Почвенное здоровье (soil health): обзор концепции и методов мониторинга

Аннотация

Понятие «здоровье почвы» набрало значительную популярность в научной литературе как основная концепция для обеспечения устойчивости экосистем. Однако значение этого термина остается неоднозначным, а универсальные критерии оценки отсутствуют. Цель статьи — рассмотреть современные определения понятия «здоровье почвы», предлагаемые отечественными и зарубежными почвоведами, и дать обзор методов его оценки. Акцент сделан на показатели и системы мониторинга, претендующие на некоторую универсальность в индикации здоровья почв. Согласно европейской концепции, понятие «здоровье почвы» должно отражать широкое влияние почвенного покрова на экосистему, включая традиционно рассматриваемую способность производить урожай, обеспечение качества воды и воздуха, регулирование климата, сохранение биоразнообразия и обеспечение социальных и культурных экосистемных услуг. В 2021 году Евросоюз принимает стратегию почвенного развития, направленную на достижение здорового состояния всех почв ЕС к 2050 году. Юридически термин «здоровье почвы» должен закрепиться с принятием закона Soil Monitoring and Resilience Law, устанавливающего стандарты здоровья почв. Сотрудниками Корнелльского университета (США) предлагается схожая методика комплексной оценки почвенного здоровья, CASH. Обе системы — CASH и Soil Monitoring and Resilience Law — подробнее рассмотрены в статье. Помимо этого, продолжается поиск универсального индикатора здоровья почвы. В статье рассмотрены показатели содержания органического вещества, соотношения почвенного углерода к физической глине (SOC : Clay) и его альтернатив (Observed / Typical SOC ratio, SOC / SOCexp). Обзор литературы показывает, что целесообразность введения термина «здоровье почвы» весьма сомнительна. На практике под этим термином почти всегда понимается совокупность физических и химических свойств, потенциально влияющих на ее плодородие. А практики восстановления «здоровья почвы» сосредоточены, прежде всего, на поддержании её агрономических свойств. В этом плане показатели и методы оценки «здоровья почвы» мало отличаются от показателей и методов, принятых для оценки «качества почвы». Российские работы чаще исследуют фундаментальные аспекты устойчивости почвенных систем, акцентируясь на биологическом происхождении и биодинамической сути понятия «почва». Предлагаемые методы оценки соответственно основаны на микробиологических показателях: термодинамическая характеристика микробных систем, гетеротрофный параметр здоровья почвы, параметр самообеспечения биофильными элементами, показатели фитосанитарного состояния почвы, ферментативная активность. Рассмотренные индикаторы и системы мониторинга демонстрируют потенциал для комплексной диагностики состояния почв. Однако их универсальность ограничена вариабельностью почвенно-климатических условий и типов землепользования.

Литература

1.               Брескина Г.М., Масютенко Н.П., Чуян Н.А. Биопрепараты как средство восстановления здоровья черноземных почв // Вестн. Ульяновской гос-ой сельскохозяйственной академии. 2022. Т. 204, № 2(58). С. 25–31. https://doi.org/10.18286/1816-4501-2022-2-25-31

2.               Гордеева К.А., Кольцова Т.Г., Кулагина В.И. и др. Влияние различных систем земледелия на агрохимические и биохимические показатели серой лесной почвы // Российский журнал прикладной экологии. 2024. Т. 3, № 39. С. 34–38.

3.               Иванцова Е.А., Водолазко А.Н. Качество почв земель сельскохозяйственного назначения сухостепной почвенной зоны Волгоградской области // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2018. Т. 2, № 50. С. 1–8.

4.               Казеев К.Ш., Колесников С.И. Биодиагностика почв: методология и методы исследований. Ростов-на-Дону, 2012. 260 с.

5.               Кожевин П.А. Показатели почвенного «здоровья» в оценке почв (обзор) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2023. Т. 78, № 2. С. 16–25. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-2-16-25

6.               Кольцова Т.Г., Кулагина В.И., Сунгатуллина Л.М. и др. Оценка ферментативной активности серых лесных почв в органических и традиционных агроценозах Предкамья Республики Татарстан // Российский журнал прикладной экологии. 2022. Т. 3, № 31. С. 34–42.

7.               Кулагина В.И., Сунгатуллина Л.М., Рязанов С.С. и др. Информативность микробиологических и биохимических параметров для мониторинга почв при органическом земледелии // Региональные геосистемы. 2021. Т. 45, № 4. С. 459–470. https://doi.org/10.52575/2712-7443-2021-45-4-459-470

8.               Курманбаев А.А., Сундет Т.Р. Концепция почвенного здоровья и современные индикаторы здоровья почв // Почвоведение и агрохимия. 2024. Т. 2. С. 91–106. https://doi.org/10.51886/1999-740Х_2023_2_91

9.               Москвичев А.Ю., Карпова Т.Л., Константинова Т.В. и др. Фитосанитарный контроль растений: Учебное пособие. Волгоград, 2015. 132 с.

10.            Оленьев В.В., Грешневиков А.Н., Грачев В.А. и др. Проект Федерального закона № 83224-3. Об охране почв [Текст]. Парламент Российской Федерации, 2005.

11.            Семенов А.М., Семенов В.М., Ван Бругген А.Х.К. Диагностика здоровья и качества почвы // Агрохимия. 2011. Т. 12. С. 4–20.

12.            Семенов А.М., Глинушкин А.П., Соколов М.С. Здоровье почвенной экосистемы: от фундаментальной постановки к практическим решениям // Известия ТСХА. 2019. Т. 1. С. 5–18.

13.            Семенов А.М., Глинушкин А.П., Соколов М.С. Органическое земледелие и здоровье почвенной экосистемы // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30, № 8. С. 5–8.

14.            Смагин А.В. Физическое качество почв: подходы, модели, показатели, основные проблемы // Экологический вестник Северного Кавказа. 2020. Т. 16, № 3. С. 12–32.

15.            Соколов М.С., Марченко А.И., Санин С.С. и др. Здоровье почвы агроценозов как атрибут ее качества и устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам // Известия ТСХА. 2009. Т. 1. С. 13–22.

16.            Соколов М.С., Семенов А.М., Спиридонов Ю.Я. и др. Здоровая почва – условие устойчивости и развития агро- и социосфер (проблемно-аналитический обзор) // Известия РАН. Серия биологическая. 2020. Т. 1. С. 12–21. https://doi.org/10.31857/S0002332920010142

17.            Соколов М.С. Здоровье почвы – залог сохранения урожая и социального благополучия страны // Плодоводство и ягодоводство России. 2015. Т. 43. С. 184–190.

18.            Столбовой В.С., Гребенников А.М. Индикаторы качества почв пахотных угодий РФ // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2020. № 104. С. 31–67. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-104-31-67

19.            Стратегия развития производства органической продукции в Российской Федерации до 2030 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 4 июля 2023 г. № 1788-р. Правительство Российской Федерации, 2023.

20.            Сычев В.Г., Аристархов А.Н., Державин Л.М. и др. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения / Ред. Л.М. Державин, Д.С. Булгаков. М., 2003. 240 с.

21.            Торопова Е.Ю. Диагностика здоровья почвы // Защита и карантин растений. 2019. Т. 4. С. 19–22.

22.            Торопова Е.Ю., Кириченко А.А. Фитосанитарный экологический мониторинг: Метод. указания к лаб.-практ. занятиям и контрольной работе. Новосибирск, 2012. 38 с.

23.            Хазиев Ф.Х. Экологические связи ферментативной активности почв // Экобиотех. 2018. Т. 1, № 2. С. 80–92. https://doi.org/10.31163/2618-964X-2018-1-2-80-92

24.            Яковлев А.С., Евдокимова М.В., Терехова В.А. и др. Перспективы экологической оценки и нормирования качества почв и земель и управления их качеством // Вестн. Моск. ун-та. Сер.17. Почвоведение. 2023. Т. 78, № 4. С. 55–62. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-4-55-62

25.            Annexes to the Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council on Soil Monitoring and Resilience (Soil Monitoring Law). European Commission, 2023. 16 p.

26.            Annual European Union Greenhouse Gas Inventory 1990–2022 and Inventory Document 2024. EEA/PUBL/2024/046. European Environment Agency, 2024. 556 p.

27.            Baveye P.C. Soil health at a crossroad // Soil Use and Management. 2021. Vol. 37, No. 2. P. 215–219. https://doi.org/10.1111/sum.12703

28.            Begill N., Don A., Poeplau C. No detectable upper limit of mineral‐associated organic carbon in temperate agricultural soils // Global Change Biology. 2023. Vol. 29, No. 16. P. 4662–4669. https://doi.org/10.1111/gcb.16804

29.            Bonfante A., Basile A., Bouma J. Targeting the soil quality and soil health concepts when aiming for the United Nations Sustainable Development Goals and the EU Green Deal // SOIL. 2020. Vol. 6, No. 2. P. 453–466. https://doi.org/10.5194/soil-6-453-2020

30.            Cardoso E.J.B.N., Vasconcellos R.L.F., Bini D. et al. Soil health: looking for suitable indicators. What should be considered to assess the effects of use and management on soil health? // Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.). 2013. Vol. 70, No. 4. P. 274–289. https://doi.org/10.1590/S0103-90162013000400009

31.            Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. EU Soil Strategy for 2030. Reaping the benefits of healthy soils for people, food, nature and climate. European Commission, 2021.

32.            Desertification and Land Degradation [Электронный ресурс]. 2025. URL: https://www.fao.org/in-action/action-against-desertification/overview/desertification-and-land-degra... (дата обращения: 27.02.2025).

33.            Dexter A.R., Richard G., Arrouays D. et al. Complexed organic matter controls soil physical properties // Geoderma. 2008. Vol. 144, No. 3–4. P. 620–627. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2008.01.022

34.            Feeney C.J., Bentley L., De Rosa D. et al. Benchmarking soil organic carbon (SOC) concentration provides more robust soil health assessment than the SOC/clay ratio at European scale // Science of the Total Environment. 2024. Vol. 951. P. 175642. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175642

35.            Fine A.K., Van Es H.M., Schindelbeck R.R. Statistics, scoring functions, and regional analysis of a Comprehensive Soil Health Database // Soil Sci. Soc. Am. J. 2017. Vol. 81, No. 3. P. 589–601. https://doi.org/10.2136/sssaj2016.09.0286

36.            Garg A., Kwakye S., Cates A. et al. Integrated soil health management influences soil properties: Insights from a US Midwest study // Geoderma. 2025. Vol. 455. P. 117214. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117214

37.            Global Soil Partnership [Электронный ресурс]. 2025. URL: https://www.fao.org/global-soil-partnership/about/why-the-partnership/en/ (дата обращения: 27.02.2025).

38.            Global Soil Partnership. Action Framework 2022-2030. FAO, Rome, 2022.

39.            Hassink J. The capacity of soils to preserve organic C and N by their association with clay and silt particles // Plant and Soil. 1997. Vol. 191, No. 1. P. 77–87. https://doi.org/10.1023/A:1004213929699

40.            Hatano R., Mukumbuta I., Shimizu M. Soil Health Intensification through Strengthening Soil Structure Improves Soil Carbon Sequestration // Agriculture. 2024. Vol. 14, No. 8. P. 1290. https://doi.org/10.3390/agriculture14081290

41.            Janzen H.H., Janzen D.W., Gregorich E.G. The ‘soil health’ metaphor: Illuminating or illusory? // Soil Biology and Biochemistry. 2021. Vol. 159. P. 108167. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2021.108167

42.            Johannes A., Matter A., Schulin R. et al. Optimal organic carbon values for soil structure quality of arable soils. Does clay content matter? // Geoderma. 2017. Vol. 302. P. 14–21. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.04.021

43.            Hu Y., Cross A., Shen Z. et al. On soil health and the pivotal role of proximal sensing // EGUsphere. 2025. https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-3939

44.            Karlen D.L., Andrews S.S., Doran J.W. Soil quality: Current concepts and applications // Advances in Agronomy. Elsevier, 2001. Vol. 74. P. 1–40. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(01)74029-1. ISBN: 978-0-12-000792-9

45.            Lehmann J., Bossio D.A., Kögel-Knabner I. et al. The concept and future prospects of soil health // Nat. Rev. Earth Environ. 2020. Vol. 1, No. 10. P. 544–553. https://doi.org/10.1038/s43017-020-0080-8

46.            Loveland P., Webb J. Is there a critical level of organic matter in the agricultural soils of temperate regions: a review // Soil and Tillage Research. 2003. Vol. 70, No. 1. P. 1–18. https://doi.org/10.1016/S0167-1987(02)00139-3

47.            Mäkipää R., Menichetti L., Martínez-García E. et al. Is the organic carbon-to-clay ratio a reliable indicator of soil health? // Geoderma. 2024. Vol. 444. P. 116862. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116862

48.            Moebius-Clune B.N., Moebius-Clune D.J., Gugino B.K. et al. Comprehensive Assessment of Soil Health: The Cornell Framework manual. 3rd ed. Ithaca, New York: Cornell University, 2016. 124 p.

49.            Oldfield E.E., Wood S.A., Palm C.A., et al. How much SOM is needed for sustainable agriculture? // Front. Ecol. Environ. 2015. Vol. 13, No. 10. P. 527–527. https://doi.org/10.1890/1540-9295-13.10.527

50.            Opinion of the European Economic and Social Committee on the proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council on Soil Monitoring and Resilience (Soil Monitoring Law) (COM(2023) 416 final — 2023/0232 (COD)) (Текст). Official Journal of the European Union, 2024.

51.            Panagos P., Montanarella L., Barbero M. et al. Soil priorities in the European Union // Geoderma Regional. 2022. Vol. 29. P. e00510. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2022.e00510

52.            Pellant M., Shaver P.L., Pyke D.A. et al. Interpreting Indicators of Rangeland Health. Technical Reference 1734-6, Version 5. Denver, CO: U.S. Department of the Interior, Bureau of Land Management, National Operations Center, 2020. 186 p.

53.            Pieper S., Frauenstein J., Ginzky H. et al. The upcoming European Soil Health Law – chances and challenges for an effective soil protection. Scientific opinion paper (Текст). German Environment Agency, 2023. 37 p.

54.            Poeplau C., Don A. A simple soil organic carbon level metric beyond the organic carbon‐to‐clay ratio // Soil Use and Management. 2023. Vol. 39, No. 3. P. 1057–1067. https://doi.org/10.1111/sum.12921

55.            Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council on Soil Monitoring and Resilence (Soil Monitoring Law) (Текст). European Commission, 2023. 22 p.

56.            Proposal for a Regulation of the European Parliament and of the Council on nature restoration [Текст]. European Commission, 2022. 79 p.

57.            Prout J.M., Shepherd K.D., McGrath S.P. et al. What is a good level of soil organic matter? An index based on organic carbon to clay ratio // Eur. J. Soil Sci. 2021. Vol. 72, No. 6. P. 2493–2503. https://doi.org/10.1111/ejss.13012

58.            Pulido‐Moncada M., Thorsøe M.H., Miranda‐Vélez J.F. et al. Soil health and challenges to sustainable soil management in Denmark: Stakeholder Perceptions // Eur. J. Soil Sci. 2025. Vol. 76, No. 1. P. e70038. https://doi.org/10.1111/ejss.70038

59.            Smith C.W. Effects of Implementation of Soil Health Management Practices on Infiltation, Saturated Hydraulic Conductivity (Ksat), and Runoff. Review of the Literature Posted to the NRCS Soil Health Literature Review Library as of January 2015. USDA, Natural Resources Conservation Service, National Soil Survey Center, 2016. 38 p.

60.            Soil Health. USDA Natural Resources Conservation Service [Электронный ресурс]. 2012. URL: https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/soils/health/ (дата обращения: 11.03.2025).

61.            Wenzel W.W., Golestanifard A., Duboc O. SOC: clay ratio: A mechanistically-sound, universal soil health indicator across ecological zones and land use categories? // Geoderma. 2024. Vol. 452. P. 117080. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.117080

62.            Xing Y., Wang X., Mustafa A. Exploring the link between soil health and crop productivity // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2025. Vol. 289. P. 117703. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2025.117703

63.            Zamanian K., Taghizadeh-Mehrjardi R., Tao J. et al. Acidification of European croplands by nitrogen fertilization: Consequences for carbonate losses, and soil health // Science of the Total Environment. 2024. Vol. 924. P. 171631. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171631