Приоритетное направление научных исследований:
Исследование функций почв и разработка методов их регулирования в целях устойчивого использования почвенных ресурсов

Тема 1: Разработка почвенных технологий обеспечения продовольственной и экологической безопасности, их теоретическое и методологическое обоснование.
Кафедра/лаборатория: лаборатория экологического почвоведения
Научный руководитель: заведующий лабораторией, д.б.н. Ковалева Н.О.

В ходе выполнения темы исследования будет теоретически обоснована возможность, доработана и апробирована методология, а также перечень конкретных почвенно-экологических, ландшафтных, гео-информационных, мелиоративных, образовательных технологий, которые могут быть успешно использованы для обеспечения продовольственной и экологической безопасности России. Часть технологий будет представлена к патентованию. В ходе выполнения государственного задания планируется: составить банк данных имеющихся и находящихся в работе почвенных технологий в области повышения урожайности сельскохозяйственных культур, получения гуминовых препаратов, землепользования и картографирования, почвенно-экологического инжиниринга, палеоклиматических реконструкций, мониторинга заповедных территорий и т.д., которые могут быть использованы для обеспечения продовольственной и экологической безопасности страны; разработать и теоретически обосновать возможность использования почвенных технологий на основе фундаментальных исследований в различных областях почвоведенияи экологического инжиниринга; методологически обосновать и экспериментально апробировать почвенные технологии в естественных и агроэкосистемах различных природных зон равнинной и горной России. Будут продолжены работы по развитию системы почвенно-образовательных технологий в области экологического просвещения населения.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/32939762/

Тема 2: Структурно-функциональная организация твердой фазы почв: формирование, характеристики и роль в биосфере.
Кафедра/лаборатория: кафедра физики и мелиорации почв
Научный руководитель: в.н.с., д.б.н. Милановский Е.Ю.

Изменение экологии окружающей среды приводит к нарушению химических физико-химических и физических свойств почвы и как следствие к снижению их плодородия. Твердая фаза почвы имеет приоритетное значение в устойчивом функционировании почвы. Ее дисперсность, площадь и свойства поверхности определяют поглотительную способность почв, фильтрационные, водоудерживающие и водоустойчивые свойства структуры, экологические условия среды обитания почвенной биоты. Цель работы: проведение фундаментальных теоретических, методических и экспериментальных исследований твердой фаза почв для научно обоснованного управления и оптимизации физических свойств и процессов в почвах. При биогеохимической и физической гетерогенности твердой фазы почв опыт генетического почвоведения и физики почв позволяет утверждать, что за реализацию конкретных почвенно-экологических функций ответственна не твердая фаза почвы в целом, а отдельные ее компоненты. Проблема состоит в том, чтобы научиться идентифицировать и выделять из общей совокупности составляющие, которые в максимальной степени обладают определенной функциональной активностью. Исследование включает изучение взаимосвязи между свойствами компонентов твердой фазы почв и физическими, физико-химическими, химическими и биохимическими процессами в почвах, идентификацию основных факторов, управляющих архитектурой поверхностей компонентов твердой фазы. Основные теоретические, методические, экспериментальные и практические аспекты работы будут внедрены в базовую и вариативную части образовательных процессов по почвоведению, физике почв, агрофизике, экологии, экотехнологии.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/32943748/

Приоритетное направление научных исследований:
Почва и почвенный покров России как основа её устойчивого развития

Тема 1: Исследование эрозии почв и опустынивания в целях охраны почв и устойчивого использования почвенных ресурсов
Кафедра/лаборатория: кафедра эрозии и охраны почв
Научный руководитель: зав.каф., д.б.н. Макаров О.А.

НИР включает в себя выполнение трех параллельных разделов, тесно интегрированных между собой по тестовым объектам исследований, использованию общей методологической и терминологической базы, и направленных на почвенно-экологическое обоснование и повышение эффективности использования информационных ресурсов и инновационных научно-методических подходов для мониторинга деградации почв и борьбы с эрозией почв и опустыниванием. 1. Инвентаризация и анализ информационных ресурсов по проблеме распространения эрозии почв и опустынивания: -сбор и систематизация информации о распространении эрозии почв и опустынивания в засушливых регионах РФ; -обоснование выбора индикаторов деградации земель для целей федеральной и региональной статистики; -разработка рекомендаций по использованию материалов дистанционного зондирования земли из космоса для обновления и мониторинга данных по деградации земель в засушливых регионах. 2. Модели эрозии почв и их применимость в разных почвенно-экологических условиях: -сбор и обобщение отечественных и зарубежных разработок по моделям эрозии почв; -выбор перспективных прогнозных моделей и тестовых участков для их верификации; -разработка рекомендаций по практическому применению алгоритмов моделирования эрозии почв в разных почвенно-экологических условиях РФ. 3. Модели устойчивого землепользования (УЗП): почвенно-экологические индикаторы, требования и принципы функционирования: -сбор и систематизация информации об источниках данных, методологических подходах и понятийном аппарате концепции УЗП и особенностях ее применения в РФ и за рубежом; -почвенно-экологическое обоснование рисков УЗП и показателей нейтральной деградации земель; -разработка критериев и модулей для УЗП на примере тестовых объектов.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/11892208/

Тема 2: Химические основы экологической устойчивости почв природных и техногенных ландшафтов
Кафедра/лаборатория: кафедра химии почв
Научный руководитель: доц., д.б.н. Ладонин Д.В.

Цель работы – выявление и количественная оценка роли основных компонентов твердой и жидкой фаз почвы и происходящих в почве процессов в формирование устойчивости почв к внешним химическим воздействиям. Объекты исследования:почвы ненарушенных ландшафтов южной тайги; почвы, загрязненные тяжелыми металлами (ТМ) в результате деятельности металлургических предприятий, почвы крупных промышленных городов, почвы, загрязненные диоксинами;гуминовые препараты, используемые для ограничения биологической доступности ТМ, природные и модифицированные глинистые минералы, используемые как сорбенты. Актуальность работы связана с необходимостью прогнозирования изменения состояния почвенного покрова под влиянием постоянно возрастающей техногенной нагрузки и с увеличением набора поллютантов, поступающих в экосистемы в составе жидкой и твердой фаз. Будет дана количественная оценка вклада глинистых минералов и гидроксидов железа в формирование устойчивости почв к воздействию кислотных и основных реагентов. Будет оптимизирована методика определения фракционного состава соединений ТМ в почвах. В почвах, подверженных техногенному загрязнению, будет изучен большой набор ТМ, включая редкоземельные элементы (РЗЭ), элементы платиновой группы (ЭПГ) и стабильные изотопы свинца. Будет оценка возможности использования гуминовых препаратов для улучшения качества городских почвогрунтов. Будут проведены исследования влияния гуминовых препаратов на состояние ТМ в почвах и оценена возможность их использования для ограничения биологической доступности ТМ. Теоретическая/практическая значимость. Количественная оценка вклада глинистых минералов и гидроксидов железа в формирование устойчивости почв к воздействию кислотных и основных реагентов является необходимой теоретической базой для прогноза и оценки экологических рисков при воздействии на экосистемы кислот и оснований.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/12279166/

Тема 3: Органические и органо-минеральные соединения природных и техногенно-нарушенных экосистем
Кафедра/лаборатория: кафедра химии почв
Научный руководитель: проф., д.б.н. Трофимов С.Я.

Цель работы: выявление закономерностей трансформации природных и техногенных органических соединений (в т.ч. нефтяных углеводородов) в почвах и сопредельных природных средах в различных физико-географических условиях для разработки научных основ нормирования техногенной нагрузки на почвы и сопредельные среды, прогнозирования реакции природных и антропогенно-нарушенных экосистем на изменение факторов среды и разработки технологий управления качеством почв и сопредельных сред. Объекты исследования: растительность, почвы, донные отложения и поверхностные воды различных природных зон РФ. В исследованиях будут использованы новейшие инструментальные методы. Актуальность темы обусловлена необходимостью совершенствования нормативной базы оценки состояния природных сред, прогнозирования их реакции на изменения внешних факторов и разработки технологий управления их качеством.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/11888483/

Тема 4: Фундаментальные и прикладные исследования физических свойств и процессов в почвах
Кафедра/лаборатория: кафедра физики и мелиорации почв
Научный руководитель: проф., д.б.н. Шеин Е.В.

Цель работы: проведение теоретических, методических и экспериментальных фундаментальных исследований для научно обоснованного управления и оптимизации физических свойств и процессов в почвах и почвенном покрове. Для оптимизации свойств почв, обеспечения устойчивого функционирования почвенного покрова и возможности управления почвенными процессами необходимо количественное описание функций почв и почвенного покрова в биосфере. Это дает возможность использовать теоретически и экспериментально обоснованные параметры и критерии для проведения прогнозных расчетов практической направленности. Основные усилия будут направлены на теоретическое обоснование основных физических параметров почвенных процессов и свойств, их методическую обеспеченность, экспериментально и статистически подтвержденные возможности их использования для решения задач, связанных с устойчивым функционированием почвенного покрова. Новизна исследований будет заключаться в том, что впервые процессы переноса влаги, веществ и энергии в почвах и почвенном покрове будут системно рассмотрены на основе теории энерго и массообмена дисперсных систем и во взаимосвязи с теорией структурообразования, предложены научно обоснованные методы, технические решения для использования математических управляющих моделей по прогнозу, оптимизации и управлению природными ресурсами и экологическими рисками. Основные теоретические, методические, экспериментальные и практические аспекты работы будут внедрены как в базовую, так и в вариативную части образовательных процессов по почвоведению, физике почв, агрофизике, экологии, экотехнологии.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/14907186/

Тема 5: Продуктивность агроэкосистем и ее связь с динамикой плодородия почв
Кафедра/лаборатория: кафедра агрохимии и биохимии растений
Научный руководитель: зав.каф., д.б.н. Романенков В.А.

Цель работы: определение оптимальные параметры плодородия дерново-подзолистых почв для реализации потенциальной продуктивности культурных растений в агроценозах, а также разработка рекомендаций удобрения декоративных культур в городском ландшафте. Дерново-подзолистая зона Европейской части по своим природным условиям с позиции продовольственного обеспечения страны может стать страховым регионом. Для этого важно разработать модель оптимальных показателей плодородия почв, обеспечивающую высокую продуктивность агроэкосистемы в сочетании с эффективным использованием системы удобрения в агрокомплексе. Результаты исследования позволят разработать инновационное сочетание комплекса агроприемов, направленного на воспроизводство плодородия агродерново-подзолистых почв и реализацию потенциальной продуктивности культурных растений в агроэкосистеме.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/12314732/

Тема 6: Биоразнообразие и ценотические связи почвенных микроорганизмов в наземных экосистемах
Кафедра/лаборатория: кафедра биологии почв
Научный руководитель: зав.каф., д.б.н. Степанов А.Л.

Мониторинг биоразнообразия почвенных микробных сообществ урбоэкосистем и биогеоценозов природных зон России на разных экологических уровнях (морфологическом, таксономическом, функциональном) на основе использования классических и молекулярно-биологических методов. Исследование биогеоценотических связей между микроорганизмами и растениями, почвообитающими насекомыми и беспозвоночными, грибами макромицетами и миксомицетами. Изучение роли биологически активных веществ в зоомикробных взаимодействиях и взаимодействиях между растениями и микроорганизмами. Оценка жизнеспособности микробных сообществ земного типа в инопланетных условиях (модели Марса, ледовых спутников) и условиях открытого космоса. Ожидаемые результаты: пополнение коллекции микроорганизмов (бактерии, актиномицеты, мицелиальные грибы,дрожжи), выделенных из изучаемых почв. Бактериальные препараты на основе устойчивых ассоциаций микроорганизмов. Новые биотехнологии, направленные на получение высоких урожаев растений и сохранение "здоровья" почвы.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/12393584/

Тема 7: Роль геохимической деятельности почвенных микроорганизмов в поддержании стабильности наземных экосистем
Кафедра/лаборатория: кафедра биологии почв
Научный руководитель: проф., д.б.н. Умаров М.М.

Исследование роли животных-фитофагов в азотном балансе почв. Исследование влияния архей на нитрификацию в почве. Особенности микробной деградации хитина в наземных экосистемах. Применение комплексного подхода при оценке структурно-функционального состояния почв. Изучение особенностей трансформации азота и углерода в почвах. Развитие метода мультисубстратного тестирования (МСТ) для оценки функционального разнообразия почвенных микробных сообществ.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/14812201/

Тема 8: Землепользование и картография почв на основе геоинформационных систем
Кафедра/лаборатория: кафедра географии почв
Научный руководитель: зав.каф., д.б.н. Шоба С.А.

В ходе работ будут разработаны информационные технологии сбора, обработки и ивентаризации почвенных ресурсов для осуществления мониторинга состояния почвенного покрова и принятия управленческих решений. В целях обеспечения сопоставимости данных по почвенным свойствам будут созданы методические подходы по гармонизации данных региональных баз данных и единой почвенно-географической базы данных. Будет проведена адаптация существующих программ к международным стандартам обмена почвенной информацией.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/14867831/

Тема 9: Эколого-функциональная география почв естественных и антропогенно-преобразованных экосистем
Кафедра/лаборатория: кафедра географии почв
Научный руководитель: проф., д.б.н. Бобров А.А.

Будут изучены закономерности формирования природных, антропогенно-нарушенных и городских почв различных природных зон России. На основе изучения разновозрастных городских почв и почвоподобных тел различных функциональных зон, будут выявлены пути и факторы эволюции городских почв; рассмотрены закономерности, факторы и интенсивность процессов образования, поглощения и эмиссии парниковых газов городскими почвами и грунтами и разработаны принципы оценки почвенно-ландшафтных связей и пространственного прогноза газогеохимического состояния антропогенно-нарушенных почв и грунтов. Изучение палеоэкологии ледовых комплексов полигональных тундр и биогенного кремнезема почв и растений курганов бронзового века юга России позволят оценить скорости и направленность процессов изменения климата.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/14867593/

Тема 10: Научно-теоретические основы экологического нормирования, оценки качества компонентов окружающей среды и управления в области землепользования и охраны почв
Кафедра/лаборатория: кафедра земельных ресурсов и оценки почв
Научный руководитель: зав.каф., д.б.н. Яковлев А.С.

Основной целью работы является: разработать научно-теоретическое обоснование нормативов качества окружающей среды для почв объектов различного хозяйственного назначения. Цель и ожидаемые результаты этапа: разработать научно-методическое обеспечение для проведения работ по ликвидации объектов прошлого экологического ущерба. В результате выполнения работ планируется разработка и апробация методики по выявлению и оценке территории объектов прошлого экологического ущерба, основанной на методологии оценки рисков с учетом географических, природно-климатических условий, а также с учетом целевого назначения участков земель.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/14814288/

Тема 11: Разработка теоретических основ современных систем земледелия и их элементов в различных регионах России
Кафедра/лаборатория: кафедра общего земледелия и агроэкологии
Научный руководитель: зав.каф., д.б.н. Балабко П.Н.

Целью работы является разработка теоретических основ современных систем земледелия и их элементов в различных регионах России в целях развития устойчивого сельского хозяйства, включая: – разработку технологий получения качественного посевного материала на примере биологизированной технологии выращивания безвирусного семенного и продовольственного картофеля, – разработку подходов к анализу временной и пространственной изменчивости почвенного покрова сельскохозяйственных угодий на основе установления границ применимости отдельных математических уравнений, позволяющих оценивать качество почв по данным дистанционного зондирования; – разработку методических подходов к прогнозированию последствий загрязнения почв сельскохозяйственного использования новыми экотоксикантами на основе исследования взаимодействия экотоксикантов с почвами и их компонентами и изучения биологической активности препаратов, способствующих повышению адаптогенного потенциала растений в условиях стресса. В результате выполнения работ будет: предложена технология получения безвирусного картофеля отечественной и зарубежной селекции при выращивании на дерново-подзолистых почвах; установлены зависимости между данными дистанционного зондирования и свойствами почвенного покрова (содержание органического вещества, влажность, качество поверхности почвы); проведена оценка зависимости данных дистанционного зондирования от гранулометрического состава почвы и напочвенного покрова и их устойчивость взаимосвязей во времени; получены количественные характеристики взаимодействия новых экотоксикантов с почвами и их компонентами; исследована биологическая активность препаратов, способствующих повышению адаптогенного потенциала растений в условиях стресса.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/14819152/

Тема 12: Почвообразование и функционирование почв в естественных и антропогенных ландшафтах
Кафедра/лаборатория: кафедра общего почвоведения
Научный руководитель: проф., д.б.н. Рыжова И.М.

Целью работы является установление закономерностей функционирования почв в разных экологических условиях. Она направлена на разработку и совершенствование методов прогнозирования реакции почв на глобальные изменения климата и характера землепользования. В результате проведенных исследований будут определены ведущие биотические и абиотические факторы, определяющие пространственную неоднородность свойств и параметров функционирования почв (продукция СО2) в условиях островной криолитозоны, охарактеризованы изменения растительного покрова, гидротермических условий и эмиссии парниковых газов вдоль линейных сооружений и определена температурная чувствительность разложения органического вещества торфяных почв криолитозоны. Будут оценены изменения запасов углерода в почвах южной тайги и лесостепи за исторический период на основе единого подхода; охарактеризованы процессы и направленность преобразования минеральных фаз в комплексах слитых почв; охарактеризована фиксация углерода в форме фракций свободного и сорбированного на минеральной матрице органического вещества и определена активность трансформации азотсодержащих соединений в почве по данным изотопного состава азота разных пулов. Будут разработаны алгоритмы использования цифровых методов в крупномасштабном картографировании и полевой диагностике почв. Исследования позволят более точно количественно охарактеризовать изменение почвенных свойств на локальном и региональном уровнях, что послужит оптимальному выбору стратегий использования и охраны почв.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/14818798/

Тема 13: Биогеохимия радионуклидов и экотоксикантов
Кафедра/лаборатория: кафедра радиоэкологии и экотоксикологии
Научный руководитель: зав.каф., д.б.н. Щеглов А.И.

Цель работы: изучение закономерностей биохимической миграции экотоксикантов в природных и техногенных экосистемах РФ. Будет изучаться воздействие технологических выбросов ряда АЭС РФ на компоненты окружающей среды и продолжены исследования экологических последствий аварии ЧАЭС. Будут созданы имитационные модели динамики содержания радионуклидов в трофических цепях и уточнены параметры транслокации радионуклидов в них. Будут предложены подходы для определения фоновых уровней и выявления загрязнения почв с учетом пространственной вариабельности содержания загрязнителей и изучено влияние природных и антропогенных факторов на их пространственное распределение. Будет уточнен эколого-экономический функциональный подход к оценке природных ресурсов, учитывающий как хозяйственные характеристики объекта оценки, так и экосистемные услуги, которые он оказывает. Будет разработана методика оценки генотоксичности почв, содержащих экотоксиканты-мутагены, изучены взаимосвязи между их содержанием, уровнем генотоксичности и свойствами почв. Планируемые исследования имеют важное прикладное значение для оценки состояния экосистем и долгосрочного прогноза последствий техногенного воздействия на них.
Ссылка https://istina.msu.ru/projects/14908691/