухудшению аэрации и нарушению газообмена, что ограничивает поступление кислорода к корням растений и почвенной биоте. Изменение соотношения твердой, жидкой и газовой фаз почвы ухудшает условия развития корневой системы и снижает эффективность использования влаги и элементов питания. Отмечается, что сочетание повышенной влажности почвы и роста массы сельскохозяйственной техники приводит к формированию устойчивых уплотненных горизонтов включая плужную подошву, что вызывает потери урожайности до 10-40%. Дополнительно рассматривается роль почвенной биоты, чувствительной к изменениям физического состояния почвы. В работе показано, что уплотнение почвы в условиях климатических изменений носит накопительный характер, формируя замкнутый цикл деградации, и требует комплексных мер адаптации сельского хозяйства

The article considers the impact of modern climate change on soil compaction processes as one of the key factors reducing the productivity of agroecosystems. It is shown that climate change in Russia is manifested not only in the increase in temperature (up to 0.47°C per decade), but also in the transformation of the hydrothermal regime, including an increase in the frequency of extreme precipitation events, a change in seasonality, and an increase in climatic instability. It has been established that the main mechanism for increasing compaction is a change in the water regime of soils: with an increase in the proportion of heavy precipitation, moisture infiltration deteriorates, surface runoff and erosion increase, and a soil crust forms. Particular attention is paid to changes in the physical properties of the soil. Compaction is accompanied by an increase in bulk density (from 1.1-1.2 to 1.4-1.6 g/cm³), a decrease in total porosity (from 50-55% to 35-40%), deterioration of the structure, and the destruction of aggregates. This leads to decreased water permeability, impaired aeration, and disrupted gas exchange, limiting oxygen supply to plant roots and soil biota. Changes in the ratio of solid, liquid, and gas phases in the soil worsen the conditions for root development and reduce the efficiency of moisture and nutrient use. It is noted that the combination of increased soil moisture and increased agricultural machinery mass leads to the formation of stable compacted horizons, including plow pans, causing yield losses of up to 10-40%. The role of soil biota, which is sensitive to changes in the physical condition of the soil, is also considered. The study demonstrates that compaction under climate change is cumulative, creating a vicious cycle of degradation and requiring comprehensive agricultural adaptation measures.

изменение климатических условийфизические свойствауплотнение почвыплотность сложениягазообменclimate changephysical propertiescompactionbulk densitygas exchangeReferencesLobell D.B., Schlenker W., Costa-Roberts J. Climate trends and global crop production since 1980 // Science. 2011. Vol. 333, № 6042. Pр. 616-620. DOI: 10.1126/science.1204531Lobell D.B., Schlenker W., Costa-Roberts J. Climate trends and global crop production since 1980 // Science. 2011. Vol. 333. No. 6042. P. 616-620. DOI: 10.1126/science.1204531.Росгидромет. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации. М., 2022. 104 с.Roshydromet. Report on the peculiarities of the climate on the territory of the Russian Federation. Moscow: 2022. 104 p.Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC). Изменение климата 2021: Физическая научная основа. Женева: IPCC, 2021. 2391 с.Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Geneva: IPCC, 2021. 2391 p.Hatfield J.L., Prueger J.H. Temperature extremes: Effect on plant growth and development // Weather and Climate Extremes. 2015. Vol. 10. Pр. 4-10. DOI: 10.1016/j.wace.2015.08.001Hatfield J.L., Prueger J.H. Temperature extremes: Effect on plant growth and development // Weather and Climate Extremes. 2015. Vol. 10. P. 4-10. DOI: 10.1016/j.wace.2015.08.001.Порфирьев Б.Н., Катцов В.М., Рогинко С.А. и др. Экономические эффекты изменения климата в России // Экономика региона. 2017. Т. 13, № 2. С. 431-444 EDN: DRXHSWPorfiriev B.N., Kattsov V.M., Roginko S.A., et al. Economic effects of climate change in Russia. 2017. Porfiriev B.N., Kattsov V.M., Roginko S.A., et al. Economic effects of climate change in Russia // Economy of the region. 2017. V. 13. № 2. P. 431-444. EDN: DRXHSWИванов А.Л., Кирюшин В.И. Адаптация сельского хозяйства к изменениям климата. М.: Росинформагротех, 2019. 384 с.Ivanov A.L., Kiryushin V.I. Adaptation of agriculture to climate change. Moscow, Rosinformagrotekh Publ., 2019. 384 p.Oztas T., Fayetorbay F. Effect of freezing and thawing processes on soil aggregate stability // Soil & Tillage Research. 2003. Vol. 72, № 1. P. 1. DOI: 10.1016/S0167-1987(03)00015-9Oztas T., Fayetorbay F. Effect of freezing and thawing processes on soil aggregate stability // Soil & Tillage Research. 2003. Vol. 72. No. 1. P. 1. DOI: 10.1016/S0167-1987(03)00015-9.Cheng Y., Wang J., Li X., Zhang H. et al. Effects of freezethaw cycles on soil structure and physical properties // Agriculture. 2025. Vol. 15, № 22. P. 2369. DOI: 10.3390/agriculture15222369Cheng Y., Wang J., Li X., Zhang H. et al. Effects of freezethaw cycles on soil structure and physical properties // Agriculture. 2025. Vol. 15. No. 22. P. 2369. DOI: 10.3390/agriculture15222369.Qin Y., Zhang H., Liu Z., Wang X. et al. Freeze-thaw effects on soil structure and pore system: A review // Applied Sciences. 2026. Vol. 16, № 5. P. 2589. DOI: 10.3390/app16052589Qin Y., Zhang H., Liu Z., Wang X. et al. Freeze–thaw effects on soil structure and pore system: A review // Applied Sciences. 2026. Vol. 16. No. 5. P. 2589. DOI: 10.3390/app16052589.Ge Z., Peng X., Horn R. Impact of freeze–thaw cycles on soil aggregation and pore structure // Geoderma. 2025. Vol. 448. P. 116865. DOI: 10.1016/j.geoderma.2025.116865Ge Z., Peng X., Horn R. Impact of freeze–thaw cycles on soil aggregation and pore structure //Geoderma. 2025. Vol. 448. – P. 116865. DOI: 10.1016/j.geoderma.2025.116865.Colombi T., Torres L.C., Walter A., Keller T. Root growth in compacted soils: A review // Plant and Soil. 2018. Vol. 423. Pр. 1-17. DOI: 10.1007/s11104-017-3514-2Colombi T., Torres L.C., Walter A., Keller T. Root growth in compacted soils: A review // Plant and Soil. 2018. Vol. 423. P. 1-17. DOI: 10.1007/s11104-017-3514-2.Левшин А.Г., Гаспарян И.Н., Голубев И.Г. Развитие мобильной энергетики с учетом агротехнологических ограничений // Агроинженерия. 2023. Т. 25, № 4. С. 26-32. DOI: 10.26897/2687-1149-2023-4-26-32 EDN: BGHYWDLevshin A.G., Gasparyan I.N., Golubev I.G. Development of mobile energy taking into account agrotechnological restrictions // Agricultural engineering. 2023. V. 25. № 4. P. 26-32. DOI: 10.26897/2687-1149-2023-4-26-32. EDN: BGHYWDLi T., Zhang Y., Wang X. et al. From soil health to agricultural productivity: The critical role of soil constraints // Agricultural Systems. 2025. Vol. 210. P. 103789. DOI: 10.1016/j.agsy.2025.103789Li T., Zhang Y., Wang X. et al.From soil health to agricultural productivity: The critical role of soil constraints // Agricultural Systems. 2025. Vol. 210. P. 103789. DOI: 10.1016/j.agsy.2025.103789.Zhang B., Jia Y., Fan H., Guo C., Fu J., Li S. et al. Soil compaction due to agricultural machinery impact: A systematic review // Land Degradation & Development. 2024. Vol. 35, № 3. Pр. 945-962. DOI: 10.1002/ldr.4765Zhang B., Jia Y., Fan H., Guo C., Fu J., Li S. et al. Soil compaction due to agricultural machinery impact: A systematic review // Land Degradation & Development. 2024. Vol. 35. No. 3. P. 945-962. DOI: 10.1002/ldr.4765.Fischer G., Tubiello F.N., van Velthuizen H., Wiberg D. Climate change impacts on irrigation water requirements: Effects of mitigation, 1990-2080 // Global Environmental Change. 2007. Vol. 17, № 3-4. Pр. 485-497. DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2006.05.002Fischer G., Tubiello F.N., van Velthuizen H., Wiberg D. Climate change impacts on irrigation water requirements: Effects of mitigation, 1990-2080 // Global Environmental Change. 2007. Vol. 17.No. 3-4. P. 485-497. DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2006.05.002.Ahmad N.F.A., Nasir N.M., Yusop Z. Sensitivity analysis of FAO Penman-Monteith reference evapotranspiration to climatic variables // Jurnal Teknologi. 2017. Vol. 79, № 6. Pр. 63-69. DOI: 10.11113/jt.v79.8377Ahmad N.F.A., Nasir N.M., Yusop Z. Sensitivity analysis of FAO Penman–Monteith reference evapotranspiration to climatic variables // Jurnal Teknologi. 2017. Vol. 79. No. 6. P. 63-69. DOI: 10.11113/jt.v79.8377.Horn R., Domżal H., Słowińska-Jurkiewicz A., van Ouwerkerk C. Soil compaction processes and their effects on the structure of arable soils // Soil & Tillage Research. 1995. Vol. 35, № 1-2. Pр. 23-36. DOI: 10.1016/0167-1987(95)00479-CHorn R., Domżal H., Słowińska-Jurkiewicz A., van Ouwerkerk C. Soil compaction processes and their effects on the structure of arable soils // Soil & Tillage Research. 1995. Vol. 35. No. 1-2. P. 23-36. DOI: 10.1016/0167-1987(95)00479-C.Daryanto S., Wang L., Jacinthe P.A. Global synthesis of drought effects on cereal, legume, tuber and root crops production: A review // Agricultural Water Management. 2017. Vol. 179. Pр. 18-33. DOI: 10.1016/j.agwat.2016.04.022Daryanto S., Wang L., Jacinthe P.A. Global synthesis of drought effects on cereal, legume, tuber and root crops production: A review // Agricultural Water Management. 2017. Vol. 179. P. 18-33. DOI: 10.1016/j.agwat.2016.04.022.Longepierre M., Blagodatskaya E., Kuzyakov Y. Limited resilience of the soil microbiome to mechanical compaction // Soil Biology and Biochemistry. 2021. Vol. 160. P. 108349. DOI: 10.1016/j.soilbio.2021.108349Longepierre M., Blagodatskaya E., Kuzyakov Y. Limited resilience of the soil microbiome to mechanical compaction // Soil Biology and Biochemistry. 2021. Vol. 160. P. 108349. DOI: 10.1016/j.soilbio.2021.108349.Whalen J.K., Hamel C. Effects of key soil organisms on nutrient dynamics in temperate agroecosystems // Journal of Crop Improvement. 2008. Vol. 22, № 1. Pр. 1-28. DOI: 10.1080/15427520801911397Whalen J.K., Hamel C. Effects of key soil organisms on nutrient dynamics in temperate agroecosystems // Journal of Crop Improvement. 2008. Vol. 22. No. 1. P. 1-28. DOI: 10.1080/15427520801911397.Asseng S., Ewert F., Martre P. et al. Rising temperatures reduce global wheat production // Nature Climate Change. 2015. Vol. 5. Pр. 143-147. DOI: 10.1038/nclimate2470Asseng S., Ewert F., Martre P. et al. Rising temperatures reduce global wheat production // Nature Climate Change. 2015. Vol. 5. P. 143-147. DOI: 10.1038/nclimate2470.

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