Dirvožemis yra iš esmės neatsinaujinantis resursas su aukštu degradacijos ir labai žemu regeneracijos laipsniu. Jo kokybė ir tvarumas priklauso nuo trijų pagrindinių veiksnių: dirvožemio savybių, aplinkos ir dirvožemio naudojimo. Šie veiksniai tarpusavyje susisieja ir vienas kitą veikia.

Taigi, dirvožemis yra dinamiškas kūnas, su nepaliaujamai jame vykstančiais procesais. Pripažįstama, kad kaip oro ar vandens kokybė, taip ir dirvožemio kokybė lemia agroekosistemos produktyvumą, sveikatingumą ir kitas ekosistemas, su kuriomis pastaroji sąveikauja.

Svarbiausi dirvožemio kokybę apibūdinantys rodikliai yra fizikiniai, cheminiai ir biologiniai. Prognozuojama, kad ateityje Lietuvoje augalų vegetacijos laikotarpiu didės kritulių kiekis, tačiau šlapymečiai kaitaliosis su sausromis. Kintantis klimatas, naujos žemdirbystės technologijos keičia dirvožemio sudėtį ir potencialą. Manoma, kad besąlygiškas kitų šalių žemės dirbimo technologijų kopijavimas ir jų taikymas mūsų laukuose, neatsižvelgiant į vietos dirvožemio ar klimato sąlygų specifiką, nebuvo ir negali būti ta panacėja, kuri išgelbėtų žemdirbius.

Naujos technologijos – naujos problemos

Žemės dirbimo supaprastinimo tyrimų galimybė Lietuvoje atsirado tik atkūrus nepriklausomybę, kai rinkoje pasirodė pramoniniu būdu gaminama speciali žemės dirbimo ir sėjos technika. Vis tik su naujomis technologijomis atsirado ir naujos problemos. Dėl ilgalaikio neariamojo žemės dirbimo taikymo keičiasi dirvožemio drėgmės ir šilumos režimas, atsiranda ir toliau formuojasi nauji nepageidaujami reiškiniai (susidaro ne tik arimo, bet ir skutimo padas, dėl to dirvoms gresia užmirkimas liūčių metu ir galiausiai jaurėjimo procesų suintensyvėjimas).

Prieš 10 metų Dotnuvoje buvo pradėti vieni iš pirmųjų Lietuvoje lauko bandymai, siekiant kompleksiškai ištirti skirtingas žemės dirbimo sistemas. Dirvožemio cheminės, fizikinės ir biologinės kokybės pokyčiai per daugiau kaip 10 metų buvo akivaizdūs. Tais metais du lauko bandymai buvo įrengti vidutinio sunkumo priemolyje bei smėlingame lengvame priemolyje. Tirtos trys žemės dirbimo sistemos: tradicinė (CT – pagrindinis gilus arimas (23–25 cm) ir priešsėjinis purenimas kombinuotu žemės dirbimo agregatu (4–5 cm), supaprastinta (RT – pagrindinis seklus arimas (23–25 cm) ir priešsėjinis purenimas kombinuotu žemės dirbimo agregatu (4–5 cm) bei tiesioginė sėja (NT).

Dešimties tyrimo metų meteorologinės sąlygos buvo įvairios. Jos padėjo išryškinti skirtingų žemės dirbimo sistemų įtaką dirvožemio savybėms skirtingos granuliometrinės sudėties dirvožemiuose.

Dirvožemio savybės

Iš visų dirvožemio fizikinių savybių stabiliausia yra dirvožemio granuliometrinė sudėtis. Ji kinta labai lėtai ir nepriklauso nuo žmogaus valios, todėl daugelio dirvožemių savybių kitimo ribos yra susietos su granuliometrine sudėtimi. Nustatyta, kad sunkesnės granuliometrinės sudėties dirvožemiai turi vienodesnę genezę, yra mažiau rūgštūs, humusingesni, sukaupia daugiau augalams būtinų maisto medžiagų, prasčiau praleidžia vandenį, tačiau sukaupia jo daugiau. Sunkesnės sudėties dirvožemiuose būna didesnis ir derlius. Lengvos granuliometrinės sudėties dirvožemiuose derlius (ypač sausais metais) būna labai menkas.

Oro laidumas nulemia dirvožemio kvėpavimą, temperatūrinį režimą. Esant dirvožemyje oro, yra (pūva) organinė ­dirvožemio medžiaga. Jos irimas turi dvejopą naudą – nesikaupia organinės augalų liekanos, bet puvimo metu atsilaisvina augalų maisto medžiagos, esančios organiniuose junginiuose. Deguonies koncentracija daugelio tipų dirvožemio ore priklauso nuo augalo ir dirvožemio kvėpavimo greičio bei dujų difuzijos greičio atskiruose dirvožemio sluoksniuose. Kvėpavimo greitis (respiracija) priklauso nuo dirvožemio organinės medžiagos kiekio, o difuzijos greitis – nuo oru užpildytų dirvožemio porų tūrio, o jos – nuo viso dirvožemio porų dydžio bei jų geometrijos.

Idealios sąlygos orui judėti dirvožemyje būtų, jei visos poros būtų tiesios ir cilindrinės (apvalios) formos. Tačiau dirvožemis yra heterogeninis kūnas ir oro judėjimas yra labai sudėtingas procesas. Oro ir vandens pasiskirstymas dirvožemyje priklauso nuo porų dydžio ir išsidėstymo (geometrijos), gruntinio vandens gylio bei vandens kiekio dirvožemyje. Nuo dirvožemio gebos praleisti orą priklauso augalų aprūpinimas deguonimi, kuris svarbus augalų mitybos ir kituose fiziologiniuose procesuose. Mūsų tyrimai parodė, kad dirvožemio oro laidumas 0–10 cm sluoksnyje ir visame armenyje visais tyrimų metais per žemės ūkio augalų vegetaciją NT sistemoje vidutinio sunkumo priemolyje buvo 58–60, o smėlingame lengvame priemolyje 46–50 proc. mažesnis negu CT ir RT sistemose.

Kietumą lemia agregatų dydis, dirvožemio tankis ir drėgmė. Kuo mažesnis dirvožemio agregatų skersmuo, tuo dirvožemio kietumas didesnis. Didėjant dirvožemio tankiui ar mažėjant drėgmės kiekiui, kietumas didėja. Nesuardytos (natūralios) struktūros dirvožemių kietumas yra didesnis negu suardytos struktūros. Ruošiant sėklos guolį, sėkla gerai įsišaknys tada, kai dirvožemio kietumas po pasėta sėkla dviskilčiams augalams bus ne didesnis kaip 0,4, o vienskilčiams augalams – 0,3 MPa. Didėjant dirvožemio kietumui nuo 1 iki 2 MPa, augalų šaknų skverbimasis į dirvožemį mažėja. Kritine augalų šaknų prasiskverbimo riba laikoma 2 MPa. Nuo dirvožemio kietumo labai priklauso augalų pasisavinamų medžiagų kiekis, vandens ir oro režimas. Tyrimai parodė, kad nė viena tirta žemės dirbimo sistema neužtikrino optimalaus kietumo, o vegetacijos pabaigoje susidarė toks dirvožemio kietumas, kuris vertinamas kaip kritinis. Dirvožemio kietumas 2008–2009 m. smėlingame lengvame priemolyje per visą augalų vegetaciją buvo 52–63 proc. didesnis negu vidutinio sunkumo priemolyje. Abiejuose bandymuose po sėjos ir 0–10 cm dirvožemio sluoksnyje kietumas CT ir RT sistemose iš esmės nesiskyrė, o NT sistemoje buvo vidutiniškai 49–54 proc. didesnis negu CT ir RT. Nuėmus derlių, dirvožemio kietumo skirtumai tarp žemės dirbimo sistemų išliko gana ryškūs. 0–10 cm sluoksnyje dirvožemio kietumas RT sistemoje buvo 12–30 proc. didesnis, o NT sistemoje 52–71 proc. didesnis negu CT.

Tankis nusako dirvožemio suslėgimo dydį, kurį lemia granuliometrinė sudėtis, organinės medžiagos ir drėgmės kiekiai. Tankis didėja, didėjant smėlio dalelių kiekiui. Lietuvos žemdirbystės institute nustatyta, kad optimalus lengvo priemolio dirvožemio tankis yra 1,1–1,2 Mg m-3. Taip pat nustatyta, kad didėjant organinės medžiagos kiekiui, tankis mažėja. Kuo dirvožemis tankesnis, tuo jis mažiau laidus vandeniui ir orui. Mažas dirvožemio tankis (1–1,5 Mg m-3) dažniausiai parodo tinkamas fizikines dirvožemio sąlygas augalams augti. Tokie dirvožemiai yra geros struktūros, poringumo ir optimalaus drėgmės-oro santykio. Neseniai mechaniškai purentų dirvožemių ir tų, kuriuose daug organinės medžiagos, tankis mažesnis. Didelis dirvožemio tankis (1,8 Mg m-3 ir didesnis) yra itin prastų fizikinių dirvožemio savybių rodiklis. Lengvesnės granuliometrinės sudėties dirvožemių tankumas didesnis negu sunkesnės granuliometrinės sudėties. Smėlio ir priesmėlio dirvožemių tankis svyruoja nuo 1,2 iki 1,8, o molio dirvožemių – 1,0–1,6 Mg m-3.

Sėkmingam žemės ūkio augalų augimui didelę įtaką turi ir dirvožemio drėgmė, todėl vertinant skirtingų žemės dirbimo sistemų efektyvumą, vienas svarbiausių kriterijų yra nustatyti jų įtaką dirvos drėgmės tausojimui.

Sausringomis sąlygomis (tokios buvo 2006 ir 2008 m.) vidutinio sunkumo priemolyje tiesioginės sėjos (NT) taikymą galima įvardyti kaip dirvožemio 0–10 cm sluoksnyje drėgmę tausojančią priemonę. Drėgmė buvo 10–16 proc. didesnė negu taikant tradicinį (CT) ir supaprastintą (RT) žemės dirbimą, o smėlingame lengvame priemolyje tik 2008 m. NT taikymas lėmė šiek tiek didesnę (4 proc.) drėgmę negu taikant CT ir kiek labiau didesnę (14 proc.), palyginti su RT.

Vyraujant drėgniems orams (tokie buvo 2007 ir 2009 m.), vidutinio sunkumo priemolyje taikant NT, dirvožemio vidutinė drėgmė taip pat buvo iš esmės didesnė, palyginti su CT ir RT taikymu. Tuo tarpu smėlingame lengvame priemolyje 2007 m. taikant NT dirvožemio 0–10 cm sluoksnio vidutinė drėgmė buvo 5–7 proc. mažesnė negu taikant CT ir RT, o 2009 m. ji buvo vidutiniškai 9 proc. mažesnė negu taikant CT, bet iš esmės nesiskyrė nuo drėgmės RT sistemoje. Taigi, normalaus drėgnumo ir ypač drėgnais metais tiesioginės sėjos (NT) taikymas gali lemti sunkesnės granuliometrinės sudėties dirvožemių užmirkimo procesus, ypač tada, jeigu mūsų geografinėje zonoje gerokai pagausėtų kritulių.

Svarbu ne tik žinoti, kuri žemės dirbimo sistema lemia didesnį drėgmės kiekį, bet ir kaip ilgai ji gali išlikti dirvožemyje, kaip efektyviai ji gali būti panaudojama. Į šį klausimą gali atsakyti dirvožemio vandens garų apykaitos greitis. Tai dirvožemio vandens garavimo apykaitos santykis su augalų transpiracija. Neigiamos reikšmės rodo, kad į dirvožemį patenka vandens garai, o teigiamos – kad jų netenkama. Mūsų bandymuose vandens garų apykaitos greitis priklausė nuo meteorologinių sąlygų, nuo dirvožemio granuliometrinės sudėties ir, žinoma, nuo ilgamečio skirtingo žemės dirbimo. Sausų ir šiltų 2008 m. vegetacijos laikotarpiu dirvožemio vandens garų apykaitos greitis buvo beveik 15 proc. didesnis negu lietingais ir drėgnais 2009 metais. Sausringos meteorologinės sąlygos (2008 m.) lėmė 13 proc. didesnį apykaitos greitį vidutinio sunkumo priemolyje negu smėlingame lengvame priemolyje, tačiau 2009 m. dėl didesnio kritulių kiekio per vegetaciją ir dėl to padidėjusios dirvos drėgmės skirtingos granuliometrinės sudėties dirvožemiuose jis buvo beveik toks pat. 2008 m. taikant tiesioginę sėją (NT) vidutinio sunkumo priemolyje šis rodiklis buvo 8–11 proc. mažesnis, smėlingame lengvame priemolyje tik 7 proc. mažesnis negu RT ir CT žemės dirbimo sistemose, o 2009 m. žemės dirbimo poveikis vandens garų apykaitos greičiui neišryškėjo.

Mechaninis žemės dirbimas, sujudinantis ir supurenantis dirvožemį, daro didelę įtaką jo vandens srautų judėjimui ir temperatūros režimui. Drėgnas dirvožemis pasižymi didele šilumine talpa, todėl jam įšilti reikia daugiau šilumos, kad būtų išgarintas vanduo.

Tęsinys kitame numeryje