МГУ–2012: Факультет почвоведения
Исполнилось 90 лет со дня основания кафедры общего почвоведения, созданной распоряжением НКП РСФСР в 1922 г. при естественном отделении физико-математического факультета. У истоков её создания стояли профессора А.Н. Сабанин и В.В. Геммерлинг. На кафедре работали Н.П. Ремезов, П.Е. Соловьёв, Е.П. Троицкий, И.Н. Антипов-Каратаев, Н.Н. Болышев, Н.Г. Зырин, В.А. Ковда, Б.Г. Розанов, Е.М. Самойлова, В.Д. Васильевская, Л.А. Гришина, С.А. Николаева, А.С. Владыченский. Кафедра является одним из ведущих учебно-научных центров отечественного почвоведения: за время своего существования она подготовила более 1300 специалистов и 170 кандидатов наук. Кафедра явилась родоначальницей большинства кафедр факультета почвоведения, а своё современное название – общего почвоведения – получила в 1974 г. В настоящее время кафедрой заведует проф. М.И. Макаров.
Кафедра продолжает играть большую роль в подготовке специалистов почвоведов и экологов и в развитии науки о почве. Успешно развиваются исследования почвообразования и функционирования почв в естественных и антропогенных ландшафтах, рассматривающие вопросы эволюции и деградации почв.
Исполнилось 10 лет со дня основания кафедры земельных ресурсов и оценки почв. К основной тематике научных исследований кафедры относятся: поддержание равновесного состояния природных систем, в т.ч. и почв и земель при их использовании; сохранение экологических функций почв во всём их многообразии путём регулирования физических, химических и биологических свойств почв; разработка действенных механизмов применения экологической оценки и нормирования почв и земель в практике природопользования.
В основу преподавания положены такие курсы как: оценка почв и земель; экологическое нормирование; основы восстановления нарушенных земель; почвенно-ландшафтное планирование; биодиагностика; информационно-аналитическое обеспечение природоохранной деятельности, а также оценка и нормирование сопредельных с почвой компонентов окружающей среды: атмосферного воздуха, водных и земноводных сред, недр, животного и растительного мира. Преподаются дисциплины, тесно связанные с вопросами управления природными ресурсами и регулирования качества окружающей среды, такие как: экологическое и земельное право; экологическая экспертиза; экологическая сертификация; лицензирование; экологический аудит; обращение с отходами, оценка и экологическое нормирование городских почв, земельный кадастр и бонитировка почв, экологическое проектирование, промэкология.
Студенты кафедры проходят производственную практику и участвуют в экспедициях в: Западной и Восточной Сибири (Ханты-Мансийск, Норильск), в Тульской, Московской, Тверской областях, Ставропольском, Краснодарском краях, Республике Коми и других субъектах Федерации, в т.ч. в г. Москве. За 10 на кафедре подготовлены 67 специалистов, из которых 80% работают по специальности; защищены 2 докторские и 9 кандидатских работ.
Состоялось торжественное заседание Учёного совета факультета, посвящённое юбилею (23 мая).
9 марта исполнилось 80 лет со дня рождения Заслуженного профессора Московского университета Звягинцева Дмитрия Григорьевича. Выпускник биолого-почвенного факультета (1955) Д.Г. Звягинцев в 1973–2010 гг. заведовал кафедрой биологии почв. Специалист в области общей и почвенной микробиологии, биологии почв, биотехнологии и экологии, специфики почвы как среды обитания микроорганизмов. Лауреат Государственной премии РФ (2001) за цикл работ «Функционально-экологические основы изучения, охраны, повышения плодородия почв и рационального использования почвенных ресурсов». Лауреат премии им. М.В. Ломоносова (1974) за исследование «Специфика почв как среды обитания микроорганизмов». Лауреат премии им. М.В. Ломоносова (2005) за цикл работ «Экология бактериальных и актиномицетных сообществ почв». Читает курсы «Биология почв», «Почвенная микробиология», «Экология почвенных микроорганизмов», «Почвенная зоология».
Награждён медалью «Ветеран труда» (1986). Заслуженный деятель науки РФ.
21 октября исполнилось 80 лет со дня рождения Заслуженного научного сотрудника Московского университета Судницына Ивана Ивановича. Выпускник биолого-почвенного факультета (1955) И.И. Судницын работает в должности ведущего научного сотрудника кафедры физики и мелиорации почв с 1987 г. Специалист в области оптимизации водного режима сельскохозяйственных культур и микроорганизмов, экологической гидрофизики почв. Лауреат премии им. М.В. Ломоносова (1982) за цикл работ «Энергетика и кинетика почвенной влаги как основа оптимизации водного режима почв».
Лауреат премии Президента РФ в области образования (2003). Заслуженный деятель науки РФ (2006).
6 марта исполнилось 60 лет со дня рождения Заслуженного преподавателя Московского университета Егорова Владимира Сергеевича. Выпускник Московского областного педагогического института им. Н.К. Крупской (1974) В.С. Егоров работает в МГУ с 1982 г., с 2008 г. в должности профессора кафедры агрохимии и биохимии растений. Специалист в области действия и последействия длительного применения агрохимических средств на плодородие и продуктивность дерново-подзолистых почв разного уровня окультуренности.
23 ноября исполнилось 60 лет со дня рождения Заслуженного научного сотрудника Московского университета Цветновой Ольги Борисовны. Выпускница факультета почвоведения (1976) О.Б. Цветнова работает в должности старшего научного сотрудника кафедры радиоэкологии и экотоксикологии. Специалист в области радиоэкологии, биогеохимии техногенных радионуклидов, влияния мелиоративных мероприятий на биологическую продуктивность и свойства почв степной зоны Европейской части СССР. Участвовала в международных проектах и программах по ликвидации экологических последствий аварии на Чернобыльской АЭС.
Кафедра общего земледелия переименована в кафедру общего земледелия и агроэкологии (приказ №1075 от 29.10.2012).
Научно-исследовательские работы выполнялись в соответствии с тематическим планом НИР по 17 бюджетным темам по приоритетному направлению «Почва и почвенный покров России как основа ее устойчивого развития». Сотрудники факультета проводят исследования при поддержке РФФИ, по грантам Президента РФ, Госконтрактам (в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 гг.), по международным проектам.
Получены патенты «Способ определения биоактивности почв, грунтов, вод, отходов, препаратов на основе гуминовых веществ» (О.В. Лисовицкая, В.А. Терехова) и «Способ учёта водной эрозии почв» (Ю.В. Егоров, А.Д.Флесс, А.В. Бобков, Е.Н. Есафова), 5 авторских свидетельств на изобретения, в т.ч. «Способ создания почвенной конструкции для выращивания растений (Е.В. Шеин, А.Б. Умарова, А.П. Ищенко, А.А. Кокорева, М.А. Бутылкина, Е.Ю. Милановский). Среди авторов по изобретениям «Кремнегуминовый почвенный мелиорант», «Кремнегуминовый регулятор роста растений» – ст.н.с. Н.А. Куликова и инж. О.И. Филиппова.
Кафедра агроинформатики (зав. проф. Д.М. Хомяков) проводит исследования в рамках темы «Системы поддержки принятия решений в агрикультуре и природоохранные технологии (разработка, апробация и подготовка к внедрению)» (рук. проф. Д.М. Хомяков). Завершён этап 2012 г. «Природоохранная технология зимнего содержания объектов дорожного хозяйства крупных городов с дозированным использованием смеси противогололёдных солей оптимизированного химического состава». Повышение требований к состоянию и развитию транспортной инфраструктуры и погодно-климатические условия России обуславливают актуальность создания современных природоохранных технологий зимнего содержания объектов улично-дорожной сети крупных городов с применением противогололедных реагентов (ПГР). Эти композиции для устранения зимней скользкости должны иметь оптимальный состав, исходя из критериев технологической и экологической безопасности. Снижение солевой нагрузки преимущественно обусловлено использованием жидких ПГР (растворов 24–28% концентрации) в рамках упреждающей (до начала снегопада) обработки поверхности проезжей части, позволяющее полноценно очищать её механическим способом. В этом случае непосредственно на дорогах плавится до 10–12% снежной массы. В содружестве с научно-практическими организациями разработаны и подробно изучены новые химические составы ПГР. На примере Москвы (в границах без присоединённых территорий) показано, что ежегодное использование не более 240 тыс. т жидких ПГР – водных растворов хлоридов и карбоксилатов металлов, и 80 тыс. т твёрдых ПГР (соотношение 3:1), обеспечит снижение общей солевой нагрузки до уровня 150 тыс. т и ниже. На всех пешеходных зонах оправдано применение не боле 15 тыс. т ПГР в пересчёте на сухие соли.
Показано, что вывоз и утилизации аккумулированного снега – обязателен, т.к. только при этом достигается приемлемый уровень хлоридной нагрузки (по аниону хлора), а также не допускается неконтролируемого поступления загрязнителей в природные объекты, исключаются существенные негативные последствия для городских почв и зелёных насаждений, происходит комплексное улучшение окружающей среды.
Кафедра агрохимии и биохимии растений (зав. акад. РАСХН В.Г. Минеев) завершила этап «Исследование биологически активных веществ в агроценозе» темы «Исследование эволюции плодородия почв и качества культур в агроэкосистемах» (рук. акад. РАСХН В.Г. Минеев). В многолетних полевых и вегетационных опытах изучена роль биологически активных веществ (БАВ): фитогормона 24-эпибрассинолида (ЭБ), салициловой (СК) и арахидоновой (АК) кислот на культуре ячменя (Hordeum vulgare L.). При выращивании сельскохозяйственных культур «физиологические» регуляторы и модуляторы сложных биохимических систем применялись очень низкие концентрации (ЭБ <10-7Моль, СК и АК < 10-5Моль) что позволяет говорить об экологизации агроценоза.
Урожайность ярового ячменя ежегодно подвергалась резким колебаниям. Это свидетельствует о чрезвычайной сложности работы данных биологических регуляторов, действие которых преломляется в результате биохимических и физиологических ответов растения. Использование ЭБ диктует необходимость знания процессов роста и развития растений на разных этапах онтогенеза. Установлены определённые закономерности его действия на продукционные процессы и зарегистрированы изменения в процессах кущения ячменя, что определяет и фазы экзогенного использования для эффективного его действия. Обработка растений в фазах кущения программирует ростовые процессы и устойчивость растений к внешним факторам до уборки урожая. Это подтверждается результатами по изменению процентного содержания основных элементов питания сразу после его обработки (увеличением содержания азота, калия и снижением процентного содержания фосфора).
Применение ЭБ позволяет получить весомую прибавку урожая, достигающую в отдельных случаях 40%. Это связано и с нивелированием действия негативных внешних факторов. Эффективность ЭБ существенно зависела от обеспеченности и сбалансированности почв основными питательными элементами (NPK). Уровень плодородия почв (тип почв), как свидетельствуют результаты экспериментов, в большей степени необходимо учитывать при определении сроков применения ЭБ, с учётом процессов кущения и апикального доминирования главного стебля.
В полевом опыте на дерново-подзолистой почве использование АК в фазу кущения привело к увеличению зелёной массы, продуктивной кустистости и биомассы соломы. Индукция вегетативных процессов повлияла на формирование репродуктивных органов ячменя, что выразилось в изменении структуры урожая зерна. Действие АК по-разному проявилось в зависимости от условий произрастания ячменя. В условиях более выраженного стресса влияние АК значительнее, что подтверждает защитное действие данного соединения. Исследование механизмов работы «физиологических» стимуляторов позволяет совершенствовать агротехнологии с их использованием и повышает эффективность естественной регуляции с учётом адаптивного потенциала растений и, в целом, агроценозов.
Кафедра биологии почв (зав. чл.-корр. РАН И.Ю. Чернов) работает по теме «Биоразнообразие и ценотические связи почвенных микроорганизмов в наземных экосистемах разных природных зон» (рук. чл.-корр. РАН И.Ю. Чернов). Изучено распространение в почвах разных типов мелких форм бактерий, размер клеток которых не превышает 200 нм (ультрамикробактерии, наноформы, фильтрующиеся формы). Исследование методами электронной микроскопии показало их высокую жизнеспособность и повсеместное распространение. Показано, что они представлены в основном обычными почвенными видами. Наряду с ними обнаружены истинные нанобактерии, относящиеся к неизвестным таксонам. Исследовано участие наноформ бактерий в генезисе вторичных минералов в почве, в частности, в формировании железо-марганцевых конкреций. Полученные результаты меняют сложившиеся представления о формах существования бактерий в почвах. Разработанный метод фракционирования бактериальных клеток (метод каскадной фильтрации) продемонстрировал, что распределение клеток бактерий по размерам зависит от условий среды и различно в разных типах почв. Эти данные позволяют внести коррективы в расчёты общих запасов микробной биомассы в почвах.
В рамках темы «Роль геохимической деятельности почвенных микрорганизмов в поддержании стабильности наземных экосистем» (рук. проф. М.М. Умаров) завершены работы по изучению особенностей азотного цикла в почвах под колониями животных (различные представители грызунов), способных использовать природный корм с низким содержанием азота, не покрывающим их физиологическую потребность в этом элементе. Установлено, что дефицит азота покрывается за счёт активной азотфиксирующей способности бактерий в желудочно-кишечном тракте, что отражается затем на азотном балансе почв. Среди бактерий, ассоциированных с желудочно-кишечным трактом грызунов, проведен скрининг культур с высокой азотфиксирующей и целлюлолитической активностью с целью создания биопрепаратов для утилизации бытовых и технологических отходов для превращения их в высокоэффективный корм для животных или органического удобрения.
Кафедра географии почв (зав. чл.-корр. РАН С.А. Шоба) работает по теме «Землепользование и картография почв на основе геоинформационных систем» (рук. чл.-корр. РАН С.А. Шоба) в рамках работы по проекту «Почвенно-географическая база данных России», направленному на создание общенациональной информационной системы (www.soilmatrix.ru, http://www.sarmat.ru/soil-db/). Разработана легенда к Карте почвенно-экологического районирования РФ (М 1:2,5 млн).
На основе анализа разновременных космических снимков, почвенных и почвенно-тематических карт и данных наземных исследований оценено изменение почвенного покрова Кизлярского побережья Терско-Кумской низменности в связи со сменой фаз стояния уровня Каспийского моря. Показаны особенности изменений состава и пространственной организации почвенного покрова и его деградации. На побережье выделены зоны прямого и опосредованного влияния моря. Уточнены границы современной и реликтовой части Кизлярского залива – древнеморской впадины.
В рамках темы «Эколого-функциональная география почв естественных и антропогенно-преобразованных экосистем» (рук. проф. А.А. Бобров) показано, что в почвах и техногенных почвенных образований (ТПО) на газогенерирующих грунтах под влиянием растительности происходит инициирование почвообразовательного процесса, увеличение содержания органического вещества и питательных элементов, формирование структуры, бактериального комплекса, в т.ч. метанотрофного пула. Почвы депонируют и окисляют проходящие потоки метана, замедляют его миграцию, задерживают и концентрируют метан на почвенно-геохимических барьерах – сорбционных, диффузионных и биогеохимических, регулируя эмиссию его в атмосферу. Запечатывание территории приводит к замедлению почвообразовательного процесса и депонирования газов, ингибированию функционирования метанотрофов, накоплению метана в почвах и ТПО и чрезвычайно сильной эмиссии и боковой транслакации газов по перманентным трещинам.
Показаны закономерности географического распространения почвенных простейших, обусловленные как историей регионов, так и экологическими особенностями местообитаний.
Введены новые спецкурсы по образовательной программе «Экология» специализация «Экологический менеджмент и аудит»: Оценочно-прогнозное картографирование состояния почв (в системе экологической безопасности (доц. Н.В. Можарова); Социальная экология (проф. А.А. Бобров); Кадастры природных ресурсов (ст.препод. Н.В. Орешникова); Экологический менеджмент и аудит (вед.н.с. Т.А. Трифонова).
Кафедра земельных ресурсов и оценки почв (зав. проф. А.С. Яковлев) работает над темой «Научно-теоретические основы экологического нормирования, оценки качества компонентов окружающей среды и управления в области землепользования и охраны почв» (рук. проф. А.С. Яковлев). Разработаны принципы определения допустимого остаточного содержания нефти в почвах на территории лицензионных участков Компании Сахалинской области с учётом природно-климатических условий и их типовой принадлежности на землях разного хозяйственного назначения.
Создана модель, описывающая рост микробных популяций на субстрате со многими компонентами. С учётом протекания произвольного числа химических и биохимической реакций в клетках и окружающем их субстрате получена аналитическая формула зависимости роста от времени и начальных концентраций компонентов субстрата. В результате анализа этой формулы подтверждены выводы о существовании особых точек, разделяющих динамическую кривую на фазы роста, а также установлены особые точки на кривой отклика микробного роста, как функции начальных концентраций компонентов субстрата. При этом начальные концентрации компонентов субстрата входят в формулу в виде среднего геометрического значения. Справедливость выведенной аналитической формулы установлена сопоставлением с экспериментальными данными из независимого источника. Она позволяет перевести на количественную основу анализ отклика микробного роста на начальные концентрации произвольного числа компонентов субстрата.
Получены новые экспериментальные подтверждения влияния почвенных свойств на проявление токсичности поллютантов. При исследовании реакции тест-культуры энхитреид Enchytraeus crypticus на токсичное вещество НДМГ (несиммеиричный диметилметилгидразин), относящееся к группе канцерогенов и мутагенов 1-го класса опасности, установлено, что индексы его токсичности в водной вытяжке из образцов почв разного гранулометрического состава (песок и легкий суглинок) различаются в 3,2 раза (EC100 25 и 80 мг/л, соответственно). Результаты свидетельствуют о необходимости разработки дифференцированной системы биотической оценки экологического качества почв с учётом их органического статуса.
На кафедре общего земледелия (зав. проф. П.Н. Балабко) работа проводилась по теме «Разработка теоретических основ современных систем земледелия и их элементов в различных регионах России» (рук. проф. П.Н. Балабко). Проведено сравнительное изучение отзывчивости различных сортов картофеля на применение жидких органических удобрений БИОУД-1 и Гумистим. Было установлено, что наиболее отзывчивыми на применение органических удобрений оказались сорта Сантэ и Брянский деликатес, урожайность которых повысилась на 30–50%. Анализ структуры урожая показал, что применение органических удобрений на культурной дерново-подзолистой почве привело к увеличению содержания семенной фракции картофеля изучаемых сортов.
Исследована связь пространственной изменчивости параметров продуктивности овса и почвенных свойств в масштабах сельскохозяйственного угодья. Опыты проводили на территории Брянского ополья. Характеристику состояния растений осуществляли, оценивая спектральную отражательную способность вегетирующей массы в красном и ближнем инфракрасном диапазоне, на основании которой рассчитывали вегетационный индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), отражающий обеспеченность растений влагой и питательными веществами. Было установлено, что средний размер неоднородности для этого показателя составляет около 30 м. Сопоставление с почвенными свойствами показало, что пространственные структуры значений индекса NDVI совпадают со структурой почвенного покрова этой территории, в основном состоящей из агросерых почв и агросерых со вторым гумусовым горизонтом.
Было проведено исследование распределения природных гуминовых веществ (ГВ) и их силилированных дериватов в высших растениях на примере пшеницы с использованием меченных тритием препаратов. Результаты авторадиографии показали неравномерность распределения ГВ в растениях: ГВ преимущественно находились в корнях, тогда как в побеги поступало значительно меньшее количество. Считая, что оптическая плотность D на авторадиограммах прямо пропорциональна концентрации метки и времени экспонирования, было рассчитано отношение концентраций ГВ в корнях к концентрации ГВ в побегах как отношение оптических плотностей в этих частях растений, нормированное на время экспонирования. В исследованных условиях указанное отношение варьировалось от 10±2 до 40.7±0.3 в зависимости от препарата ГВ. Было установлено, что распределение ГВ по корням и побегам также неоднородно. В апикальных частях как корней, так и побегов наблюдали локальное увеличение концентрации ГВ: оптическая плотность в кончиках корней в среднем превышала таковую в среднем по корню в 2 раза; аналогичное отношение для побегов составило 8. Полученные результаты свидетельствуют о преимущественном накоплении ГВ в апикальных частях растений. Для природных ГВ неравномерность их распределения в растениях показана впервые.
Кафедра общего почвоведения (зав. проф. М.И. Макаров) вела работу по теме «Антропогенная эволюция и деградация почв» (рук. проф. М.И. Макаров). Разработан метод определения лабильных форм соединений азота (нитратов, аммония, экстрагируемых органических соединений, микробной биомассы), углерода (экстрагируемых органических соединений, микробной биомассы) и их изотопного состава (δ15N и δ13C) в одном экстракте (0,05 M K2SO4) из почв. Внедрение этого метода в исследования по биогеохимии азота и углерода позволит значительно упростить целый ряд лабораторных процедур и получать хорошо воспроизводимые результаты при одновременном анализе большого количества почвенных образцов.
Введены новые спецкурсы: Биогеохимия редких тяжёлых металлов и металлоидов; Биогеохимия стабильных изотопов.
Кафедра радиоэкологии и экотоксикологии (зав. проф. А.И. Щеглов) в рамках темы «Биогеохимия радионуклидов и экотоксикантов в наземных экосистемах» (рук. проф. А.И. Щеглов) завершила исследования приоритетных загрязнителей из группы соединений полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в поверхностных слоях почв различных функциональных зон на территории г. Москвы. Установлено, что суммарная концентрация полиаренов в верхних горизонтах почв варьирует в диапазоне 116–9610 мкг/кг, а концентрация бенз(а)пирена, общепринятого индикатора техногенного загрязнения природных сред ПАУ, изменяется в пределах 2–840 мкг/кг. Данные уровни загрязнения в 10–100 раз выше аналогичных показателей для почв экосистем фоновых территорий.
Наиболее высокими концентрациями 4–6-х ядерных углеводородов характеризуются почвы селитебно-транспортной, промышленной и резервной зон, где их количество в 1,5–2,5 раза превосходит соответствующие показатели для почв селитебной и парково-рекреационной зон. По содержанию бенз(а)пирена около 30% опробованных почвенных объектов относятся к категории загрязнения «чистая» и около 40% – к категории «чистая» и «допустимая».
Показано, что для всей территории города в исследуемом спектре ПАУ доминантными составляющими являются пирен (14% от общего содержания ПАУ), флуорантен (13%), фенантрен (11%) и бенз(g,h,i)перилен (11%). Доля бенз(а)пирена достигает только 7% от общего содержания ПАУ. Соотношение между доминантными и другими составляющими спектра ПАУ в почвах меняется в зависимости от источника загрязнения в разных функциональных зонах города.
Суммарный вклад ПАУ с известными канцерогенными свойствами (бенз(а)пирен, бенз(а)антрацен, дибенз(а,h)антрацен, изомеры бензфлуорантена и индено(1,2,3-сd)пирен) в общее содержание полиаренов в почвах для селитебной, парково-рекреационной и селитебно-транспортной зон города колеблется от 30 до 50%, в почвах промышленных зон он достигает 60%.
Введены новые спецкурсы для студентов отделения «Экология»: Современные проблемы радиоэкологии и экотоксикологии; Обращение с радиоактивными отходами; Экологическое нормирование радиационных воздействий», Современные проблемы экологии и экономики. Обновлён учебно-информационный сайт (www.EcoRadMod.narod.ru).
Кафедра физики и мелиорации почв (зав. проф. Е.В. Шеин) вела работу в рамках темы «Фундаментальные и прикладные исследования физических свойств и процессов в почвах» (рук. проф. Е.В. Шеин) завершена научно-исследовательская работа по изучению биогидрологии почв: взаимосвязи структуры, биоты и движения почвенной влаги. Показано, что формирование почвенной структуры определяется водным режимом почвы, который формирует состав почвенной биоты. Почвенная биота определённым образом преобразует почвенное органическое вещество, являющееся главным структурообразователем. Эти последовательные процессы и формируют в итоге агрегатную структуру почв. В процессе иссушения конструкции вода из трещин уходит (просачивается в нижележащие слои и активно транспирируется растениями), сохраняя при этом внутри педов длительное господство восстановительной обстановки и превалирование анаэробной микробиоты, что способствует протеканию процесса глееобразования на уровне почвенных педов с выносом железа и образования ржавых пятен на их поверхности. Кристаллизационные связи, образуемые трёхвалентным железом в поверхностных слоях педов, способствуют формированию чрезвычайно прочных структурных отдельностей, что обусловливает выраженную межпедную трещиноватость почвенного профиля. Указанные процессы привели за достаточно короткий период времени к глубокой трансформации структуры, процессов и свойств насыпного чернозёмного слоя. Основным результатом работы является доказательство того, что почвенная структура является итогом биогидрологических почвенных процессов.
Разработаны новые курсы для магистрантов; обучающихся по направлению 021900 «Почвоведение» «Геотехнологии в почвоведении и агрофизике» с дистанционным сопровождением (проф. Е.В. Шеин); для магистров, обучающихся по направлению 022000 «Экология и природопользование» «Экотехнологии» (проф. Е.В. Шеин). Разработан новый курс для аспирантов «Современные проблемы физики и мелиорации почв» (проф. Е.В. Шеин, проф. Ф.Р. Зайдельман).
Кафедра химии почв (зав. проф. С.Я. Трофимов) проводит исследования по теме «Динамика минерализации различных по устойчивости фракций нативного и меченного 14С органического вещества почв».
Микроколичества меченных по углероду (изотоп 14С) глюкозы, глицина и урацила вносили в мешочки с опадом. Мешочки помещали верхний слой лесной подстилки на срок от 40 суток до 20 месяцев. За это время произошло включение меченных по углероду органических веществ (ОВ) в состав ОВ почвы. В образцах почвы, отобранных в разные сроки наблюдений из горизонта АЕ дерново-подзолистой почвы, в лабораторных условиях определяли скорость минерализации органического вещества, меченого изотопом 14С.
Обнаружены существенные различия в масштабах и скоростях минерализации мобильных фрагментов нативного и меченного новообразованного ОВ гумусово-аккумулятивного горизонта в условиях лабораторного опыта. За 40 суток инкубации в лабораторных условиях нативное органическое вещество потеряло в процессе минерализации около 3% углерода. Меченное ОВ, сформировавшееся за 7 месяцев после введения в почву в естественных условиях изотопа 14С в форме глюкозы, глицина и урацила потеряло за 40 суток около 15% (глицин) и около 35% (глюкоза, урацил) углерода. Меченное новообразованное ОВ, сформировавшееся за 20 месяцев после введения исходных меченных веществ в почву минерализовалось на 5–6%, т.е. по масштабам минерализации приблизилось к органическому веществу нативной почвы.
Скорость минерализации как нативного, так и меченного новообразованного ОВ в большинстве случаев подчиняется экспоненциальному закону, причём экспериментальная кривая, как правило, является суммой двух экспонент, характеризующихся различными значениями констант скоростей минерализации. Это дает основание для выделения в рамках минерализации в лабораторных условиях двух групп ОВ, существенно различающихся по устойчивости к микробиологической минерализации.
Сравнение результатов, полученных при различных сроках инкубации меченных ОВ, свидетельствует, о том, что с увеличением срока инкубации до 20 месяцев происходит значительное приближение кинетических параметров минерализации меченного ОВ к нативному ОВ почвы.
Выявлены различия во включении изотопа 14С, внесённого в форме трёх низкомолекулярных органических соединений в состав новообразованного ОВ: углерод урацила в меньшей степени включается в состав новообразованного ОВ, по сравнению с углеродом глюкозы и глицина; углерод урацила включается в основном в состав лабильных компонентов новообразованного ОВ.
Установлено, что после 20 месяцев инкубации в полевых условиях наибольшее количество метки включилось во фракцию ОВ, извлекаемую 0,1н NaOH после обработки тяжёлой жидкостью. При этом следует отметить относительно равномерное распределение метки по различным фракциям органического вещества (отношение Смеч/Снатив различается не более чем в 2 раза).
Кафедра эрозии и охраны почв (зав. акад. РАСХН М.С. Кузнецов) начала работы в рамках темы «Моделирование межручейковой эрозии почв при дождевании» (рук. проф. М.С. Кузнецов). Завершён второй этап выполнения этой темы «Исследование влияния исходной влажности почвы и содержания корней растений на критическую скорость падения капель дождя». На лабораторной дождевальной установке производились исследования зависимости интенсивности разбрызгивания почвы от скорости падения дождевых капель при двух исходных влажностях почвы: воздушно-сухая почва и насыщенная водой до водовместимости, а также при разном содержании тонких корней растений. Обработка результатов исследований подтвердила справедливость полученной ранее зависимости интенсивности разбрызгивания почвы от квадрата отношения скорости падения капель к критической (неразбрызгивающей) скорости. Предварительное увлажнение дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы повысило критическую скорость падения капель с 2,8 до 3,4 м/с, что привело к снижению интенсивности разбрызгивания почвы, в среднем, в 2 раза.
Скорость разбрызгивания почвы дождевыми каплями зависит и от содержания мелких корней растений (диаметром менее 1 мм). Проведённое исследование показало, что дерново-подзолистой почве на залежи соответствует бόльшие значения неразбрызгивающей скорости (3,2–3,3 м/с) по сравнению с почвой под картофелем (2,8–2,9 м/с) и, в среднем, в 1,8 раза меньше интенсивности разбрызгивания почвы за счёт большего содержания корней растений.
Проведённые исследования выявили также наличие линейной зависимости критической (неразбрызгивающей) скорости падения капель дождя от донной размывающей скорости потока с коэффициентом пропорциональности равным 12,5.
Введён новый спецкурс «Экология агроэкосистем» (вед.н.с. Д.В. Карпова, V курс).
На УО ПЭЦ «Чашниково» (директор И.А. Костарев) научная работа проводилась в рамках темы «Изучение почвенно-экологических аспектов антропогенного преобразования дерново-подзолистых почв» (рук. проф. А.М. Головков, проф. О.А. Макаров). Была проведена оценка загрязнённости почвенного покрова УО ПЭЦ тяжёлыми металлами 1-го и 2-го классов опасности (свинец, цинк, кадмий, медь), нефтепродуктами и бенз(а)пиреном. Установлены повышенные (относительно фоновых значений) концентрации токсикантов на участках, прилегающих к Ленинградскому шоссе и АЗС «Роснефть». На основе полученных данных рассчитаны величины показателя потери экологического качества почв и выполнены работы по определению экологического ущерба, нанесённого почвенному покрову, и корректировке различных видов стоимости земель – рыночной, кадастровой, потребительной. Кроме того, определены значения показателя СВЭР (степени выраженности экологического риска загрязнения и деградации) почв территории УО ПЭЦ.
Разработаны шкалы агрогенной деградации дерново-подзолистых почв по размерам потерь гумуса, опирающиеся на существующие нормативно-методические документы.
Проведено изучение и сравнение численности и структуры бактериальных сообществ в вертикально-ярусном ряду картофельного поля. Выявлена чрезвычайно высокая численность бактерий в филлосфере и ризосфере картофеля и сорных растений, достигающая 1010 КОЕ/г. Установлено, что для бактериальных сообществ надземных и подземных органов исследуемых растений характерна монодоминантная структура. Показаны чёткие различия в составе доминантов бактериальных сообществ филлосферы и ризосферы картофеля, сорных растений и почвы. Показано, что внесение в почву препарата «Гумистим» приводит к перестройке бактериальных комплексов исследуемого верхнего горизонта почвы, а именно к появлению нокардий и целлюломонад, способных к деструкции гумусовых веществ. Среди бактериальных культур, выделенных из различных субстратов картофельного поля, были обнаружены антагонисты ко всем трём исследованным видам фитопатогенных бактерий. Доля бактерий-антагонистов составила около 20% от всех проверенных штаммов бактерий.
Выполнены полевые опыты по изучению влияния биологически активных веществ на урожай ячменя. Изучалась биологическая активность и влияние арахидоновой кислоты (АК) и салициловой кислоты (СК) на развитие и урожай ярового ячменя. В ходе исследования и обсуждения результатов полевого опыта было установлено влияние АК на структурные и урожайные данные посевов ячменя. Использование АК привело к увеличению показателей общей и продуктивной кустистости, количества колосков в колосе, массы 1000 зёрен, вместе с тем проявилась тенденция к увеличению массы зерна при достоверном снижении общей численности зёрен. СК усиливает положительный эффект действия кремниевых удобрений: воздействует в совокупности с кремниевым соединением на формирование зелёной массы, увеличивая её на 35%. Урожай зерна при комбинированном воздействии (кремниевое удобрение и СК) увеличивается по отношению к контролю на 40%, а по отношению к варианту с применением кремниевого удобрения на 10%.
Сотрудники приняли участие в 23 международных конференциях за рубежом и 50 всероссийских и международных конференциях и симпозиумах, сделано 30 приглашенных докладов. Факультетом организовано 2 конференции:
– XIХ международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов–2012». Секция «Почвоведение» (9–13 апр.);
– Ломоносовские чтения. Секция «Почвоведение» (18 апр.).
Степень доктора биологических наук присуждена вед.н.с. кафедры общего почвоведения Копцик Галине Николаевне за работу «Трансформация и устойчивость почв лесных экосистем под воздействием атмосферного загрязнения». Разработана концепция устойчивости почв по отношению к поллютантам как основы сохранения, поддержания и восстановления экосистем в условиях длительного многокомпонентного атмосферного промышленного загрязнения. Оценена степень техногенной трансформации почв в зонах влияния предприятий цветной металлургии в Кольской субарктике. Определены подходы к оценке устойчивости почв к тяжёлым металлам и нормированию их содержания в зависимости от свойств почв. Дан прогноз изменения состояния почв в условиях различных сценариев сокращения атмосферных выпадений. Показана роль техногенной трансформации почв в деградации лесных фитоценозов, включая снижение их разнообразия и нарушения поглощения элементов растениями. Представлены рекомендации по ремедиации техногенных пустошей и коррекции технологии хемо-фитостабилизации почв, загрязненных тяжёлыми металлами.
Степень доктора биологических наук присуждена доценту кафедры биологии почв Манучаровой Наталье Александровне за работу «Гидролитические прокариотные комплексы наземных экосистем». Показано, что формирование гидролитических прокариотных комплексов в значительной степени зависит от биогеоценотических и экологических факторов (температура, влажность, окислительно-восстановительный потенциал, содержание органического вещества, стадия сукцессии). На основе экофизиологических критериев определена функциональная значимость гидролитических комплексов в наземных экосистемах, выявлена степень толерантности исследуемых микробных комплексов в экстремальных условиях. Разработана модификация флюоресцентно-микроскопического метода анализа клеток in situ (FISH) для определения филогенетического положения метаболически активных гидролитических прокариот в основных ярусах наземных экосистем – почвенном, наземном и надземном. Впервые с использованием метода FISH оценена численность и филогенетический состав метаболически активных бактериальных (хитинолитических и пектинолитических) комплексов. Выявлены особенности комплексов разных ярусов экосистем.
Степень кандидата биологических наук присуждена: инженеру кафедры общего почвоведения Ермаку Антону Александровичу («Трансформация соединений азота в системе почва-микроорганизмы-растения в альпийских экосистемах Тебердинского заповедника»), инженеру-лаборанту 1 категории кафедры биологии почв Исаевой Ольге Валерьевне («Экология эндофитных дрожжей»).
Опубликовано 14 монографий, 214 статьи в российских и зарубежных журналах, 2 учебника, 10 учебных и 4 учебно-методических пособий.
Монографии
Водяницкий Ю.Н. Очерки по геохимии тяжёлых металлов в почвах;
Зайдельман Ф.Р. Минеральные и торфяные почвы полесских ландшафтов;
Зайдельман Ф.Р. Деградация богарных и орошаемых чернозёмов под влиянием переувлажнения и их мелиорация;
Иванов А.Л., Сычёв В.Г., Карпова Д.В. Агробиогеохимический цикл фосфора;
Карпачевский Л.О. Почвообразование в горах Сихотэ-Алиня;
Котенко М.Е., Зубкова Т.А. Почвы и фитоценозы подгорно-приморских равнин Западного Прикаспия Республики Дагестан;
Овчинникова М.Ф. Деградация гумуса (особенности проявления в разных экоусловиях);
Харитонова Г.В., Шеин Е.В., Воронов Б.А. Молекулярные межфазные взаимодействия в почвах;
Черногоров А.Л., Чекмарёв П.А., Васенев И.И. и др. Агроэкологическая оценка земель и оптимизация землепользования;
Юркевич М.Г., Урусевская И.С., Матинян Н.Н. и др. Почвы и культурно-историческое наследие островов Соловецкого архипелага;
Motuzova G.V., Makarychev I.P., Dergham H.M. and other. Organic Matter and their Interactions with Metals: Processes, Factors, Ecological Significance.
Учебники, учебные пособия
Белюченко И.С., Смагин А.В., Волошина Г.В. и др. Основы экологического мониторинга (практическое пособие для бакалавров) / под ред. И.С. Белюченко, А.В. Смагина;
Березин Л.В., Карпачевский Л.О. Инновационные технологии почвоведения и агрохимии. Кн.1. Современные проблемы инновации в почвоведении;
Водяницкий Ю.Н., Ладонин Д.В., Савичев А.Т. Загрязнение почв тяжёлыми металлами;
Волчакова Т.Л., Вышковски М., Карпова Д.В. Практика рекультивации загрязненных земель / под ред. Ю.А. Мажайского;
Воробьёва Л.А., Ладонин Д.В., Лопухина О.В. и др. Химический анализ почв. Вопросы и ответы;
Глаголев М.В., Филиппов И.В. Измерение потоков парниковых газов в болотных экосистемах;
Силёва Т.М. Методы минералогического анализа крупных фракций почв;
Соколова Т.А., Толпешта И.И., Трофимов С.Я. Почвенная кислотность. Кислотно-основная буферность почв. Соединения алюминия в твёрдой фазе почвы и в почвенном растворе;
Шоба С.А., Макаров О.А., Колесникова В.М. Почвы природных зон России.