Цикл работ посвящен фундаментальным разработкам технологий почвенного конструирования — инновационного направления в почвоведении и геоэкологии, позволяющего с помощью физически-обоснованных моделей природной организации почв проектировать и создавать оптимальные по своим характеристикам почвенные объекты (конструктоземы) с использованием натуральных и синтетических материалов (почвенных кондиционеров) и современных технических средств. В университетской монографии «Теория и практика конструирования почв» и серии статей цикла в профильных переводных и зарубежных изданиях на основе фундаментального биогеофизического подхода к количественному описанию и моделированию структурно-функциональной организации биокосных, трехфазных, полидисперсных почвенно-физических систем в потоках веществ и энергии предложена методология технологического проектирования для выявления оптимальных параметров слоистых почвенных конструкций с использованием компьютерного моделирования системы «почва-кондиционер-растение».
Теоретические разработки базовой для почвенного конструирования термодинамической концепции водоудерживания и физического состояния полидисперсных пористых систем почв и грунтов включают:

• фундаментальную зависимость термодинамического потенциала и активности почвенной влаги от температуры на базе уравнения Клаузиуса-Клапейрона;
• положение о динамике дисперсности и водоудерживающей способности в зависимости от ранее не учитываемых мобильных факторов состава и концентрации жидкой фазы почв и температуры;
• альтернативные капиллярной модели представления о ведущей роли поверхностных сил и механизмов водоудерживания, устойчивости пленочной влаги с физически обоснованными моделями pF-кривых и изотерм сорбции почвенной влаги на базе феномена расклинивающего давления по Дерягину;
• развивающую уравнение Жюрена физически-обоснованную модель капиллярного подъема с зависимостью этого явления от дисперсности, плотности почвы и адсорбированной прочно-связанной влаги;
• феномен нелинейной зависимости осмотического потенциала жидкой фазы от влажности почв и физико-статистическую модель этого явления;
• альтернативные эмпирическим секущим Воронина физически-обоснованные методы оценки критических параметров физического состояния почв и грунтов по термодинамическим кривым водоудерживания.

Основные методические и технологические разработки включают:

• комбинацию инструментального метода центрифугирования и термодесорбции почвенной влаги впервые позволившие определять базовые pF-кривые во всем диапазоне варьирования термодинамического потенциала от 0 (насыщение водой) до 0.8−1 млн Дж/кг (стандартная сушка при 105 градусах Цельсия) синхронно с оценкой гидравлической проводимости, дисперсности (удельной поверхности), базального дыхания и кинетики биодеструкции органических полимеров в зависимости от влажности и температуры;
• разработку почвенных кондиционеров нового поколения в виде устойчивых гелевых структур с наполнением акриловой полимерной матрицы амфифильными органическими компонентами (диспергированный торф, гуматы) и СЗР на основе серебра (Патент № 2 726 561);
• физически-обоснованные технологические ноу-хау почвенного конструирования в виде капиллярных барьеров для аккумуляции влаги и защиты корнеобитаемого слоя от вторичного засоления, использования синтетических гелевых структур для фиксации фунгицидов в ризосфере и минимизации риска для окружающей среды, пролонгирования срока службы органических почвомодификаторов заглублением на оптимальное расстояние или использованим добавок, ингибирующих их биодеградацию.

Успешное тестирование инновационных технологий и материалов для конструирования почв в России, странах Персидского залива, Узбекистане в рамках инициативных грантов РФФИ (№№ 12−04−528, 16−04−284, 19−29−5 006), РНФ (№№ 16−16−4 014, 16−16−4 014-П, 19−77−30 012) и зарубежных проектов подтвердило их высокую эффективность с 1.5−3 кратным увеличением продуктивности разных растительных культур на фоне двукратной экономии водных ресурсов и надежной защиты корнеобитаемой толщи от вторичного засоления, загрязнения и патогенной микрофлоры, включая фитофтороз картофеля (гранты РНФ 16−16−4 014 и 16−16−4 014-П).