Моніторинг деградації ґрунтів та динаміки органічного вуглецю: адаптація європейського досвіду та дорожня карта для України

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.31073/acss100-01

Ключові слова:

деградація ґрунтів; органічний вуглець ґрунту; моніторинг; європейські стандарти; сільськогосподарські угіддя; гармонізація національного законодавства

Анотація

Деградація ґрунтів є однією з найкритичніших екологічних проблем, що загрожує сільськогосподарській стійкості та продовольчій безпеці в Європі та в усьому світі. Європейський Союз, визнаючи актуальність цього питання, створив комплексні системи для моніторингу
та захисту ґрунтів, що завершилося нещодавніми законодавчими ініціативами. Однак впровадження ефективних систем моніторингу ґрунтів вимагає значних фінансових та технічних ресурсів, що створює особливі труднощі для країн з економікою, що розвивається. Основна мета цього дослідження полягає в тому, щоб надати рекомендації для створення функціональної системи моніторингу ґрунту в Україні, яка б збалансувала наукову точність з економічною доцільністю, забезпечуючи при цьому сумісність з європейськими стандартами. Особливий акцент робиться на методах запобігання поширенню деградації та збереженню запасів органічного вуглецю у ґрунтах на сільськогосподарських землях. Україна входить до числа провідних світових виробників сільськогосподарської продукції, але стикається зі зростаючим тиском на виробництво і через процеси деградації ґрунтів. Плани європейської інтеграції вимагають узгодження зі стандартами ЄС щодо захисту ґрунтів, водночас діючи в умовах жорстких бюджетних обмежень. Це створює нагальну потребу критично оцінити європейський досвід та визначити економічно ефективні підходи до моніторингу, адаптовані до українських умов. На основі огляду доступних джерел проведено комплексний аналіз європейського досвіду моніторингу деградації ґрунтів та управління органічним вуглецем (SOC) на сільськогосподарських землях. Проаналізовано десятиліття європейських досліджень з оцінки деградації ґрунтів, динаміки органічного вуглецю та методологій моніторингу з особливим акцентом на сільськогосподарські угіддя. Дослідження охоплює огляд 54 рецензованих публікацій, систематизованих навколо методологічних кластерів: 1) деградація ґрунтів у Європі; 2) моніторинг та картування ґрунтів; 3) релевантність європейського досвіду для України. Показано, що Європейський центр даних про ґрунти (ESDAC) та база даних LUCAS (близько 20 тис. точок на 4,2 млн км²) забезпечують стандартизовану платформу для моніторингу стану ґрунтів у масштабі континенту. Встановлено, що втрати SOC на орних землях Європи за останнє десятиліття становлять 0,3–0,5 % щорічно, що реально загрожує продуктивності агроекосистем. Критичний аналіз економічних витрат від деградації ґрунтів в Англії та Уельсі (£0,9–1,4 млрд щорічно) підтверджує необхідність превентивних заходів. Для умов України запропоновано поетапне впровадження системи моніторингу ґрунтів, яка включає: 1) впровадження мережі реперних ділянок (щонайменше 650–700 точок для базової сітки; повне охоплення контрольованої на 2026 рік території — близько 2000 точок) для довгострокового спостереження за SOC; 2) створення національної бази даних ґрунтів (з вико-ристанням ДСТУ ISO 28258 як «інтерфейсу» бази даних), а також термінологічних та методичних стандартів (ISO 11074, ISO 25177) і стандартів геоінформаційних систем; 3) використання супутникових даних Sentinel-2 для картування деградації ґрунтів, насамперед ерозії; 4) застосування методів машинного навчання для цифрового картування властивостей ґрунтів при обмежених фінансових ресурсах. Серед запропонованих підходів: впровадження новітніх економічно ефективних методів (pXRF, vis-NIR спектроскопія), краудсорсингове залучення громадськості (Soil Citizen Science) для верифікації моделей дистанційного зондування, а також MRV-підходи для оцінювання ефективності агропрактик (4R, покривні культури, мінімальний обробіток ґрунту). Запропоновані рекомендації сприятимуть збереженню родючості ґрунтів і дозволять забезпечити гармонізацію української системи моніторингу ґрунтів з ЄС відповідно до вимог Soil Monitoring Law. 

 

Посилання

FAO and ITPS. Status of the world's soil resources (SWSR). Main report FAO ITPS. Food and Agriculture Organization of the United Nations, – FAO, 2015.

Lal, R., Bouma, J., Brevik, E., Dawson, L., Field, D. J., Glaser, B., … Zhang, J. (2021). Soils and sustainable development goals of the United Nations: An International Union of Soil Sciences perspective. Geoderma Regional, 25, e00398. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2021.e00398

Smith, P., House, J. I., Bustamante, M., Sobocká, J., Harper, R., Pan, G., … Pugh, T. F. M. (2016). Global change pressures on soils from land use and management. Global Change Biology, 22(3), 1008–1028. https://doi.org/10.1111/gcb.13068

Bouma, J., & Montanarella, L. (2016). Facing policy challenges with inter- and transdisciplinary soil research focused on the UN Sustainable Development Goals. SOIL, 2, 135–145. https://doi.org/10.5194/soil-2-135-2016

Ferrara, A., Kosmas, C., Salvati, L., Padula, A., Mancino, G., & Nole, A. (2020). Updating the MEDALUS-ESA framework for worldwide land degradation and desertification assessment. Land Degradation & Development, 31(12), 1593–1607. https://doi.org/10.1002/ldr.3559

Ferreira, C. S. S., Seifollahi-Aghmiuni, S., Destouni, G., Ghajarnia, N., & Kalantari, Z. (2022). Soil degradation in the European Mediterranean region: Processes, status and consequences. Science of the Total Environment, 805, 150106. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150106

Oldeman, L. R., Hakkeling, R. T. A., & Sombroek, W. G. (1991). World map of the status of human-induced soil degradation: An explanatory note. Wageningen : ISRIC. Retrieved from https://edepot.wur.nl/287507

Bridges, E. M., & Oldeman, L. R. (1999). Global assessment of human-induced soil degradation. Arid Soil Research and Rehabilitation, 13(4), 319–325. https://doi.org/10.1080/089030699263212

Bai, Z. G., Dent, D. L., Olsson, L., & Schaepman, M. E. (2008). Proxy global assessment of land degradation. Soil Use & Management, 24(3), 223–234. https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.2008.00169.x

Gibbs, H. K., & Salmon, J. M. (2015). Mapping the world's degraded lands. Applied Geography, 57, 12–21. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2014.11.024

Panagos P., Karydas C. G., Borrellia P., Ballabio B., & Meusburger K. (2014). Advances in soil erosion modelling through remote sensing data availability at European scale. Proceedings of SPIE, 9229. https://doi.org/10.1117/12.2066383

Panagos P., Borrelli P., Poesen J., Ballabio, C., Lugato, E., Meusburger, K., … Alewell, C. (2015). The new assessment of soil loss by water erosion in Europe. Environmental Science & Policy, 54, 438–447. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2015.08.012

Panagos, P., Borrelli, P., Meusburger, K., Yu, B., Kljk, A., JAE, K., … Ballabio, C. (2017). Global rainfall erosivity assessment based on high-temporal resolution rainfall records. Scientific Reports, 7(1), 1–12. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04282-8

Garcia-Ruiz, J. M., Begueria, S., Nadal-Romero, E., González-Hidalgo, J. C., Lana-Renault, N., & Sanjuán, Y. (2015). A meta-analysis of soil erosion rates across the world. Geomorphology, 239, 160–173. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2015.03.008

Evans R. (2017). Factors controlling soil erosion and runoff and their impacts in the upper Wissey catchment, Norfolk, England: A ten year monitoring programme. Earth Surface Processes and Landforms, 42(14), 2266–2279. https://doi.org/10.1002/esp.4182

Steinhoff-Knopp, B., & Burkhard, B. (2018). Soil erosion by water in Northern Germany: Long-term monitoring results from Lower Saxony. Catena, 165, 299–309. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.02.017

Prasuhn, V. (2020). Twenty years of soil erosion on-farm measurement: Annual variation, spatial distribution and the impact of conservation programmes for soil loss rates in Switzerland. Earth Surface Processes and Landforms, 37(4), 1539–1554. https://doi.org/10.1002/esp.4829

Borrelli, P., Lugato, E., Montanarella, L., & Panagos, P. (2017). A new assessment of soil loss due to wind erosion in European agricultural soils using a quantitative spatially distributed modelling approach. Land Degradation & Development, 28(1), 335–344. https://doi.org/10.1002/ldr.2588

Schjonning, P., van den Akker, J. J. H., Keller, T., Greve, M. H., Lamande, M., Simojoki, A., … Breuning-Madsen, H. (2015). Chapter five – Driver-Pressure-State-Impact-Response (DPSIR) analysis and risk assessment for soil compaction — A European perspective. Advances in agronomy, 133, 183–237. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2015.06.001

Hamza, M. A., & Anderson, W. K. (2005). Soil compaction in cropping systems: A review of the nature, causes and possible solutions. Soil and Tillage Research, 82(2), 121–145. https://doi.org/10.1016/j.still.2004.08.009

Batey, T. (2009). Soil compaction and soil management – A review. Soil Use & Management, 25(4), 335–345. https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.2009.00236.x

Horn, R., Mordhorst, A., Fleige, H., Zimmermann, I., Burbaum, B., Filipinski, M., & Cordsen, E. (2020). Soil type and land use effects on tensorial properties of saturated hydraulic conductivity in Northern Germany. European Journal of Soil Science, 71(2), 179–189. https://doi.org/10.1111/ejss.12864

Keller, T., Sandin, M., Colombi, T., Horn, R., & Or, D. (2019). Historical increase in agricultural machinery weights enhanced soil stress levels and adversely affected soil functioning. Soil and Tillage Research, 194, 104293. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104293

Brus, D. J., & van den Akker, J. J. H. (2018). How serious a problem is subsoil compaction in the Netherlands? A survey based on probability sampling. Soil, 4(1), 37–45. https://doi.org/10.5194/soil-4-37-2018

Chamen, T. W. C., Moxey, A. P., Towers, W., Balana, B., & Hallett, P. D. (2015). Mitigating arable soil compaction: A review and analysis of available cost and benefit data. Soil and Tillage Research, 146, 10–25. https://doi.org/10.1016/j.still.2014.09.011

Robinson, D. A., & Nemes, A., Reinsch S., Radbourne, A., Bentley, L., & Keith, A. M. (2022). Global meta-analysis of soil hydraulic properties on the same soils with differing land use. Science of the Total Environment, 852, 158506. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158506

Arthur, E., Moldrup, P., Schjonning, P., & de Jonge, L. W. (2013). Water retention, gas transport, and pore network complexity during short-term regeneration of soil structure. Soil Science Society of America Journal, 77(6), 1965–1976. https://doi.org/10.2136/sssaj2013.07.0270

Ball, B., & Schjonning, P. (2002). Air permeability. In J. H. Dane, G. C. Topp (Eds.) Methods of Soil Analysis: Part 4 Physical Methods, 5.4. (pp. 1141–1158). SSSA Book Series. https://doi.org/10.2136/sssabookser5.4.c46

Rabot, E., Wiesmeier, M., Schluter, S., & Vogel, H. J. (2018). Soil structure as an indicator of soil functions: A review. Geoderma, 314, 122–137. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.11.009

Kirk, G. J. D., Bellamy, P. H., & Lark, M. (2010). Changes in soil pH across England and Wales in response to decrease acid deposition. Global Change Biology, 16(11), 3111–3119. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2009.02135.x

Blaser, P., Zysset, M., Zimmermann, S., & Luster, J. (1999). Soil acidification in southern Switzerland between 1987 and 1997: A case study based on the critical load concept. Environmental Science and Technology, 33(14), 2383–2389. https://doi.org/10.1021/es9808144

Bobbink, R., Hicks, K., Galloway, J., Spranger, I., Alkemade, R., Ashmore, M. … De Vries, W. (2010). Global assessment of nitrogen deposition effects on terrestrial plant diversity: a synthesis. Ecological Applications, 20(1), 30–59. https://doi.org/10.1890/08-1140.1

Bobbink, R., & Hettelingh, J.-P. (Eds.). (2011). Review and revision of empirical critical loads and dose-response relationships. National Institute for Public Health and the Environment (RIVM). RIVM Report.

Phoenix, G. K., Emmett, B. A., Britton, A. J., Caporn, S. I., M., Dise, N. B., Helliwell, R. (2012). Impacts of atmospheric nitrogen deposition: Responses of multiple plant and soil parameters across contrasting ecosystems in long-term field experiments. Global Change Biology, 18(4), 1197–1215. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02590.x

Dise, N. B., & Wright, R. F. (1995). Nitrogen leaching from European forests in relation to nitrogen deposition. Forest Ecology and Management, 71(1), 153–161. https://doi.org/10.1016/0378-1127(94)06092-w

Toth, G., Hermann, T., Da Silva, M. R., & Montanarella, L. (2016). Heavy metals in agricultural soils of

the European Union with implications for food safety. Environment International, 88, 299–309. https://doi.org/10.1016/j.envint.2015.12.017

Toth, G., Hermann, T., Szatmari, G., & Pasztor, L. (2016). Maps of heavy metals in the soils of the European Union and proposed priority areas for detailed assessment. Science of the Total Environment, 565, 1054–1062. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.05.115

Ballabio, C., Jiskra, M., Osterwalder, S., Borrelli, P., Montanarella, L., & Panagos, P. (2021). A spatial assessment of mercury content in the European Union topsoil. Science of the Total Environment, 769, 144755. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144755

Stockmann, U., Padarian, J., McBratney, A., Minasny, B., de Brogniez, D., Montanarella, L., … Field, D. (2015). Global soil organic carbon assessment. Global Food Security, 6, 9–16. https://doi.org/10.1016/j.gfs.2015.07.001

Oldfield, E. E., Bradford, M. A., & Wood, S. A. (2019). Global meta-analysis of the relationship between soil organic matter and crop yields. Soil, 5(1), 15–32. https://doi.org/10.5194/soil-5-15-2019

Baker, J. M., Ochsner, T. E., Venterea, R. T., & Griffis, T. J. (2007). Tillage and soil organic carbon sequestration – What do we really know? Agriculture, Ecosystems & Environment, 118(1–4), 1–5. https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.05.014

Pan, G., Smith, P., & Pan, W. (2009). The role of soil organic matter in maintaining the productivity and yield stability of cereals in China. Agriculture, Ecosystems & Environment, 129(1), 344–348. https://doi.org/10.1016/j.agee.2008.10.008

Kane, D. A., Bradford, M. A., Fuller, E., Oldfield, E. E., & Wood, S. A. (2021). Soil organic matter protects US maize yields and lowers crop insurance payouts under drought. Environmental Research Letters, 16(4), 044018. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abe492

Poeplau, C., Don, A., Vesterdal, L., Leifeld, J., van Vesemael, B., Scumacher, J., & Gensior, A. (2011). Temporal dynamics of soil organic carbon after land-use change in the temperate zone – Carbon response functions as a model approach. Global Change Biology, 17(7), 2415–2427. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02408.x

Panagos, P., Van Liedekerke, M., Jones, A., & Montanarella, L. (2012). European Soil Data Centre: Response to European policy support and public data requirements. Land Use Policy, 29(2), 329–338. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2011.07.003

Orgiazzi, A., Ballabio, C., Panagos, P., Jones, A., & Fernandez-Ugalde, O. (2018). LUCAS soil, the largest expandable soil dataset for Europe: A review. European Journal of Soil Science, 69(1), 140–153. https://doi.org/10.1111/ejss.12499

Ballabio, C., Panagos, P., & Monatanarella, L. (2016). Mapping topsoil physical properties at European scale using the LUCAS database. Geoderma, 261, 110–123. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.07.006

Ballabio, C., Panagos, P., Lugato, E., Huang, J.-H., Orgiazzi, A., Jones, A., … Montanarella, L. (2018). Copper distribution in European topsoils: An assessment based on LUCAS soil survey. Science of the Total Environment, 636, 282–298. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.04.268

Ballabio, C., Lugato, E., Fernandez-Ugalde, O., Orgiazzi, A., Jones, A., Borelli, P. … Panagos, P. (2019). Mapping LUCAS topsoil chemical properties at European scale using Gaussian process regression. Geoderma, 355, 113912. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.113912

Kristensen, J. A., Balstrom, T., Jones, R. J., Jones, A., Montanarella, L., Panagos, P., & Breuning-Madsen, H. (2019). Development of a harmonised soil profile analytical database for Europe: A resource for supporting regional soil management. Soil, 5(2), 289–301. https://doi.org/10.5194/soil-5-289-2019

Dematte, J. A. M., Nanni, M. R., Da Silva, A. P., de Melo Filho, J. F., Dos Santos, W. C., & Campos, R. C. (2010). Soil density evaluated by spectral reflectance as an evidence of compaction effects. International Journal of Remote Sensing, 31(2), 403–422. https://doi.org/10.1080/01431160902893469

Graves, A. R., Morris, J., Deeks, L. K., Rickson/ R. J., Kibblewhite, M.G., Harris, J. A., … Truckle, I. (2015).

The total costs of soil degradation in England and Wales. Ecological Economics, 119, 399–413. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2015.07.026

Nkonya, E., Anderson, W., Kato, E., Koo, J., Mirzabaev, A., Braun, J., & Meyer, S. (2016).Global cost of land degradation. In: E. Nkonya, A. Mirzabaev, J. von Braun (Eds.), Economics of Land Degradation and Improvement – A Global Assessment for Sustainable Development (pp. 117–165). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-19168-3_6

Achasov, A., Achasova, A., Siedov, A., Seliverstov, O. (2025). Geoinformation modeling of the risk of water erosion of soils. Proceedings of EAGE, 2025. Retrieved from https://eage.in.ua/wp-content/uploads/2025/04/Mon25-015.pdf

Balyuk, S. A., Medvedev, V. V., Kucher, A., Solovey, V., Levin, A., & Kolmaz, Y. (2017). Ukrainian chernozems as a factor in global food security and resilience of agriculture to climate change. In: Global Symposium on Soil Organic Carbon, Rome, Italy, 21–23 March 2017. FAO, Rome. Retrieved from http://www.fao.org/3/a-bs034e.pdf

van den Akker, J. J. H. (2004). SOCOMO: a soil compaction model to calculate soil stresses and the subsoil carrying capacity. Soil and Tillage Research, 79(1), 113–127. https://doi.org/10.1016/j.still.2004.03.021

INSPIRE Knowledge Base. Retrieved from https://knowledge-base.inspire.ec.europa.eu/

Завантаження

Опубліковано

2026-06-30

Як цитувати

Дмитрук , Ю. М., Черлінка , В. Р. ., & Горбачова, Н. П. . . (2026). Моніторинг деградації ґрунтів та динаміки органічного вуглецю: адаптація європейського досвіду та дорожня карта для України. Агрохімія і ґрунтознавство, 100, 4-20. https://doi.org/10.31073/acss100-01