С увеличением разнообразия видов и способов воздействия человека на почвы возрастает роль комплексной оценки их состояния, как основы для принятия административных и технических решений, направленных на снижение воздействий и восстановление нарушенных почв (Критерии оценки экологической обстановки…, 1992; Виноградов, Орлов, Снакин, 1993; Кузнецов, Глазунов, 2004; Левич, Булгаков, Максимов, 2004; Васенев, 2008; Смагин, Шоба, Макаров, 2008; Балюк, Мирошниченко, Фатеев, 2008). Современные подходы к оценке состояния компонентов природной среды строятся на обобщении откликов вида «доза-эффект» при разных воздействиях (Яковлев, 1992; Пых, Малкина-Пых, 1997; Куценко, 2002; Julien, Boobis, Olin, 2009; Терехова, 2007, 2011). В основе получения отклика на воздействие лежит экспериментальное исследование и теоретическое обобщение изменений закономерного хода роста живых организмов и их сообществ в ответ на разные уровни химического, биологического или физического воздействия на почву (Адлер, Маркова, Грановский, 1976; Рыжова, 1995; Олейник, Бызов, 2008; Якушев, Бызов, 2008). Разрешающая способность современных методов и приборов стала достаточной для регистрации жизненных проявлений микроорганизмов непосредственно в почве, что сделало их изучение особенно информативным при исследовании откликов на воздействие (Кожевин, 1989; Campbell at al., 2003; Горленко, Кожевин; 2005; Марченко, 2008). Наивысшие достижения в теоретическом обобщении закономерностей временного хода роста микроорганизмов связаны с применением равновесного стационарного макро кинетического подхода (Адлер, Маркова, Грановский, 1976; Паников, 1991; Минкевич, 2005; Panikov, 1995; Heldman, Newsome, 2003). Математическим выражением этих закономерностей служат так называемые логистические функции хода роста, широко используемые в настоящее время (Ризниченко, Рубин, 2004). Наиболее часто применяют следующие модели: Мальтуса (модель экспоненциального роста численности популяции во времени), Ферхюльста (закон ограниченного роста, емкость популяции) (Ризниченко, Рубин, 1993), Михаэлиса-Ментен (скорость ферментативной реакции от концентрации субстрата), Жакоба-Моно (зависимость скорости роста бактерий от количества потребляемого субстрата), (Варфоломеев, Гуревич, 1999), модели проточной культуры (хемостат) (Перт, 1978, Минкевич, 2005). Их недостатком применительно к проблеме оценки состояния является то, что они не описывают фазы отмирания. Отсутствие теоретического решения стимулировало появление эмпирических, найденных в рамках следующих приближений: кусочно-линейного (Panikov, 1995), вероятностного (Van Boekel, 2002), регрессионного и сращивания функций (Якушев, Бызов, 2008; Baranyi, Roberts; 1994; Hills, Wright, 1994; Peleg, 1997; Pruitt, Kamau; 1993; Membre, Thurettel, Catteaul, 1997; Van Boekel, 2002; Whiting, Cygnarowicz-Provost, 1992). В рамках этих подходов получены примеры успешного математического описания эмпирических данных. Однако эти решения носят формальный характер и не расширяют возможности теоретического анализа, который основан на выявлении особых точек, и поэтому не могут быть использованы в качестве функций отклика при изучении воздействий на почву. Наибольшие достижения в исследовании закономерностей микробного роста связаны с развитием многопараметрических теоретических моделей хода микробного роста (Полуэктов, Пых, Швытов, 1980; Panikov, 1995; Минкевич, 2005; Глаголев, Смагин, 2005; Смагин, 2005, 2007; Enquist et al, 2007). Но их использование при оценке состояния почвы помимо трудностей, связанных с организацией измерения в ней множества необходимых параметров и преодолением методологических проблем интерпретации самих моделей (Panikov, 1995) ограничено невозможностью определения в почве доступного микроорганизмам субстрата с необходимой точностью. В этой связи решение поставленных задач моделирования временного хода роста почвенных микроорганизмов в загрязненных почвах в зависимости от исходной концентрации загрязнителя, ожидаемое в рамках предлагаемого нестационарного неравновесного макрокинетического подхода, позволит заполнить пустующую нишу для теоретической модели хода микробного роста во времени, что свидетельствует о соответствии ожидаемых результатов современному мировому уровню. Кроме того, ожидаемое решение послужит теоретическим обоснованием гормезису – стимулирующего эффекта малых доз воздействия, оказывающего токсичный эффект в больших дозах. (Calabrese, Baldwin, 2003), как явлению, наблюдаемому в фазовом пространстве концентраций (Федоров, Гильманов, 1980) при фиксированном времени роста. Такая трактовка гормезиса является новым подходом по сравнению с известными из литературы (Райс, Гуляева; 2003; Calabrese et al., 2010; Schumacher, 2009). Успешное решение перечисленных задач позволяет перейти к разработке метода оценки состояния почвы на основе обобщения разного вида откликов на разнообразные воздействия. Как правило, задача сведения откликов на воздействия к виду, допускающему их сопоставление и обобщение, решается его отображением на безразмерную функцию принадлежности (Воробейчик, Садыков, Фарафонтов, 1994). Известные функции принадлежности, широко используемые в разных отраслях науки и техники (Адлер, Маркова, Грановский, 1976) введены произвольно, из соображений удобства. Кроме того, до последнего времени не было общепринятого способа обобщения разных откликов для одной почвы при комплексной оценке ее состояния. Имеющиеся многочисленные предложения (Виноградов, Орлов, Снакин, 1993; Воробейчик, Садыков, Фарафонтов, 1994; Казеев, Колесников, Вальков, 2003; Критерии оценки экологической обстановки…, 1992; Оценка экологического состояния почвенно-земельных ресурсов…, 2000; Pykh, Malkina-Pykh, 1994) носят эмпирический характер и введены произвольно. Однако в работе Яковлева и др. (2009) выведена в рамках законов сохранения механики функция показателя состояния почвы, аргументом которой является функция отклика на воздействие, производимое на почву. Функция отклика на воздействие представляет собой простого вида уравнение динамики показателей микробного роста (Гендугов и др., 2010), по своим свойствам и способу получения отвечающее требованиям к базовым (Апонин, Апонина, 2007). Безразмерная неубывающая ограниченная функция показателя состояния почвы характеризует неблагополучие экологической обстановки, возрастающее с увеличением значения функции отклика. На ее основе была разработана методика оценки состояния почв при разных видах воздействия (Яковлев и др., 2009). Данный подход позволяет получать оценку степени загрязнения в натуральных величинах, в виде пороговой концентрации, и сводить ее к оценке в безразмерном виде, обеспечивая тем самым возможность комплексной оценки экологического неблагополучия почвы с учетом всех видов деградации почвы.