Минобрнауки России
Федеральный Исследовательский Центр
Почвенный институт имени В.В. Докучаева
Презентация лаборатории участникам расширенного заседания Ученого совета – заместителю Министра науки и высшего образования Дмитрию Владимировичу Пышному и специальному представителю Президента по вопросам климата Руслану Сайд-Хусайновичу Эдельгериеву.
В Почвенном институте возобновила работу обновленная лаборатория органического вещества и биохимии почв
19 февраля в Почвенном институте состоялось расширенное заседание Ученого совета, где помимо презентации IV тома Национального доклада «Глобальный климат и почвенный покров России: арктическая зона, мерзлотные почвы – будущему России (сельское и лесное хозяйство)», обсуждения празднования 100-летия института и открытия Центра цифровых технологий в области почвоведения была также представлена обновленная лаборатория органического вещества и биохимии почв.
Ремонтные работы в лаборатории органического вещества и биохимии почв завершились в феврале 2025 г. при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования. В рамках работ были проведены модернизация электросети, установка современных систем принудительной вентиляции и оснащение лаборатории новой мебелью. Основное внимание при составлении проекта модернизации было уделено инструментальным методам анализа органического вещества почв. Новое рабочее пространство позволит коллективу продолжать текущие направления исследований и развивать новые, успешно отвечать на современные запросы и вызовы.
В настоящее время лаборатория проводит широкий спектр исследований, посвященных органическому веществу почв. Под руководством заведующего лабораторией д.с.-х.н. Холодова В.А. коллектив изучает закономерности трансформации и миграции растворенного органического вещества (РОВ). Особенность этого направления связана с масштабом исследований: анализируются водосборы как небольших ручьев Юга России, так и крупных рек Арктического региона (Лена, Колыма, Индигирка). Кроме того изучаются агроценозы черноземной зоны и Нечерноземья, а также лесные экосистемы республики Коми. Эти исследования важны в контексте изучения глобальных изменений климата и почвенного плодородия, биогеохимии углерода, мониторинга состояния (агро)экосистем. Столь богатое разнообразие объектов стало доступно благодаря сотрудничеству лаборатории с отделом физики, гидрологии и эрозии почв, лабораториями микробиологии и биологии почв, минералогии и микроморфологии, Северным Арктическим федеральным университетом имени М.В. Ломоносова, Институтом биологии Коми научного центра РАН.
Изучение свойств РОВ проводится набором спектральных методов: спектрофотометрии, спектрофлуориметрии, инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье. Для анализа полученных результатов сотрудники лаборатории используют современные математические методы обработки данных, что позволяет дать количественную оценку трансформационных изменений РОВ, оценить соотношение компонентов РОВ разной природы и разных степеней гумификации, выявить характерные для различных почв спектральные «подписи» РОВ.
Еще одно направление исследований – это изучение роли почвенного органического вещества в формировании структуры почв, что служит основой для разработки природоподобных и ресурсосберегающих технологий. В рамках этих работ лаборатория активно сотрудничает с межинститутским отделом по изучению черноземных почв.
Помимо этого, в лаборатории исследуют молекулярный состав ПОВ и неспецифический почвенный метаболом в контексте устойчивости ПОВ к микробной деструкции. Молекулярный состав ПОВ является одним из ключевых и наименее изученных факторов, способствующих его стабилизации.
Чтобы получить наиболее полное и объективное представление о факторах и механизмах, определяющих устойчивость ПОВ, лаборатория занимается изучением молекулярного состава ПОВ в различных фракциях почв, относящихся к разным типам землепользования. Состав почвенных метаболитов служит чувствительным индикатором реакции почвенного микробиома на внешние условия. Он позволяет выявлять маркеры различных биохимических процессов, что также необходимо для моделирования устойчивости ПОВ
В настоящее время лаборатория также исследует состав метаболитов в жидкой фазе ризосферы различных сельскохозяйственных культур, стремясь понять, как факторы внешней среды влияют на трансформацию ПОВ. Для этих работ активно применяются такие методы, как пиролизная газовая хроматография-масс-спектрометрия, высокоэффективная жидкостная хроматография и изотопная масс-спектрометрия.
Сотрудники лаборатории уделяют внимание не только исследованию неоднородности состава ПОВ на уровне почвенных агрегатов и фракций, но и его пространственному распределению.
Пространственная неоднородность ПОВ играет ключевую роль в эффективном управлении почвенными ресурсами, поскольку её состав непосредственно влияет на структуру почвы и, как следствие, на её плодородие. Однако в настоящее время этот аспект остаётся недостаточно изученным.
Чтобы восполнить этот пробел, лаборатория активно сотрудничает с межинститутским отделом по исследованию чернозёмных почв. В своей работе они сочетают современные методы химического анализа почв, такие как газовая хроматография с масс-спектрометрией (ГХ/МС), инфракрасная спектрометрия и агрохимический анализ, с современными методами пространственного анализа данных.
Лаборатория входит в состав Российской сети почвенных лабораторий РУСОЛАН, которая является частью Глобальной сети почвенных лабораторий ГЛОСОЛАН (GLOSOLAN), координируемой Глобальным почвенным партнерством Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО). Одним из аспектов работы лаборатории как участника сетей РУСОЛАН и ГЛОСОЛАН является создание спектральной библиотеки почв Российской Федерации, которое проводится в тесном сотрудничестве с испытательным лабораторным центром института. Цель этой библиотеки заключается в создании предсказательных моделей агрохимических свойств почв, таких как показатели кислотности, содержание углерода, азота, элементов минерального питания растений.
В рамках программы обновления приборной базы лаборатория получила в распоряжение систему капиллярного электрофореза, роторный и центрифужный испарители, оборудование для пробоподготовки, а также рефрактометрический детектор к системе высокоэффективной жидкостной хроматографии. Новые приборные возможности значительно дополнят возможности коллектива лаборатории и помогут вывести исследования на более высокий уровень.