Научные исследования связаны с изучением функций почв в биосферно-геосферных системах и исследованием функциональной роли почвенных ресурсов.

Основные достижения

Существенно расширено представление о влиянии почвенной биоты и растений на структурную организацию и экологические функции почв. Разработан новый теоретический подход к оценке роли почвы в биосфере и ее количественной связи с факторами почвообразования. Этот подход можно обозначить триадой: факторы–почвы–экологические функции. По результатам научных и теоретических исследований издана монография «Структурно-функциональная роль почв в биосфере» (1999, ред. Г.В. Добровольский). В результате обобщения данных о зонально-региональном разнообразии состава и структуры растительного, животного мира и микроорганизмов в почвах России, а также их влиянии на биологические циклы углерода, азота и фосфора в разнообразных природных зонах написана коллективная монография «Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере» (2003, отв. ред. Г.В. Добровольский).

Проанализирована проблема функционирования почвы как подсистемы биогеоценоза. В результате многолетних исследований (1993–2002) динамики почвенных процессов в южнотаежных ельниках на территории Центрального лесного государственного заповедника выяснены структурно-функциональные особенности разных БГЦ и наличие в них механизмов биотической саморегуляции, определяющих характерные темпы трансформации органического вещества и круговорота биогенных элементов. Показано, что адаптационно-регуляторные возможности биоты позволяют рассматривать почву как саморегулирующуюся подсистему биогеоценоза, обладающую способностью не только воспринимать внешние воздействия, но и в определенной мере трансформировать их в направлении, сглаживающем проявление неблагоприятных факторов. Теоретические положения о регуляторной роли почв в функционировании наземных экосистем изложены в коллективной монографии «Регуляторная роль почвы в функционировании таежных экосистем» (2002, ред. Г.В. Добровольский и С.Я. Трофимов).

Картография и атласы

Дана обобщенная характеристика типового разнообразия почв России и закономерностей их географического распространения. Сопровождающая почвенная карта масштаба 1:22000000 и статья опубликованы в Большой Российской энциклопедии (2004, т. Россия).

Для Национального атласа России подготовлена к публикации новая Почвенная карта масштаба 1:15000000 (авторы: И.С. Урусевская, И.А. Мартыненко – факультет почвоведения МГУ, И.О. Алябина – Институт почвоведения МГУ–РАН).

Создан авторский макет карты почвенно-экологического районирования Средней и Восточной Сибири в масштабе 1: 2500000. Карта почвенно-экологического районирования позволяет не только отразить всю сложность строения почвенного покрова, но и объяснить ее с точки зрения законов генезиса и географии почв. В отличие от предшествующих работ по почвенному районированию, особое внимание уделено выявлению региональных особенностей структуры почвенного покрова, обусловленных не только биоклиматическими, но и литолого-геоморфологическими факторами почвообразования, особенно рельефно выраженными в Средней и Восточной Сибири (Г.В. Добровольский, С.А. Шоба, И.С. Урусевская).

Разработаны принципы районирования территории Российской Федерации по опустыниванию. Впервые проведенное районирование опустынивания выявляет основные географические закономерности распространения этого явления на юге Российской Федерации. Разделение территории на провинции и округа дает представление о природно-территориальных различиях регионов, подверженных опустыниванию или воздействию причин опустынивания. В отличие от других видов районирования, основной особенностью районирования опустынивания является то, что схема районирования опустынивания отражает не только современное состояние природно-территориальных комплексов (как в случае районирования природных ресурсов), но и главным образом указывает на деградационные и/или проградационные направления развития рассматриваемой территории. Этот подход дает возможность прогнозировать состояние опустынивания, вести комплексный мониторинг и планировать мероприятия по борьбе с опустыниванием и засухами в рамках отдельных округов и провинций. (Г.В. Добровольский, Г.С. Куст).

Создан Атлас опустынивания/деградации почвенного покрова Российской Федерации, включающий 30 карт, представленных в электронной форме при исходном масштабе контурной основы 1:2500000. Основные карты – ведущих причин опустынивания, потенциальной опасности опустынивания и главных направлений актуальной деградации почвенного покрова РФ. Дополнительные 27 карт более детально демонстрируют распространение разных причин и направлений опустынивания/деградации почвенного покрова. Методология, использованная при составлении Атласа, позволяет вести мониторинг опустынивания/деградации почвенного покрова, регулярно обновляя созданную геоинформационную систему по мере получения новых данных (Руководитель работ Г.С. Куст).

Впервые опубликована карта «Почвенно-экологическое районирование Мира» в масштабе 1:60 млн., которая является первой обзорной картой, наиболее полно показывающей почвенно-экологические ресурсы земного шара. Карта опубликована в новом англоязычном Атласе « Resources and enviromnment » (Природа и ресурсы Земли) РАН РФ (1998–1999, Г.В. Добровольский, Н.Н. Розов, М.Н. Строганова, С.Я. Трофимов). В том же Атласе впервые опубликована карта «Аридность суши. Вероятность засух и вторичного засоления почв» масштаба 1:80 млн. На ней показаны общая картина аридности и засоленности почвенного покрова суши, сведения о вероятности засух и вторичного засоления почв при орошении, что дает интегральную информацию о развитии и риске процессов (В.А. Ковда, Г.С. Куст, Б.Г. Розанов).

Моделирование и телекоммуникации

Получена новая экспериментально-теоретическая модель дождевой эрозии почв, которая в отличие от эмпирических отечественных (ГГИ, ВНИИЗиЗПЭ) и зарубежных ( USLE , RUSLE и др.) моделей не ограничена в применении ее в любых физико-географических условиях, поскольку в ее основе лежит универсальная формула смыва почвы, выведенная теоретически и экспериментально проверенная. Разработан метод расчета допустимых потерь почвы при эрозии в зависимости от составляющих баланса гумуса, фактической, критической и оптимальной величин его запасов в почве. Метод опробован на примере серой лесной среднесуглинистой почвы Владимирского Ополья разной степени смытости и шести севооборотов разной структуры на экстенсивном и нормальном фоне земледелия. Исследования показали, что верхний предел потерь серой лесной почвы исключает использование слабо- и среднесмытых почв в севооборотах с пропашными культурами и чистым паром (М.С. Кузнецов).

В Институте реализуется Российский телекоммуникационный проект «Экологическое Содружество». Осуществляется широкомасштабное (более 250 организаций из 52 регионов РФ; более 4500 школьников и 500 педагогов) дистанционное обучение школьников методам экологических исследований природных и антропогенных экосистем в шести направлениях: почвенные, ботанические, зоологические, гидробиологические исследования, мониторинг наземных экосистем, волонтерские работы на особо охраняемых природных территориях. На сервере Проекта «Экологическое Содружество» ( http://www.ecocoop.ru ) созданы и постоянно обновляются обучающие страницы по экологическому почвоведению, природоохранной работе, совместным международным экологическим исследованиям, в семи форумах Проекта «Экологическое Содружество» организована методическая и консультационная помощь педагогам и школьникам при проведении экологических исследований и обработке полученных результатов.