Руководитель НИР: Заварзина А.Г.
Подразделение: Лаборатория химии гумусовых веществ и минеральных соединений почв
Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2026 г.
Цель работы - установить закономерности и выявить механизмы взаимодействия почвы и отдельных ее компонентов с органическими и неорганическими соединениями для прогноза экологической устойчивости почв и сопредельных сред.
Планируемые результаты:
- Будут установлены основные закономерности сорбции высоко- и низкомолекулярных органических соединений на минеральных и органических компонентах почвы и оценена устойчивость органо-минеральных комплексов к деградации. Будет установлена роль свободнорадикальных реакций в связывании ОВ почвами и роль гетерогенных реакций олигомеризации в стабилизации ОВ на минеральных фазах почв.
- Будут установлены основные закономерности распределения поллютантов - тяжелых металлов, полиароматических углеводородов и нефтепродуктов между компонентами почвы, закономерности сорбции тяжелых металлов почвами и их отдельными компонентами, получены представления об аддитивности сорбции и определены параметры сорбции в зависимости от рН и состава почвенной матрицы.
- Будут разработаны и протестированы препараты гербицидов на основе органоглин, обеспечивающие большую эффективность и меньшее негативное воздействие на окружающую среду, разработаны рекоментации к их применению.
- Будут установлены закономерности взаимодействия почвы с природными и синтетическими биополимерами с целью улучшения водно-физических и химических свойств почв и создания искусственных грунтов.
Руководитель НИР: Матышак Г.В.
Подразделение: Лаборатория генезиса и классификации почв
Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2026 г.
Цель работы - установить закономерности и выявить наиболее чувствительные показатели, характеризующие изменения состава, свойств и процессов в экосистемах при естественной динамике и при антропогенном воздействии.
Планируемые результаты:
В условиях стационарных почвенных лизиметров будет построена концептуально-балансовая модель биогеохимических циклов (БГХЦ) для экосистем под различными растительными сообществами. Система индикаторов трансформации биологического круговорота в городских экосистемах. Оценка пространственной вариабельности биологической активности почв парковых озелененных зон. Установление закономерностей распределения компонентов углеродного цикла в почвах лесных экосистем. Система индикаторов трансформации цикла азота при разных режимах использования торфоземов. Стехиометрическое соотношение C:N:P в растениях альпийских и субальпийских фитоценозов Северного Кавказа как показатель их функционирования и устойчивости.
Почвенные информационные системы и оптимизация использования почвенных ресурсов
Руководители НИР: Аветов Н.А., Конюшкова М.В
Подразделение: Лаборатория картографии и диагностики почв
Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2025 г.
Цель работы - разработка научных основ систематизации, хранения и цифровой обработки почвенной информации, а также разработка на их основе рекомендаций по устойчивому управлению почвенными ресурсами в условиях различных антропогенных воздействий (на с-х землях, в мегаполисах и при нефтедобыче).
Достигнутые и планируемые результаты:
- Созданы алгоритмы анализа дистанционной и наземной информации о почвах и почвенном покрове разных природных зон на основе цифровых технологий.
- Разработан прототип национального стандарта хранения, представления и обмена почвенными данными в распределенных сетях почвенных дата-центров и в составе природно-эколого-мониторинговых систем.
- Разработаны научные основы и принципы функционирования почвенных информационных систем федерального и регионального уровней.
- Разработаны методы и алгоритмы устойчивого управления земельными ресурсами на основе методов анализа и обработки больших данных в распределенных сетях почвенных информационных систем.
- На основе наземных исследований будет изучена трансформация почвенного покрова в условиях антропогенной нагрузки и нарушений, в частности:
- трансформация почв агроэкосистем;
- трансформация почв и растительности лесопарков мегаполисов, дана количественная оценка индикаторов нарушенности;
- изучены закономерности образования, поглощения и эмиссии парниковых газов почвами мегаполиса;
- разработаны подходы к экологической оценке и нормированию загрязненных, в том числе нефтезагрязненных почв земель разного хозяйственного использования;
- разработаны и апробированы геоботанические, ландшафтные и почвенные индикаторы состояния болотных экосистем севера Западной Сибири и центральной России.
- На основе разработанных алгоритмов анализа дистанционной и наземной информации, географических баз данных и подходов к экологической оценке почвенного покрова будет оценено состояние почвенного покрова различных регионов страны и даны рекомендации по оптимизации его использования, в частности:
- по снижению деградации почв агроэкосистем;
- по повышению экологического потенциала городских лесных экосистем в условиях антропогенной нагрузки;
- по оптимизации хозяйственного использования городских территорий и минимизации выбросов в атмосферу;
- по снижению уровня загрязнения почв и восстановлению их экосистемных функций.
Руководитель НИР: Воронина Л.П.
Подразделение: Факультет почвоведения
Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2026 г.
Цель работы - установить влияние инновационных агрохимических средств, стимуляторов и мелиорантов на комплекс показателей почвенного плодородия, продуктивность агроэкосистем и качество продукции культур, выявить наиболее эффективные варианты на основе их агрохимической, биохимической, экологической оценки.
Планируемые результаты:
- Комплексное обоснование эффективности применения соевой мелассы как органического удобрения и стимулятора роста, продуктов переработки ОСВ (биочар, фосфорные удобрения) в качестве источника питательных элементов и сорбента поллютантов для почв разного генезиса и землепользования.
- Разработка системы методов биотестирования для контроля безопасности продуктов ОСВ и скрининга специфических поллютантов.
- Разработка научных основ применения фолиарных обработок макро- и микроэлементами для защиты растений от стрессовых факторов. Новые данные о влиянии гуминовых веществ на продолжительность вегетации декоративных культур, качество лекарственных растений, на токсичность и поступление наночастиц в растения.
- Новые данные о наиболее эффективных формах и дозах применения агрохимических средств при биоремедиации нефтяного загрязнения (НЗ)почв. Практические рекомендации по видам, дозам, кратности применения агрохимических средств при проведении биоремедиации НЗ почв для предприятий нефтегазодобывающей промышленности, планирующих работы по рекультивации.
- Базы данных по оптимальному содержанию элементов минерального питания. Новые данные об экологических функциях почв, декоративных растений и газонов при благоустройстве городской среды. Получение алгоритмов, нормирующих устойчивость городского ландшафта к техногенным и антропогенным нагрузкам и оценка их связи с уровнем почвенного плодородия и возможности управления при корректировке системы удобрения.
Физические основы экологических функций почв: технологии мониторинга, прогноза и управления
Руководители НИР: Милановский Е.Ю., Сапожников П.М.
Подразделение: Кафедра физики и мелиорации почв
Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2026 г.
Целью НИР является разработка теоретических и методологических основ количественного анализа и моделирования физических свойств и процессов в почвах, обеспечивающих выполнение жизненно-необходимых экологических функций и сервисов в природных и антропогенных условиях. Современные инструментальные методы исследования физических свойств почв позволяют получить качественно новую, недоступную (или неизвестную) ранее информацию о структуре порового пространства и причинах водоудерживающей способности, распределения элементарных почвенных частиц по размерам, смачиваемости поверхности твердой фазы, механизмах взаимодействия частиц, водоустойчивости агрегатов.
Планируемые результаты:
- Для почв разного генезиса и землепользования будут разработаны и количественно оценены показатели физического состояния почв
- Будут получены базовые и режимные показатели почвенно-физического обеспечения технологий оценки и управления гидрологическими, теплофизическими и газовыми функциями почвенного покрова.
- Будут разработаны принципы почвенно-физического обеспечения и компьютерного моделирования экологически-безопасных агротехнологий устойчивого интенсивного земледелия.
- На основе инструментальных методов анализа оценены физические характеристики почв для технологий оптимизации экологической функции почв и экономии водных ресурсов с использованием различных материалов и наноструктур.
- Будут получены физически-обоснованные рекомендации для конструирования почв с целевым устойчивым функционированием, в том числе в форме искусственно гетерогенных почвенных структур и физических барьеров
- Будут оценены потоковые характеристики углеродного газообмена почв и атмосферы для мониторинга экологической газовой функции почв и возможностью ее регуляции при антропогенных воздействиях на глобальном и региональном уровнях исследования
- На основе использования баз данных будут получены и генерализованы количественные характеристики почвенно-физических факторов для информационного обеспечения кадастровой оценки сельскохозяйственных земель.
Руководитель НИР: Качалкин А.В.
Подразделение: Лаборатория почвенной микробиологии
Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2025 г.
Цель исследования – оценка структурно-функционального состояния почв ряда природных зон России, Мира и урбоэкосистем на основе данных о микробиомах и исследование их биотехнологического потенциала.
Планируемые результаты:
Создание коллекций новых и редких видов микроорганизмами из почв разных природных зон России, Мира и урбоэкосистем, а также ассоциированных с растениями и почвообитающими животными. Исследование микроорганизмов-продуцентов биологически активных веществ (фиксаторов азота, гидролитиков природных полимеров, деструкторов ксенобиотиков, продуцентов фитогормонов и антибиотиков). Разработка научных подходов биоремедиации почв от экотоксикантов (нефть, нефтепродукты и пр.). Разработка научных подходов биодиагностики и биомониторинга разных типов антропогенных воздействий для почв разных природных зон по данным о микробиомах.
Руководитель НИР: Карпова Д.В.
Подразделение: Факультет почвоведения
Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2026 г.
НИР направлена на разработку научно-практических основ устойчивого управления земельными ресурсами в условиях их деградации. НИР будет выполняться по трем основным направлениям (подтемам), тесно интегрированным между собой по использованию общей методологической и терминологической базы.
- Подтема 1. Устойчивое управление земельными ресурсами в условиях деградации различных типов: теория, практика, информационное обеспечение и пути достижения.
- Подтема 2. Биогеохимические циклы радионуклидов и экотоксикантов в ландшафтах различных биомов.
- Подтема 3. Эколого-экономическая оценка деградации почв и земель.
По итогам выполнения НИР будет:
- произведена цифровизация мониторинговых результатов исследований процессов деградации;
- разработаны рекомендации по устойчивому управлению земельными ресурсами;
- разработан подход, позволяющий учесть природный капитал и экосистемные услуги в системе оценки продовольственной безопасности регионов ЕЧ России;
- разработана и апробирована методика оценки особо опасных форм токсичности почв для целей экологического мониторинга;
- исследована взаимосвязь между содержанием токсикантов, уровнем генотоксичности и основными почвенными свойствами;
- разработан подход, позволяющий оценить экранирующую способность почв как экосистемную услугу;
- будут разработаны прогнозы последствий радиоактивного и токсикологического воздействия на экосистемы изучаемых территорий, проведено зонирование и выделение критических ландшафтов с высокой миграционной способностью элементов-загрязнителей в системе "почва - растение".
Руководитель НИР: Ковалева Н.О.
Подразделение: лаборатория экологического почвоведения
Срок исполнения: 1 января 2022 г. - 31 декабря 2027 г.
Целью выполнения темы государственного задания является систематизация имеющихся теоретических данных и экспериментальное выявление наиболее информативных биомаркеров и их количественных пределов для диагностики экологического состояния почв и сопредельных сред естественных и урбоэкосистем, разработка методологии их применения в оценке функционирования почв в прошлом, настоящем и будущем. Поиск новых биомаркеров будет выполнятся одновременно на разных уровнях структурной организации почв и в соответствии с различными функциями почв разных горизонтальных и вертикальных природных зон современной и палеобиосферы. Полученные результаты могут быть использованы в сельском хозяйстве, в экологии, в климатологии и т.д..
Планируемые результаты:
Будут проанализированы, модифицированы по мере необходимости и разработаны новые методики определения биомаркеров, необходимые для практики мониторинга объектов окружающей среды, например
- будет разработана методика определения токсинов и патогенных организмов для почв, осадков сточных вод и пляжных грунтов, разработаны критерии оценки рисков от потенциально опасных патогенных организмов в почвах и в органических удобрениях. На основе метагеномного анализа будет дана оценка обеззараживающего эффекта разных очистных сооружений, которые являются источниками биогенных элементов для почв и сырьем для производства органических удобрений;
- будет модифицирована существующая методика определения лигниновых фенолов в почвах и тканях растений;
- будет модифицирована для почв методика определения фитогормонов;
- будут модифицированы для условий газо-жидкостной хроматографии методики определения аминокислот и аминосахаров;
- будут обобщены существующие методические подходы к определению изотопных биомаркеров;
- будет усовершенствована методика определения н-алканов в почвах;
- будут разработаны новые методы определения аллелотоксинов в почвах и сопредельных средах.
