Направление: «Органическое вещество почв» (в.н.с. к.б.н. А.Г.Заварзина, с.н.с., к.б.н. О.С.Якименко, с.н.с., к.б.н. А.А. Степанов, ст. преп., к.б.н., М.С. Розанова)
Проблема органического вещества почв всегда занимала одно из центральных мест в теоретическом и прикладном почвоведении. Органическое вещество в виде отмерших остатков биоты и формирующегося из них гумуса является диагностическим признаком почв, отличающим их от кор выветривания и грунтов. Поэтому процессы почвообразования и гумусообразования тесно взаимосвязаны. В числе органических веществ, формирующих гумус, специфичны и наиболее значимы гуминовые вещества – особый класс устойчивых природных соединений, не существующих в живых организмах, но абсолютно необходимых для функционирования и поддержания разнообразия жизненных форм современной биосферы. Гуминовые вещества (ГВ) обусловливают плодородие почв и их функции в биосфере. Среди ГВ наибольшее функциональное значение имеют гуминовые- и фульвокислоты.
Гумусовые кислоты играют важную роль в циклах макро- и микроэлементов, участвуя в мобилизации катионов из кристаллических решеток и миграции их в природной среде, они накапливают элементы минерального питания, обеспечивая их постепенное поступление в живые организмы, отвечают за структурообразование почв и их благоприятные водно-физические свойства, снижают негативное действие токсичных веществ.
Гуминовые вещества во многом обусловливают тепловой баланс планеты и играют важнейшую роль в создании и поддержании современного климата. Образуясь в процессе гумификации как устойчивый к воздействию организмов-деструкторов продукт биотрансформации органических остатков, ГВ и их органо-минеральные соединения представляют собой долговременный сток атмосферной СО2 и основной резервуар Сорг в биосфере. Изучение органического вещества почв и в особенности его специфических соединений является важнейшим направлением работы кафедры химии почв.
В настоящее время ведутся работы по исследованию гумусного состояния почв и его изменений под влиянием различных факторов, изучается строение, свойства, механизмы образования и трансформации специфических гуминовых веществ, процессы взаимодействия гумусовых веществ с минеральными компонентами, их роль в биохимических циклах макро- и микроэлементов. Изучаются свойства препаратов ГВ и их практическое применение.
Содержание и запасы гумуса в почвах на разных стадиях их формирования, профильное распределение гумуса, содержание специфических гуминовых веществ, особенности их взаимодействия с минеральными компонентами, а также миграционная способность являются показателями гумусного состояния почв, необходимыми для решения генетических проблем почвоведения и производственных задач. Все эти показатели достаточно динамичны и изменяются под воздействием факторов окружающей среды и деятельности человека, что обусловливает актуальность исследований в этой области, которая ведется на кафедре по следующим основным темам:
Тема: Влияние погребения на состав и свойства органического вещества палеопочв (кто - ст. преп., к.б.н., М.С. Розанова)
Тема: Состав и свойства гумуса на ранних стадиях почвообразования – в мохово-лишайниковых ассоциациях (в.н.с., к.б.н. А.Г.Заварзина)
Тема: Изучение миграционной способности гумусовых кислот почв, зависящей от гидрофобно-гидрофильных (амфифильных) свойств и молекулярно-массовых распределений (с.н.с., к.б.н А.А. Степанов)
Тема: Cпецифика группового состава и свойств органического вещества в городских почвах (с.н.с., к.б.н. А.А. Степанов);
Тема: Групповой и фракционный состав гумуса, влияние антропогенной нагрузки на гумусное состояние почв (ст. преп., к.б.н., М.С. Розанова, с.н.с., к.б.н. А.А. Степанов).
Тема: Процессы образования и биотрансформации гумусовых кислот почв; органо-минеральные взаимодействия (в.н.с., к.б.н., Заварзина А.Г.)
Образование гумусовых кислот, их трансформация в почвах и стабилизация в виде органо-минеральных соединений – важнейшие процессы, обусловливающие круговорот Сорг в биосфере и лежащие в основе почвообразования. С процессами гумификации во многом связано формирование современного климата, становление, эволюция и функционирование наземных экосистем.
Синтез и трансформация гумусовых кислот – аэробные окислительные процессы, идущие при непосредственном участии фенолоксидаз и пероксидаз микроорганизмов (в основном, грибов). Гумусовые кислоты почв образуются либо при частичной биотрансформации ароматических биополимеров (лигнина), либо путем конденсации низкомолекулярных предшественников. Относительный вклад этих путей на разных стадиях почвообразования остается малоизученным. Практически не исследованы биохимия и механизмы гумификации в отсутствие сосудистых растений. В настоящее время работа ведется по следующим основным темам (актуальность и новизна первых четырех обусловлена практически полным отсутствием аналогичных исследований в данной области):
- грибные лакказы и их роль в процессах образования и трансформации гумусовых кислот почв;
- лишайники как ранние организмы-гумификаторы, роль лакказ и растворимых фенольных соединений в первичных процессах гумификации;
- роль гетерогенного катализа (конденсации низкомолекулярных предшественников на/у каталитически активной поверхности твердой фазы) как механизма образования и стабилизации гумусовых кислот на ранних стадиях почвообразования в холодном гумидном климате;
- физико-химические свойства и устойчивость гумусовых кислот лишайников и мохообразных;
- взаимодействие гумусовых кислот и их предшественников с тонкодисперсными минералами.
Тема: Гуминовые препараты (с.н.с., к.б.н. А.А. Степанов, с.н.с., к.б.н. О.С. Якименко)
Несмотря на более, чем 200-летнюю историю изучения, гуминовые вещества остаются наименее изученными природными органическими соединениями. Актуальны исследования физико-химических свойств гуматов из различных источников, их физиологическая активность, детоксифицирующая способность. В настоящее время на кафедре исследуются:
- состав и свойства гуминовых препаратов разного происхождения;
- эффективностm влияния гуматов на рост и развитие растений;
- использование гуматов при рекультивации загрязненных почв.
