Біологічні системи: теорія та інновації

Методичні підходи до оцінювання антропогенного впливу на агроценози

Олена Наумовська, Євгеній Бережняк, Денис Апонюк
Завантажити статтю
Анотація

Актуальність дослідження зумовлена посиленнями антропогенного впливу на агроценози через інтенсифікацію землеробства, хімічні навантаження та просторові трансформації землекористування, що одночасно змінює ґрунтові процеси, структуру супутньої рослинності й функціонування біоти. Мета роботи полягала в систематизації та зіставленні сучасних методичних підходів до оцінювання антропогенного навантаження на агроценози в логіці «тиски – стан – наслідки». Виконано тематичний синтез публікацій 2019-2025 років із відбором джерел, що містили чіткі індикатори та правила їх обчислення; узагальнення здійснено за блоками ґрунт – біота – рослинність – геопросторові інструменти. Показано, що найбільш відтворювані оцінки забезпечувало комбінування фізичних, хімічних і біологічних показників ґрунту, оскільки одновимірні метрики втрачали чутливість до управлінських тисків і не відображали системних змін. Встановлено, що біоіндикація на основі ферментативної активності, мікробних процесів і реакцій ґрунтової фауни була придатною для раннього виявлення деградаційних зрушень і токсикологічних ризиків до появи стійких змін у фізико-хімічних властивостях. Підтверджено, що рослинні індекси різноманіття та домінування разом із функціональними індикаторами фіксували селективний тиск інтенсифікації та гербіцидних режимів, відображаючи спрощення угруповань і зміщення видового складу. Обґрунтовано, що геоінформаційні системи та дистанційне зондування Землі підвищували порівнюваність оцінок через просторово-часове масштабування, виявлення внутрішньопольової неоднорідності й картування зон ризику. Визначено, що інтегральні індекси підсилювали зіставність між територіями, але потребували узгодження напрямів інтерпретації показників, прозорого зважування та врахування невизначеності. Висновки підтвердили, що інтегрований підхід, що поєднував ґрунтові, біотичні, рослинні та геопросторові індикатори, був найбільш придатним для моніторингу, порівняння територій і підтримки управлінських рішень щодо мінімізації негативного впливу агровиробництва на довкілля

Ключові слова

інтенсифікація; здоров’я ґрунту; біоіндикація; ландшафтна гетерогенність; дистанційне зондування

ЦИТУВАТИ
Naumovska, O., Berezhniak, Ye., & Aponiuk, D. (2026). Methodological approaches to assessing anthropogenic impact on agrocenoses. Biological Systems: Theory and Innovation, 17(1), 36-51. https://doi.org/10.31548/biologiya/1.2026.36
Використані джерела
  1. Adetunji, A.T., Ncube, B., Mulidzi, R., & Lewu, F.B. (2020). Potential use of soil enzymes as soil quality indicators in agriculture. In S.K. Nayak & B.B. Mishra (Eds.), Frontiers in soil and environmental microbiology (pp. 57-64). Boca Raton: CRC Press.
  2. Amin, E., Belda, S., Pipia, L., Szantoi, Z., El Baroudy, A., Moreno, J., & Verrelst, J. (2022). Multi-season phenology mapping of Nile Delta croplands using time series of Sentinel-2 and Landsat 8 green LAI. Remote Sensing, 14(8), article number 1812. doi: 10.3390/rs14081812.
  3. Beyene, M.S., et al. (2025). The impacts of multiple anthropogenic environmental drivers on plant–soil feedbacks: A systematic review protocol. Ecological Solutions and Evidence, 6(1), e70009. doi: 10.1002/2688-8319.70009.
  4. Bhaduri, A., Iftekhar, S., & Estifanos, T. (2022). Development of a methodological framework for the State of Land and Water Resources 2021: Driving force-pressure-state-impact-response Framework for land, soil and water resources for agriculture. Rome: FAO. doi: 10.4060/cc0904en.
  5. Bonilla-Valencia, L., Espinosa-Garcia, F.J., Gonzalez, E.J., Lindig-Cisneros, R., Martinez-Orea, Y., Vega-Pena, E.V., & Castillo-Argüero, S. (2020). Functional indicators to explain the anthropic effects on community plant composition changes: The case of a temperate forest in Mexico. Ecological Indicators, 116, article number 106515. doi: 10.1016/j.ecolind.2020.106515.
  6. Brown, M.E., Carcedo, A.J., Eggen, M., Grace, K.L., Neff, J., & Ciampitti, I.A. (2023). Integrated modeling framework for sustainable agricultural intensification. Frontiers in Sustainable Food Systems, 6, article number 1039962. doi: 10.3389/fsufs.2022.1039962.
  7. Chen, Y., Kipkulei, H.K., Xie, Z., & Sieber, S. (2024). Assessment of agricultural sustainability performance in Dali Prefecture, China using the DPSIR Model. International Journal of Agricultural Sustainability, 22(1), article number 2401201. doi: 10.1080/14735903.2024.2401201.
  8. Clay, N., Garnett, T., & Lorimer, J. (2020). Dairy intensification: Drivers, impacts and alternatives. Ambio, 49, 35-48. doi: 10.1007/s13280-019-01177-y.
  9. Congreves, K.A., & Wu, Q. (2024). Using soil classification to improve interpretation of biological soil health indicators. Geoderma, 451, article number 117085. doi: 10.1016/j.geoderma.2024.117085.
  10. Derrouch, D., Dessaint, F., Fried, G., & Chauvel, B. (2021). Weed community diversity in conservation agriculture: Post-adoption changes. Agriculture, Ecosystems & Environment, 312, article number 107351. doi: 10.1016/j.agee.2021.107351.
  11. Dhiman, V., & Pant, D. (2022). Bioindication and biomarker responses of earthworms: A tool for soil pollution assessment. In J.A. Malik (Ed.), Advances in bioremediation and phytoremediation for sustainable soil management: Principles, monitoring and remediation (pp. 365-378). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-89984-4_23.
  12. Directive (EU) 2025/2360 of the European Parliament and of the Council on soil monitoring and resilience (Soil Monitoring Law). (2025, November). Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2025/2360/oj/eng?utm.
  13. Duan, P., Wang, W., Li, F., Yan, C., Li, W., Peng, T., Li, X., Yi, W., Song, B., & Zeng, Z. (2025). Assessing soil health of pesticide-polluted land with earthworms: A review. Environmental Monitoring and Assessment, 197, article number 1164. doi: 10.1007/s10661-025-14616-z.
  14. Eurostat. (n.d.). Harmonised risk indicator 1 for pesticides by categorisation of active substances (aei_hri). Retrieved from https://ec.europa.eu/eurostat/cache/metadata/fr/aei_hri_esms.htm?utm.
  15. Ghosh, A., Singh, A.B., Kumar, R.V., Manna, M.C., Bhattacharyya, R., Rahman, M.M., Sharma, P., Rajput, P.S., & Misra, S. (2020). Soil enzymes and microbial elemental stoichiometry as bio-indicators of soil quality in diverse cropping systems and nutrient management practices of Indian Vertisols. Applied Soil Ecology, 145, article number 103304. doi: 10.1016/j.apsoil.2019.06.007.
  16. Gorain, B., & Paul, S. (2021). Biological indicators for monitoring soil quality under different land use systems. In A. Rakshit, M. Parihar, B. Sarkar, H.B. Singh & L.F. Fraceto (Eds.), Bioremediation science (pp. 121-137). Boca Raton: CRC Press.
  17. Guo, M. (2021). Soil health assessment and management: Recent development in science and practices. Soil Systems, 5(4), article number 61. doi: 10.3390/soilsystems5040061.
  18. Lee, S.H., Kim, M.S., Kim, J.G., & Kim, S.O. (2020). Use of soil enzymes as indicators for contaminated soil monitoring and sustainable management. Sustainability, 12(19), article number 8209. doi: 10.3390/su12198209.
  19. Li, X. (2025). Construction and application of farmland soil health indicator system and evaluation method under long-term fertilization in typical agricultural areas. (Doctoral thesis, ORBi-University of Liège, Liège, Belgium).
  20. Lishchuk, A., Parfenyk, A., Horodyska, I., Boroday, V., Ternovyi, Y., & Tymoshenko, L. (2023a). Environmental risks of the pesticide use in agrocenoses and their management. Journal of Ecological Engineering, 24(3), 199-212. doi: 10.12911/22998993/158537.
  21. Lishchuk, A., Parfenyk, A., Horodyska, І., Boroday, V., Khitrenko, T., & Tymoshenko, L. (2023b). Bioindication for detecting environmental risks in agrocenoses contaminated with heavy metals. Journal of Ecological Engineering, 24(8), 175-182. doi: 10.12911/22998993/166395.
  22. Misra, G., Cawkwell, F., & Wingler, A. (2020). Status of phenological research using Sentinel-2 data: A review. Remote Sensing, 12(17), article number 2760. doi: 10.3390/rs12172760.
  23. Moss, E.D., Evans, D.M., & Atkins, J.P. (2021). Investigating the impacts of climate change on ecosystem services in UK agro-ecosystems: An application of the DPSIR framework. Land Use Policy, 105, article number 105394. doi: 10.1016/j.landusepol.2021.105394.
  24. Omer, E., Szlatenyi, D., Csenki, S., Alrwashdeh, J., Czako, I., & Láng, V. (2024). Farming practice variability and its implications for soil health in agriculture: A review. Agriculture, 14(12), 2114. doi: 10.3390/agriculture14122114.
  25. Pysarenko, P.V., Samoilik, M.S., Dychenko, O.Yu., Tsova, Yu.A., & Nimets, K.P. (2022). Ecotoxicological assessment of the impact of municipal solid waste landfills on adjacent agrocenoses. Scientific Progress & Innovations, 2(2), 149-156. doi: 10.31210/visnyk2022.02.18.
  26. Qi, Y., Li, J., Guan, X., Yan, B., Fu, G., He, J., Du, L., Zhao, C., & Zhang, D. (2020). Effects of herbicides on non-target plant species diversity and the community composition of fallow fields in northern China. Scientific Reports, 10, article number 9967. doi: 10.1038/s41598-020-67025-2.
  27. Rendon, P., Steinhoff-Knopp, B., Saggau, P., & Burkhard, B. (2020). Assessment of the relationships between agroecosystem condition and the ecosystem service soil erosion regulation in Northern Germany. PloS One, 15(12), article number e0234288. doi: 10.1371/journal.pone.0234288.
  28. Sawicka, B., Krochmal-Marczak, B., Barbaś, P., Pszczółkowski, P., & Ćwintal, M. (2020). Biodiversity of weeds in fields of grain in South-Eastern Poland. Agriculture, 10(12), article number 589. doi: 10.3390/agriculture10120589.
  29. Seidl, N.P., & Golobič, M. (2020). Quantitative assessment of agricultural landscape heterogeneity. Ecological Indicators, 112, article number 106115. doi: 10.1016/j.ecolind.2020.106115.
  30. Sentinels for Common Agriculture Policy (Sen4CAP). (2017). Retrieved from https://www.copernicus.eu/en/sentinels-common-agriculture-policy.
  31. Si, Y., Salem, Z., & AboElsoud, M.E. (2025). Linking soil, land, and climate: Strategies for sustainable agriculture and ecosystem stability. Land Degradation & Development, 1-14. doi: 10.1002/ldr.70294.
  32. Skrajna, T. (2020). Impact of agriculture intensification on the floristic diversity of the forest-field ecotone. Polish Journal of Ecology, 68(1), 47-66. doi: 10.3161/15052249PJE2020.68.1.005.
  33. Špulerová, J., Izakovičová, Z., Vlachovičová, M., & Černecký, J. (2022). Natural or semi-natural landscape features as indicator of biocultural value: Observations from Slovakia. Human Ecology, 50, 531-543. doi: 10.1007/s10745-022-00316-6.
  34. Statuto, D., Cillis, G., & Picuno, P. (2019). GIS-based analysis of temporal evolution of rural landscape: A case study in Southern Italy. Natural Resources Research, 28, 61-75. doi: 10.1007/s11053-018-9402-7.
  35. Tarvainen, T., Reichel, S., Müller, I., Jordan, I., Hube, D., Eurola, M., & Loukola-Ruskeeniemi, K. (2020). Arsenic in agro-ecosystems under anthropogenic pressure in Germany and France compared to a geogenic As region in Finland. Journal of Geochemical Exploration, 217, article number 106606. doi: 10.1016/j.gexplo.2020.106606.
  36. Troian, A., Gomes, M.C., Tiecher, T., Berbel, J., & Gutiérrez-Martín, C. (2021). The drivers-pressures-state-impact-response model to structure cause-effect relationships between agriculture and aquatic ecosystems. Sustainability, 13(16), article number 9365. doi: 10.3390/su13169365.
  37. Wang, S. (2021). Agrobiodiversity and agroecosystem stability. In C.D. Caldwell & S. Wang (Eds.), Introduction to agroecology (pp. 137-154). Singapore: Springer. doi: 10.1007/978-981-15-8836-5_10.
  38. Watson, S.C., Newton, A.C., Ridding, L.E., Evans, P.M., Brand, S., McCracken, M., Gosal, A.S., & Bullock, J.M. (2021). Does agricultural intensification cause tipping points in ecosystem services? Landscape Ecology, 36, 3473-3491. doi: 10.1007/s10980-021-01321-8.