Промерзание почвы оказывает существенное влияние на величину поверхностного стока. Чем сильнее и глубже промерзает почва, тем больше увеличивается поверхностный сток.
Наблюдения за глубиной промерзания почвы показали, что она меняется в зависимости от типов почв и связанных с ними типов леса.
Наибольшая глубина промерзания в лесостепной зоне наблюдается на ежегодно перепахиваемой темно-серой почве. Средняя глубина промерзания равна 49 см. Заметно слабее промерзает столбчато-солонцовая почва на солонцовых полянах (29 см). Еще меньшее промерзание наблюдается в снытевой дубраве на северных склонах (26 см), затем в солонцовой дубраве (23 см), ясене-липовой дубраве в верхней трети северо-западных склонов (21 см), липово-осоковой дубраве в средней части склонов (18 см) ив осоковой дубраве на возвышенных положениях рельефа на узком плато (19 см). В полево-кленовой дубраве почва промерзает до 16 см и в бересклетовой дубраве и вязовнике лещиновом — до 12 см.
Промерзание почвы в различные годы происходит неодинаково. За 15 лет наблюдений резко выявилось три цикла с глубоким промерзанием и три цикла со слабым или полным отсутствием промерзания почвы.
Сильное промерзание почвы наблюдалось в период 1952— 1954; 1958—1960 и 1963—1965 гг. Между этими периодами почва промерзала слабо или не промерзала совсем.
Глубокое промерзание было в годы с холодными зимами и неглубоким снеговым покровом.