КИСЛОТНІСТЬ ҐРУНТУ ТА ПОТЕНЦІЙНА НІТРИФІКАЦІЙНА АКТИВНІСТЬ АГРОЕКОСИСТЕМ ПЕРЕДКАРПАТТЯ: МЕТОДИЧНИЙ ПІДХІД
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2026.02.318Ключові слова:
амонієокиснювальні археї, амонієокиснювальні бактерії, comammox Nitrospira, pH-H₂O, pH-KCl, потенційна нітрифікаціяАнотація
Мета роботи - узагальнити сучасні дані про зв’язок кислотності ґрунту з потенційною нітрифікаційною активністю та запропонувати методичну рамку планування її польово-лабораторного дослідження в агроекосистемах Передкарпаття. Стаття є наративним оглядом і методичним синтезом рецензованих праць 2021–2025 років, регіональних матеріалів щодо родючості ґрунтів та стандартів визначення pH і потенційної нітрифікації. До огляду включено 21 джерело; кількісного об’єднання ефектів не проводили. Узгоджено операційний зміст pH-H₂O, pH-KCl і польового електрохімічного сигналу. Показано, що значення pH залежить від екстрагенту та процедури, тому pH-H₂O і pH-KCl не можна вважати взаємозамінними. Польовий сенсор, сам по собі, не є лабораторним визначенням і має проходити незалежну валідацію за парними пробами. Реакція нітрифікувального угруповання на кислотність формується разом із доступністю амонію, вологою, температурою, аерацією, органічним вуглецем, гранулометричним складом і практиками удобрення. Порівняння чотирьох первинних досліджень показало, що висновки про роль AOA, AOB і comammox Nitrospira залежать від ґрунту, азотного режиму й показника (чисельності, функціонального внеску або швидкості); їх не можна переносити лише за подібністю pH чи копійністю amoA. Потенційну нітрифікаційну активність запропоновано трактувати як функціональний потенціал проби за стандартизованих умов інкубації, а не як виміряну швидкість процесу in situ. Для майбутнього регіонального дослідження обґрунтовано стратифікований просторовий відбір, пілотне визначення дисперсії, сезонні повтори та наперед задані подієві проби. Мінімальний набір передбачає лабораторні pH-H₂O і pH-KCl, потенційну нітрифікацію, NH₄⁺ і NO₃⁻, вологість і температуру; за наявності ресурсів його доповнюють органічним вуглецем, гранулометричним складом і молекулярними маркерами. Без даних про вуглець і гранулометричний склад скориговані оцінки не враховуватимуть їхнього можливого впливу. Сенсорний часовий ряд може допомагати визначати моменти додаткового пробовідбору, але лише після оцінювання похибки та відокремлення калібрувальних даних від даних незалежної валідації. Окремо наголошено на фіксації глибини відбору, збереженні проб і лабораторному протоколі, уникненні псевдореплікації та врахуванні повторюваних вимірювань. Кількість ділянок, критерії сенсорної події та статистичні взаємодії потрібно визначити до проведення основного аналізу. Запропонована система не містить первинних експериментальних результатів і не доводить причинного впливу кислотності. Її призначення - забезпечити коректне порівняння ділянок, прозоре врахування коваріатів і подальшу локальну перевірку гіпотез щодо кислотності та потенційної нітрифікації ґрунтів Передкарпаття.
Посилання
1. Cao, M., Li, Y., Zhang, Y., Yu, D., Uwiragiye, Y., Wang, J., Jing, H., Tang, Q., Qian, Y., Elrys, A. S., Cheng, Y., Cai, Z., Xu, M., & Müller, C. (2025). pH threshold in controlling dominant nitrification pathway in acidic soils. Agriculture, Ecosystems & Environment, 377, 109278. https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109278
2. Chen, C., Xiao, W., & Chen, H. Y. H. (2023). Mapping global soil acidification under N deposition. Global Change Biology, 29(16), 4652–4661. https://doi.org/10.1111/gcb.16813
3. Chisholm, C., Di, H., Cameron, K., Podolyan, A., Shen, J., Zhang, L., Sirisena, K., & Godsoe, W. (2024). Contrasting response of comammox Nitrospira, ammonia-oxidizing bacteria, and archaea to soil pH and nitrogen inputs. Science of the Total Environment, 924, 171627. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171627
4. Eldeeb, M. A., Dhamu, V. N., Paul, A., Muthukumar, S., & Prasad, S. (2023). Espial: Electrochemical soil pH sensor for in situ real-time monitoring. Micromachines, 14(12), 2188. https://doi.org/10.3390/mi14122188
5. Enesi, R. O., Dyck, M., Chang, S., Thilakarathna, M. S., Fan, X., Strelkov, S., & Gorim, L. Y. (2023). Liming remediates soil acidity and improves crop yield and profitability: A meta-analysis. Frontiers in Agronomy, 5, 1194896. https://doi.org/10.3389/fagro.2023.1194896
6. Hunchak, M. V., Palamarchuk, R. P., & Pasichniak, V. I. (2025). Stan rodiuchosti gruntiv peredhirskoi zony Chernivetskoi obl. [Soil fertility state of the foothill zone in Chernivtsi region]. Ahroekolohichnyi zhurnal, 2, 100–108. https://doi.org/10.33730/2077-4893.2.2025.333829 [in Ukrainian].
7. International Organization for Standardization. (2012). ISO 15685:2012 Soil quality. Determination of potential nitrification and inhibition of nitrification. Rapid test by ammonium oxidation. https://www.iso.org/standard/53530.html
8. International Organization for Standardization. (2021). ISO 10390:2021 Soil, treated biowaste and sludge. Determination of pH. https://www.iso.org/standard/75243.html
9. Kazemi, M., & Samavati, F. F. (2023). Automatic soil sampling site selection in management zones using a multi-objective optimization algorithm. Agriculture, 13(10), 1993. https://doi.org/10.3390/agriculture13101993
10. Kerry, R., Ingram, B., Oliver, M., & Frogbrook, Z. (2024a). Soil sampling and sensed ancillary data requirements for soil mapping in precision agriculture I: Delineation of management zones to determine zone averages of soil properties. Precision Agriculture, 25(3), 1181–1211. https://doi.org/10.1007/s11119-023-10107-8
11. Kerry, R., Ingram, B., Oliver, M., & Frogbrook, Z. (2024b). Soil sampling and sensed ancillary data requirements for soil mapping in precision agriculture II: Contour mapping of soil properties with sensed z-score data for comparison with management zone averages. Precision Agriculture, 25(3), 1212–1234. https://doi.org/10.1007/s11119-023-10108-7
12. Ni, G., Leung, P. M., Daebeler, A., Guo, J., Hu, S., Cook, P., Nicol, G. W., Daims, H., & Greening, C. (2023). Nitrification in acidic and alkaline environments. Essays in Biochemistry, 67(4), 753–768. https://doi.org/10.1042/EBC20220194
13. Rymar, B. I. (2025). Prospects of application of LoRaWAN technology in precision agriculture tasks in the Carpathian region. Biolohichni systemy, 17(1), 171–178. https://doi.org/10.31861/biosystems2025.01.171
14. Sakabe, K., Kan, T., & Onoe, H. (2024). Entirely biodegradable wireless pH sensor with split-ring resonators for soil pH monitoring. Advanced Materials Technologies, 9(13), 2400038. https://doi.org/10.1002/admt.202400038
15. Takamoto, A., Takahashi, T., & Togami, K. (2023). Estimation models from soil pH with a solid-to-liquid ratio of 1:2.5 to pH measured by other methods using soils in Japan. Soil Science and Plant Nutrition, 69(3), 190–198. https://doi.org/10.1080/00380768.2023.2190749
16. Tan, C., Yin, C., Zhang, L., Zeng, Y., Gubry-Rangin, C., Chen, H., Gao, Z., Peng, H., Li, T., & Liang, Y. (2024). Deciphering the functional importance of comammox vs. canonical ammonia oxidizers in nitrification and N₂O emissions in acidic agricultural soils. Soil Biology and Biochemistry, 193, 109415. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109415
17. Xie, J., Jiang, J., Lu, J., Dai, W., Guo, H., Chen, Y., Huang, R., Wang, Z., & Gao, M. (2025). Comammox and ammonia-oxidizing archaea dominated the nitrification under different nitrogen fertilizer levels in acid purple soil of Southwest China. Applied Soil Ecology, 207, 105941. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2025.105941
18. Zaitsev, Yu. O., Hunchak, M. V., & Romanova, S. A. (2022). Stan rodiuchosti gruntiv Chernivetskoi obl. [State of soil fertility in Chernivtsi region]. Ahroekolohichnyi zhurnal, 4, 66–75. https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2022.273250 [in Ukrainian].
19. Zamanian, K., Taghizadeh-Mehrjardi, R., Tao, J., Fan, L., Raza, S., Guggenberger, G., & Kuzyakov, Y. (2024). Acidification of European croplands by nitrogen fertilization: Consequences for carbonate losses, and soil health. Science of the Total Environment, 924, 171631. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171631
20. Zhang, S., Zhu, Q., de Vries, W., Ros, G. H., Chen, X., Muneer, M. A., Zhang, F., & Wu, L. (2023). Effects of soil amendments on soil acidity and crop yields in acidic soils: A world-wide meta-analysis. Journal of Environmental Management, 345, 118531. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118531
21. Zhong, Y., Yan, W., Canisares, L. P., Wang, S., & Brodie, E. L. (2023). Alterations in soil pH emerge as a key driver of the impact of global change on soil microbial nitrogen cycling: Evidence from a global meta-analysis. Global Ecology and Biogeography, 32(1), 145–165. https://doi.org/10.1111/geb.13616
