Бөлім 2013 жылы құрылған және топырақтану институтының құрылымын оңтайландыру нәтижесінде 90-жылдардың басында құрылып, 2008 жылға дейін жұмыс істеген «Топырақ мониторингі және биологиясы» және «Топырақ құнарлылығының мониторингі» бөлімдерінің құқықтық мұрагері болып табылады, 2008 жылы Топырақ мониторингі және биологиясы, Топырақ процестерін модельдеу, топырақ мелиорациясы және органикалық заттар мен элементоорганикалық жоғары молекулалық қосылыстар секторлары бөлімдерін біріктіру арқылы құрылған. 

Топырақ құнарлылығы және биологиясы бөлімі 6 қызметкерден тұрады: 1 биология ғылымдарының докторы, 1 а.-ш. ғылымдарының кандидаты, 1 PhD докторант, 1 магистр, 1 инженер және 1 лаборант.

3. Ғылыми зерттеулердің негізгі бағыттары

-антропогенез жағдайында топырақ құнарлылығын қалыптасуының ғылыми негіздері мен заңдылықтарын әзірлеу, топырақ құнарлылығының негізгі параметрлерінің қазіргі жағдайын, сонымен қатар олардың мониторингі мәселелерін қоса зерттеу және бағалау;

- топырақ құнарлығын сақтау және арттыру әдістерін әзірлеу мақсатында топырақ үрдістері мен режимдерін зерттеу;

- топырақ құнарлылығын қалпына келтірудің ғылыми негіздері мен практикалық әдістерін дайындау мақсатында суармалы мелиорацияланған топырақтардың органикалық заттарының трансформациясын зерттеу;

- ҚР суармалы топырақтарында әртүрлі мелиоративтік әдістерді таңдауды және қолдануды оңтайландыруға ғылыми негіздеме, оларға экологиялық және экономикалық баға беру;
- органикалық егіншілік; 
- биомелиоранттар мен органикалық тыңайтқыштардың топырақ процестеріне және суармалы топырақтың саулығы көрсеткіштеріне әсерін бағалау;
- топырақ құнарлылығын басқарудың биологиялық әдістері;
- ауыл шаруашылығы топырақтарының өнімділігін арттыру үшін топырақтағы агрономиялық құнды бактерияларды белсендіру тәсілдерін әзірлеу;
- Топырақ микроорганизмдерінің экологиясының негізгі мәселелерін зерттеу, олардың өнімділігіне байланысты топырақ саулығының ең ақпараттық көрсеткіштерін таңдау.

Бөлімнің ұсынатын қызметтері

- ғылыми негізделген тиімді ауыспалы егістерді игеру, топырақ құнарлығын, биологиялық белсенділігін және оның гумустық жағдайын анықтау, энергия үнемдеу әдістері мен топырақты өңдеу жүйелерін анықтау, органикалық егіншілік және тыңайтқыштарды қолдану бойынша ұсыныстар беру бойынша әдістемелік және консультациялық көмек көрсету (топырақтағы қоректік заттардың мөлшерінің картограммасына сәйкес тыңайтқыш мөлшерлерін есептеу).

Негізгі жетістіктері

Бөлім қызметкерлері тәлімі жерлердегі топырақтардың генезисі, эволюциясы және жіктелуі бойынша  даму теориясын жасау, құнарлылық деңгейіне және топырақ ресурстарына әсер ететін аймақтық топырақтардағы физикалық-химиялық процестерді зерттеуге, топырақ ресурстарын құруға, жаңбырлы топырақтардың генезисі, эволюциясы және жіктелуі бойынша үлкен көлемде ғылыми зерттеулер жүргізді. Микроорганизмдердің экологиялық-географиялық таралуын, микробиологиялық процестердің маусымдық динамикасын, егіншілік және ауыл шаруашылығы өндірісінде топырақты ұтымды пайдалану жүйесін дамыту үшін топырақтың негізгі параметрлерін анықтау, топырақтың негізгі түрлерінің географиялық және генетикалық ерекшеліктерін зерттеу құнарлылық деңгейі әр түрлі топырақтардың систематикасын және диагностикасын әзірлеу.

Бөлім қызметкерлері тәлімі жерлердегі топырақтардың генезисі, эволюциясы және жіктелуі бойынша теориясын дамыту, аймақтық топырақтардың құнарлылық деңгейі мен топырақ ресурстарына әсер ететін физикалық, химиялық үрдістерді зерттеу, микроорганизмдердің экологиялық-географиялық таралуын анықтау, микробиологиялық үрдістердің маусымдық динамикасы, ауыл шаруашылығы өндірісінде егіншілік жүйесін дамыту және топырақты тиімді пайдалану үшін негізгі топырақ параметрлерін анықтау, негізгі топырақ түрлерінің географиялық-генетикалық ерекшеліктерін зерттеу, әр түрлі деңгейдегі топырақтың систематикасы мен диагностикасын дамыту бойынша үлкен ғылыми зерттеулер жүргізді.

Бөлімнің басым бағыттары бойынша жүргізілетін ғылыми-зерттеу жұмыстары келесі негізгі бағыттар бойынша біріктірілген: 

1-бағыт Антропогенез жағдайында топырақтың құнарлылылығын қалпына келтірудің және қорғаудың ғылыми негіздері

• Деградацияға ұшыраған топырақтардың құнарлылығын арттырудың наноагромелиоративтік әдістерін қолданудың теориялық негіздерін әзірлеу (ғылыми жетекші, б.ғ.д., профессор Ж.У. Мамутов);

• Солтүстік Қазақстанның қара топырақтарын минималды, нөлдік және дәстүрлі өңдеу арқылы топырақ құнарлылығын басқарудың негіздерін жетілдіру (ғылыми  жетекші б.ғ.д. Джаланкузов Т.Д.);

• Ауыл шаруашылығы өндірісінің органикалық қалдықтарын биоконверсиялау және биоминералды тыңайтқыштар алу (ғылыми жетекшісі, а.-ш.ғ.д. Кан В.М.);

• Топырақ құнарлылығын және ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін мақсатты басқару әдістемесін әзірлеу (ғылыми жетекшісі б.ғ.к. Мамонов А.Г.);

2-бағыт Суармалы топырақтардың қоршаған ортаның қолайсыз факторларына төзімділігі мен оларды тиімді пайдаланудың ғылыми негіздері.

• Араға уақыт салып суға бастырылатын топырақтардағы органикалық заттардың миграциясын зерттеу және олардың гумустық жағдайын тұрақтандырудың ғылыми негіздерін жасау (ғылыми жетекші, а.-ш.ғ.к. Ибраева М.А.);

• Шиелі алқабының қазіргі топырақ-мелиоративтік жағдайын зерттеу және екінші ретті тұзданған «тастанды жерлерді» мелиорациялаудың ғылыми негіздерін жасау (ғылыми жетекші б.ғ.к. Отаров А.);

• Суармалы топырақтардың қазіргі экологиялық жағдайын зерттеу және олардың экологиялық жағдайын жақсартудың ғылыми негіздерін жасау (ғылыми жетекшісі б.ғ.к. Отаров А.);

• Күріш агроценоздарының қазіргі топырақ-экологиялық жағдайын бағалау және –өсімдік шаруашылығында экологиялық таза өнімдер алу технологиясының ғылыми негіздерін әзірлеу (ғылыми жетекшісі б.ғ.к. Отаров А.);

Атқарылған жұмыстардың нәтижесінде келесі нәтижелер алынды:

-Солтүстік Қазақстанның қара топырақтарының гумификатсыздану үрдістерінің нәтижесінде гумустың бастапқы мөлшері орта есеппен 1/3-ке азайып, топырақтың физикалық жағдайы, құрылымы, құрамы, кеуектілігі, су-физикалық қасиеттерінің нашарлауы, агрохимиялық қасиеттерінің өзгерісі анықталды. Топырақ құнарлылығын қалпына келтіру және оларды қорғау жолдары анықталды;

- Солтүстік Қазақстанның игерілген қара топырақтарының классификациясы әзірленді және соның негізінде топырақ жамылғысын ірі масштабта картаға түсіру және кадастрлық жұмыстар жүргізу үшін қажетті топырақтардың жүйелі тізімі жасалды. Дәнді дақылдарды өсірудің агротехникасының қандай да бір тәсілдерін негіздеу үшін қажетті егіншіліктің әртүрлі жүйелері кезінде, топырақтарға тыңайтқыштарды енгізе отырып, әртүрлі өңдеулер фонында топырақтардағы өнімді ылғал динамикасын зерттеу бойынша тәжірибелер жүргізілді, органикалық заттардың, азот пен фосфордың трансформациясы зерттелді;

- ауылшаруашылық техникаларының топыраққа әсері зерттелді, оның егістік алқаптарындағы көп қайтара қозғалысы жыртылатын және жыртылатын қабат асты қабаттарының тығыздалуына әкеледі. Сонымен қатар топырақтың агрофизикалық қасиеттері мен өсімдіктерді ылғалмен қамтамасыз етілуі айтарлықтай нашарлайды. Ауыр тракторларды бір рет жүіріп өткеннен кейін жаздық бидай шығымдылығы 20%, үш рет -34%, бес және он рет жүріп өткеннен кейін сәйкесінше 46 және 58% төмендегені анықталды. Жеңілірек тракторларды пайдалану (Беларусь, ДТ-75) іс жүзінде топырақ құрылымына теріс әсер етпейді;

- қара топырақтардың құнарлылығына биологиялық факторларды зерттегенде алғаш рет нематодтардың түрлері мен топтық құрамы, олардың агротәсілдерге байланысты тығыздығы анықталды. Атап айтқанда, көңді 30 т/га мөлшерінде енгізгенде, нематодтардың саны бақылаумен салыстырғанда 2,7 есеге артады. Сонымен қатар, топырақтың органикалық заттарының ыдырауына қатысатын түрлердің саны артады. Сондай-ақ дәнді дақылдарды алмастырмай өсіру өсімдіктер мен адамдарға қауіпті паразиттік түрлердің көбеюімен нематодтардың түрлік алуандығын төмендететіні анықталды;

- қара топырақтардың агроценоздарында аммоний азотының динамикасы және нитратты азот мөлшерінің жоғарылауы зерттелді. Топырақта нитраттардың жиналуы және олардың топыраққа төменгі қабаттарына терең шайылуы судың және басқа да қоршаған орта объектілерінің геохимиялық тұрғыдан ластануын тудыруы мүмкін;

 - Солтүстік Қазақстанның негізгі аймақтық және аймақ аралық топырақтарының статистикалық, оңтайлы параметрлері мен морфологиялық ерекшеліктері есептелді, олардың уақыт бойынша өзгеру бағыты анықталды. Алынған мәліметтер топырақтың қазіргі жағдайы туралы объективті түсінікке ие болуға және оларға сапалық тұрғыдан бағалау жасауға мүмкіндік береді;

 - Ақдала суармалы алқабының араға уақыт салып суға бастырылатын (күріш) топырақтарында топырақ гумусының ерігіштігінің жоғарылауына байланысты, оның деградациясы анықталды (маусым бойына гумустың жойылуы 12-36% жетеді).

- Ақдала суармалы алқабының Бақбақты бөлігіндегі топырақтардың густық жағдайының картасы жасалды. Отандық мелиоранттар Green-Эко және натрий гуматын қолдану бойынша жұмыстар жүргізілді, органикалық егіншілікті қолдану фермерлерге өздерінің егіс алқаптарының топырақ құнарлығын арттыруға және ауыл шаруашылығы дақылдарынан экологиялық таза өнім алуға мүмкіндік беретіні анықталды.

- Қазақстанның оңтүстігіндегі топырақ-өсімдік жамылғысының экологиялық жағдайының биоиндикаторларына зерттеу жүргізілді. Алынған мәліметтер Оңтүстік Қазақстан облысы жағдайында мақта өсірудің жаңа технологияларының дамуына оң әсерін көрсетеді.

- әртүрлі дәрежеде тұзданған топырақтарды жалаң мия көмегімен тұзсыздандырудың биологиялық әдісіне баға берілді. Екінші реттік тұзданған топырақ жағдайында жалаң мия топырақтың тұздану дәрежесін бір немесе екі градацияға төмендететіні анықталды, яғни ауыл шаруашылығы айналымынан шыққан тұзданған жерлерді игеруге мүмкіндік береді. Сондай-ақ, 1 гектардан 8 тоннаға дейін мал азығын  және мия тамырын алуға болады, ол фармацевтика өнеркәсібінде қолданылып, қазіргі таңда біршама жоғары сұранысқа ие.

- Түркістан облысының суармалы тұзданған топырақтарының мәселелері және оларды топырақ құнарлығы мен жүгері өнімділігін арттыру инновациялық технологияларын қолдану негізінде шешу жолдары зерттелді.

- тұзданған суармалы топырақтарды (Алматы, Түркістан және Қызылорда облыстары) биологиялық және химиялық мелиорациялау бойынша шаруаларға ұсыныстар берілді.

- Гуминді биопрепараттардың егістік құнарлылығына және ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігіне әсерін зерттеу бойынша Қазақстанның оңтүстік-шығысындағы өңірлік стационарлық тәжірибелерде ғылыми-зерттеу жұмыстары жүргізілді. «Тумат» және «Биоэкогум» органикалық гуминді тыңайтқыштарымен себу алдында тұқымдарды өңдеу, сондай-ақ топыраққа енгізу және тамырдан тыс үстеп қоректендіру өсімдіктердің өсуі мен дамуына қолайлы әсер ететіні, дәнді, дәнді-бұршақты және техникалық дақылдардың өнімділігін арттыратыны анықталды.

Көп жылдық зерттеулер нәтижелері бойынша бөлім қызметкерлері 200-ден астам ғылыми жұмыстар жариялады, 2 инновациялық патент, 4 авторлық куәлік алынды.

Халықаралық ғылыми байланыстар
1. Ресей мемлекеттік аграрлық университеті - К.А. Тимирязев атындағы МАША-мен, В.В. Докучаев атындағы топырақ институтымен, Варшава университетімен.
2. ФАО-ның (Азық-түлік және ауыл шаруашылығы ұйымы) Жаһандық топырақ серіктестігі (ЖТС) шеңберінде жүзеге асырылатын «Топырақ докторлары» бағдарламасына қатысады, сертификаттары бар.
3. «Орталық Азия мен Түркияның ауыл шаруашылығы өндірісінің тұзданған және құрғақ ландшафттарындағы табиғи ресурстарды кешенді басқару» ФАО/ЖЭҚ жобасына қатысу (ОАЕЖРББ – 2)