Роль відновлення деградованих ґрунтів у забезпеченні продовольчої безпеки в агропромисловому комплексі
Анотація
Дослідження присвячено аналізу стану деградованих ґрунтів в Україні, їхньому впливу на продуктивність сільського господарства та визначенню ефективних підходів до відновлення земель для забезпечення продовольчої безпеки. У роботі використано комплексний підхід, включаючи аналіз наукових і офіційних джерел, картографічну оцінку просторового розподілу деградованих земель, економічну оцінку втрат врожайності з використанням формул, а також дослідження інноваційних методів відновлення ґрунтів, таких як біочар, мульчування та мікробіологічні добрива. Результати моделювалися у програмі Excel, що дозволило оцінити вплив інновацій на продуктивність і рентабельність фермерських господарств. Результати показали, що понад 40 % орних земель України перебувають у стані деградації: водна ерозія вражає 25- 30 % площ, найбільше у північних і західних регіонах, вітрова ерозія охоплює 10-15 % у степовій зоні, а втрати гумусу зафіксовано на 35 % земель, особливо в центральній частині. Забруднення важкими металами в промислових регіонах робить частину ґрунтів непридатною для використання. Економічні наслідки деградації включають зниження врожайності пшениці, кукурудзи та соняшника на 20-30 %, збільшення витрат на добрива до 1800 гривень на гектар і загальні втрати, що досягають 15 мільярдів гривень щорічно. Інноваційні підходи до відновлення, такі як біочар, мульчування, сидерати й мікробіологічні добрива, показали високу ефективність, забезпечуючи підвищення врожайності на 15-25 % у перші п’ять років, зменшення застосування хімічних добрив на 15-30 % і значне поліпшення екологічного стану земель. Застосування біочару в зонах дефіциту органічних речовин дозволило збільшити гумус до 12 %, тоді як мульчування скоротило втрати вологи на 20 %, зробивши поливи більш ефективними. Мікробіологічні добрива дали змогу значно знизити рівень забруднення ґрунтів. Отримані результати підтверджують, що впровадження регіонально адаптованих методик відновлення сприяє зниженню деградаційних процесів і стабілізації агроекосистем. Це створює основу для забезпечення продовольчої безпеки України. Дослідження також акцентує увагу на необхідності вдосконалення моніторингових систем для оперативного виявлення деградованих територій і розробки довгострокових стратегій управління ґрунтовими ресурсами
Ключові слова
земельні ресурси; гумус; родючий шар; сільськогосподарське виробництво; сидерація; мульчування
[1] Baude, M., Meyer, B.C., & Schindewolf, M. (2019). Land use change in an agricultural landscape causing degradation of soil-based ecosystem services. The Science of the Total Environment, 659, 1526-1536. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.455.
[2] Bolling, J.D., & Walker, L.R. (2000). Plant and soil recovery along a series of abandoned desert roads. Journal of Arid Environments, 46(1), 1-24. doi: 10.1006/jare.2000.0651.
[3] Bеrezhniak, E., Naumovska, O., & Bеrezhniak, М. (2022). Degradation processes in the soils of Ukraine and their negative consequences for the environment. Biological Systems: Theory and Innovation, 13(3-4), 96-109. doi: 10.31548/biologiya13(3-4).2022.014.
[4] Drobitko, A., & Alakbarov, A. (2023). Soil restoration after mine clearance. International Journal of Environmental Studies, 80(2), 394-398. doi: 10.1080/00207233.2023.2177416.
[5] El-Ramady, H., Törős, G., Badgar, K., Llanaj, X., Hajdú, P., El-Mahrouk, M.E., & Prokisch, J. (2022). A comparative photographic review on higher plants and macro-fungi: A soil restoration for sustainable production of food and energy. Sustainability, 14(12), article number 7104. doi: 10.3390/su14127104.
[6] Environmental passport of the Kyiv region. (2022). Retrieved from https://mepr.gov.ua/wp-content/ uploads/2023/04/Ekologichnyj-pasport-Kyyivska-oblast.pdf.
[7] Eswaran, H., Lal, R., & Reich, P.F. (2019). Land degradation: An overview. In Response to land degradation (pp. 20-35). Boca Raton: CRC Press. doi: 10.1201/9780429187957.
[8] FAO Soils Portal. (2025). Retrieved from https://www.fao.org/soils-portal/en/.
[9] Ferreira, C.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, article number 150106. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.150106.
[10] Frouz, J. (2021). Soil recovery and reclamation of mined lands. In Soils and landscape restoration (pp. 161-191). Cambridge: Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-12-813193-0.00006-0.
[11] Gorgots, A.O. (2023). Structural components of land use system restoration in Ukraine. Retrieved from https://krs. chmnu.edu.ua/jspui/handle/123456789/2758.
[12] Goutal, N., Boivin, P., & Ranger, J. (2012). Assessment of the natural recovery rate of soil specific volume following forest soil compaction. Soil Science Society of America Journal, 76(4), 1426-1435. doi: 10.2136/sssaj2011.0402.
[13] Guedes, R.S., Ramos, S.J., Gastauer, M., Júnior, C.F.C., Martins, G.C., da Rocha Nascimento Júnior, W., & Siqueira, J.O. (2021). Challenges and potential approaches for soil recovery in iron open pit mines and waste piles. Environmental Earth Sciences, 80, article number 640. doi: 10.1007/s12665-021-09926-7.
[14] Gusarova, A. (2024). We are losing them: Ukraine’s soils are getting poorer and degraded. Retrieved from https:// superagronom.com/articles/727-mi-yih-vtrachayemo-grunti-ukrayini-bidniyut-i-degraduyut.
[15] Hossain, A., Krupnik, T.J., Timsina, J., Mahboob, M.G., Chaki, A.K., Farooq, M., & Hasanuzzaman, M. (2020). Agricultural land degradation: Processes and problems undermining future food security. In Environment, climate, plant and vegetation growth (pp. 17-61). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-49732-3_2.
[16] Indraratne, S.P., Hao, X., Chang, C., & Godlinski, F. (2009). Rate of soil recovery following termination of longterm cattle manure applications. Geoderma, 150(3-4), 415-423. doi: 10.1016/j.geoderma.2009.03.002.
[17] Jin, Q., Wang, C., Sardans, J., Vancov, T., Fang, Y., Wu, L., & Wang, W. (2022). Effect of soil degradation on the carbon concentration and retention of nitrogen and phosphorus across Chinese rice paddy fields. Catena, 209, article number 105810. doi: 10.1016/j.catena.2021.105810.
[18] Jinger, D., Kaushal, R., Kumar, R., Paramesh, V., Verma, A., Shukla, M., & Kumawat, S. (2023). Degraded land rehabilitation through agroforestry in India: Achievements, current understanding, and future prospectives. Frontiers in Ecology and Evolution, 11, article number 1088796. doi: 10.3389/fevo.2023.1088796.
[19] Kopittke, P.M., Menzies, N.W., Wang, P., McKenna, B.A., & Lombi, E. (2019). Soil and the intensification of agriculture for global food security. Environment International, 132, article number 105078. doi: 10.1016/j. envint.2019.105078.
[20] Kramer, I., & Mau, Y. (2020). Soil degradation risks assessed by the SOTE model for salinity and sodicity. Water Resources Research, 56(10), article number e2020WR027456. doi: 10.1029/2020WR027456.
[21] Kumar, S., & Murugesan, K. (2022). Experimental study of heat extraction and soil recovery during space heating application using ground source heat pump system. Journal of Thermal Science and Engineering Applications, 14(11), article number 111004. doi: 10.1115/1.4054449.
[22] Lorenz, K., Lal, R., & Ehlers, K. (2019). Soil organic carbon stock as an indicator for monitoring land and soil degradation in relation to United Nations’ Sustainable Development Goals. Land Degradation and Development, 30(7), 824-838. doi: 10.1002/ldr.3270.
[23] Melnychenko, V. (2024). Phytoremediation of soils contaminated as a result of military and anthropogenic impact. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 20(4),72-84. doi: 10.31548/dopovidi/3.2024.72.
[24] Mendoza-Vega, J., Ku-Quej, V.M., Messing, I., & Pérez-Jiménez, J.C. (2020). Effects of native tree planting on soil recovery in tropical montane cloud forests. Forest Science, 66(6), 700-711. doi: 10.1093/forsci/fxaa019.
[25] Midler, E. (2022). Environmental degradation: Impacts on agricultural production. Institute for European Environmental Policy. Retrieved from https://ieep.eu/wp-content/uploads/2022/12/Policy-brief_Environmentaldegradation.-Impacts-on-agricultural-production_IEEP-2022.pdf.
[26] Olshanska, O., Bebko, S., & Budiakova, O. (2022). Solving the food crisis in the context of developing the bioeconomy of the agro-industrial complex of Ukraine. Economics, Finance and Management Review, 4(12), 1832. doi: 10.36690/2674-5208-2022-4-18.
[27] Onopriienko, D., Makarova, T., Tkachuk, A., Hapich, H., & Roubík, H. (2023). Prevention of degradation processes of soils irrigated with mineralized water through plastering. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(2), 9-20. doi: 10.56407/bs.agrarian/2.2023.09.
[28] Pereira, P., Muñoz-Rojas, M., Bogunovic, I., & Zhao, W. (2023). Impact of agriculture on soil degradation II: A European perspective. Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-32052-1.
[29] Petrychenko, V.F., Lykhochvor, V.V., & Korniychuk, O.V. (1970). Substantiation of the causes of soil degradation and desertification in Ukraine. Feeds and Feed Production, 90, 10-20. doi: 10.31073/kormovyrobnytstvo202090-01.
[30] Pichura, V., Potravka, L., Domaratskiy, Y., & Drobitko, A. (2024). Water balance of winter wheat following different precursors on the Ukrainian steppe. International Journal of Environmental Studies, 81(1), 324-341. doi: 10.1080/00207233.2024.2314891.
[31] Popovych, О, Stepanenko, T., Didukh, S., Odnorog, M., & Krasnoselska, A. (2023). Economic and ecological issues of agro-industrial development. Revista Electrónica De Investigación En Ciencias Económicas, 11(21), 1-18. doi: 10.5377/reice.v11i21.16516.
[32] Purchase prices. (2025). Retrieved from https://www.nibulon.com/zakupivelni-tsiny-na-zernovi-kultury/.
[33] Soil erosion in Ukraine. (2025). Retrieved from https://superagronom.com/karty/erodovanist-gruntiv-ukrainy.
[34] Statistics Ukraine “Plant Growing in Ukraine”. (2022). Retrieved from https://ukrstat.gov.ua/druk/publicat/ kat_u/2022/zb/05/zb_rosl_2021.pdf.
[35] The State Statistics Service summed up the results of the 2023 harvest. (2024). Retrieved from https:// agroportal.ua/news/rastenievodstvo/derzhstat-pidbiv-pidsumki-urozhayu-2023.
[36] Ukrainian development for soil restoration reaches the final of the innovation competition. (2024). Retrieved from https://agroportal.ua/news/ukraina/ukrajinska-rozrobka-dlya-vidnovlennya-gruntiv-viyshla-u-finalkonkursu-innovaciy.
[37] Vitvitskyi, S.V., Bulyhin, S.Y., Tonkha, O.L., & Bulanyi, O.V. (2019). Soil quality monitoring. Retrieved from http:// dglib.nubip.edu.ua/jspui/handle/123456789/6189.
[38] Voitseshchuk, O.V. (2024). Scientific and methodological principles of rational use of agricultural land. Retrieved from http://repository.lnau.edu.ua:8080/jspui/handle/123456789/1348.
[39] Wang, J., Zhen, J., Hu, W., Chen, S., Lizaga, I., Zeraatpisheh, M., & Yang, X. (2023). Remote sensing of soil degradation: Progress and perspective. International Soil and Water Conservation Research, 11(3), 429-454. doi: 10.1016/j.iswcr.2023.03.002.
[40] Xue, Y., Liu, J., Liang, X., Wang, S., & Ma, Z. (2022). Ecological risk assessment of soil and water loss by thermal enhanced methane recovery: Numerical study using two-phase flow simulation. Journal of Cleaner Production, 334, article number 130183. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.130183.
[41] Zorin, D. (2024). Assessment of the ecological status of soil cover and design of environmental monitoring in the Ivano-Frankivsk urban community. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 15(1), 39-52. doi: 10.69628/ esbur/1.2024.39.
[42] Zymaroieva, A., Zhukov, O., Fedoniuk, T., Pinkina, T., Hurelia, V. (2021). The relationship between landscape diversity and crops productivity: Landscape scale study. Journal of Landscape Ecology (Czech Republic), 14(1), 39-58. doi: 10.2478/jlecol-2021-0003.