Tręšimas yra svarbus net tik sėjomainos produktyvumui, bet ir dirvožemio ekosistemai palaikyti. Azoto, fosforo ir kalio trąšos ne tik palaiko ar didina augalų derlių, bet ir veikia dirvožemio chemines, fizines ir biologines savybes. Šie pokyčiai ilgainiui turi pastebimos įtakos dirvožemio kokybei ir produktyvumui.

Nėra bendros nuomonės, kaip nuolatinis tręšimas neorganinėmis trąšomis veikia dirvožemio kokybę. Vieni autoriai nurodo, kad dėl tręšimo blogėja dirvožemio kokybė ir mažėja jo derlumas, kiti tvirtina, kad tręšimo įtaka gali būti tiek teigiama, tiek ir neigiama. Prieštaringi duomenys rodo, kad tręšimo klausimas nėra iki galo išspręstas, tad tiriant skirtingus dirvožemius ar taikant skirtingas žemdirbystės sistemas rezultatai gali skirtis.

Dirvos mikroorganizmų svarba

Sumažėjus gyvulių skaičiui, kartu ir organinių trąšų kiekiui, žemdirbiai naudoja daugiau mineralinių trąšų. Mikrobiologiniai procesai yra neatsiejami nuo ekosistemų funkcijų, susijusių su organinių medžiagų apytaka ir transformacija. Mikroorganizmai, kaip pagrindinių biogeninių elementų šaltinis ir talpykla, reguliuoja maisto medžiagų judėjimą dirvožemyje, dalį maisto medžiagų asimiliuoja ir kuria biomasę (vyksta imobilizacija) bei keičia C, N, P ir S mineralinėmis formomis (vyksta mineralizacija).

Mikroorganizmų imobilizuotos maisto medžiagos vėliau atsiskiria ir jas pasisavina augalai. Kai dirvožemyje nėra arba yra mažai mikroorganizmų, daugelis biogeninių procesų jame sustoja ir atsiranda augalininkystės produkcijos nuostolių. Mikroorganizmai palengvina dirvožemyje vykstančius virsmus, kai trūksta maisto medžiagų. Dirvožemio biologinį aktyvumą apibūdina mikroorganizmų fiziologinių grupių paplitimas ir jų santykis mikroorganizmų biocenozėje, taip pat fermentų aktyvumas.  Mikroorganizmai labai jautriai reaguoja į įvairius dirvožemio sąlygų pokyčius, jų veikla yra glaudžiai susijusi su maisto medžiagų kiekiu, todėl rodikliai labai dinamiški ir atspindi ne tik laiko veikiamus pakitimus, bet ir erdvinius pakitimus.

Ilgalaikiai tyrimai Skėmiuose

Labai skirtingų ir ypač didelių mineralinių trąšų normų įtaka dirvožemio biologiniam aktyvumui buvo tirta Radviliškio r., Skėmiuose, darytuose bandymuose. Ilgalaikis bandymas buvo įrengtas smėlingo lengvo priemolio karbonatingame rudžemyje. Turėdami ilgalaikių tyrimų rezultatus, galime būti tikri, kad gauti duomenys yra patikimi.

Ilgalaikiuose žemės ūkio augalų tręšimo bandymuose gauti tyrimų duomenys yra vertingesni negu trumpalaikių tyrimų, nes išryškėja ilgametės tarpusavio sąveikos, susiformavusios tarp gamtinių ir antropogeninių veiksnių, rezultatas - tręšimo įtaka žemės ūkio augalų derliui ir jo kokybei, dirvožemio agrocheminėms ir biologinėms savybėms, kitiems jo našumo rodikliams. Buvo tirtos vidutinės ir didelės trąšų normos ir jų deriniai: N₁₁₁ P₉₆ K₉₆ kg ha^-1, N₂₂₂ P₁₉₂ K₁₉₂ kg ha^-1.

Ilgalaikių tyrimų duomenys rodo, kad mineralinių trąšų naudojimas lemia didesnį mikrobų skaičių ir aktyvumą. Dehidrogenazės atspindi bendrą dirvožemio mikroorganizmų oksidacinį aktyvumą, jų randama tik gyvosiose ląstelėse, todėl jos gali būti mikrobiologinio aktyvumo indikatorius. Didžiausias jų aktyvumas nustatytas tręšiant N₁₁₁P₉₆K₉₆ kg ha^-1.

Ureazė ir organinė anglis

Fermentas ureazė dalyvauja dirvožemyje vykstančioje azoto apykaitoje. Tai hidrolazių klasės fermentas, kuris katalizuoja baltymų skaidymosi metu susidariusių, mikroorganizmų išskiriamų augalų liekanų ir azoto trąšų sudėtyje esančių amidų (šlapalo) hidrolizę iki amoniako, anglies dioksido ir vandens. Ureazė labai reaguoja į agrotechnines priemones, ypač tręšimą, todėl ureazės aktyvumo tyrimai naudojami kaip dirvožemio biologinio aktyvumo rodiklis.

Ureazės aktyvumas yra glaudžiai susijęs su dirvožemyje vykstančiais humifikacijos procesais. Nitrifikacijos procesas yra svarbi azoto biogeocheminio ciklo dirvožemyje dalis, kai amonifikacijos metu susidaręs amoniakas oksiduojamas iki nitritų, o pastarieji oksiduojami iki nitratų.

Tręšimas mineralinėmis trąšomis didina dirvožemio organinės anglies (C_org) kiekį, nes padidėja augalų produktyvumas ir kartu lieka daugiau augalų liekanų dirvoje. Nustatyta teigiama silpna arba vidutinio stiprumo grybų bei bakterijų skaičiaus, dehidrogenazės aktyvumo ir C_org kiekio dirvožemyje koreliacija.

Dirvožemio pH mikroorganizmams neturėjo įtakos arba ji buvo neigiama. P₂O₅ teigiama vidutinė įtaka buvo ureazės aktyvumui, o neigiama - potencialios nitrifikacijos aktyvumui ir metabolitiniam aktyvumui. Nustatyta K₂O teigiama įtaka grybams ir bakterijoms bei potencialiai nitrifikacijai. Nustatyta teigiama azoto įtaka grybų ir bakterijų kiekiui bei ureazės aktyvumui.

Daugiau mikroorganizmų dirvožemyje nustatyta tręšiant NPK trąšomis. Tręšimas didesnėmis normomis (N₂₂₂, P₁₉₂, K₁₉₂) arba jų deriniais, palyginti su netręštu dirvožemiu, vidutiniškai 28,5; 25,4; 8,3; 54,2 ir 27 proc. padidino bakterijų, grybų gausumą, dehidrogenazės, potencialios nitrifikacijos bei ureazės aktyvumą.

Potencialiai aktyvesnė nitrifikacija yra ilgą laiką įvairiai tręštame dirvožemyje dar iki kasmetinio pagrindinio tręšimu azoto trąšomis. Gausiai ir nesubalansuotai tręštame dirvožemyje pavasarį rasta net iki 44 proc. daugiau azoto negu tręštame subalansuotai vidutinėmis normomis. O štai potenciali nitrifikacija, veikiant trąšoms, padidėjo iki 54 procentų. Todėl galima manyti, kad pavasarį, kol augalai dar neauga intensyviai, kol neatsirado mikroorganizmų ir augalų konkurencija dėl maisto medžiagų, padidėja rizika atsirasti dideliems azoto nuostoliams, nitratams susidaryti ir išsiplauti bei gruntiniam vandeniui užsiteršti. Taigi akivaizdžiau matyti tiesioginis nesubalansuoto tręšimo poveikis, ypač didesnėmis normomis.

Tręšimas teigiamai veikia mikroorganizmų gausą

Pagal gautus duomenis išryškėjo bendra tendencija, kad gausus tręšimas, ypač naudojant tik didesnes azoto trąšų normas, turi teigiamos įtakos daugumos tirtų mikroorganizmų gausumui. Gali būti, kad padaugėja tik R-strategų (R-strategai - mikroorganizmai, dominuojantys nestabiliose ekosistemose, kuriose biogeniniai elementai patenka iš išorės, o K-strategai - stabiliose). Azoto trąšų naudojimas kaip tik ir skatina R-strategų dauginimąsi dėl lengvai prieinamo N šaltinio.

Augalus ilgą laiką tręšus tik mineralinėmis trąšomis, dirvožemyje buvo nustatytas nežymiai didesnis organinės anglies kiekis. Jeigu tręšiama tik azoto trąšomis, skatinamas mineralizacijos procesas, dėl to mažėja lengvai skaidomos organinės medžiagos kiekis dirvožemyje. Mikroorganizmai taip pat reaguoja ne tik į kompleksinį tręšimą, bet ir į vieno mitybinio elemento trąšas. Azotas yra augalų augimą ribojantis veiksnys, mikrobus panašiai veikia anglis arba azotas ir fosforas. Didesnės vien N trąšos gali stipriai paveikti dirvožemio mikrobų gausumą.

Tirtuose variantuose, kuriuose naudotos tik azoto trąšos arba visai netręšta, tręšiant N₂₂₂ nustatytas ir mikrobų gausumo, ir fermentinio aktyvumo padidėjimas. Palyginus fosforo ir kalio trąšų reikšmę mikrobiologiniam aktyvumui, nustatyta, kad aktyvumas daugeliu atvejų buvo didesnis tręšiant N₁₁₁P₃₆K₀, o fosforas buvo ribojamasis veiksnys. Tačiau padidinus trąšų normas, didesnis aktyvumas nustatytas tręšiant N₂₂₂P₀K₁₉₂, o mikroorganizmų aktyvumo ribojamasis veiksnys buvo kalio trąšos.

Galima teigti, kad ilgą laiką tręšiant, dirvožemyje mikroorganizmų gausėja ir jie aktyvėja, tačiau tai lemia ir aplinkos sąlygos bei skirtingi pasėliai. Kiekvienoje mikroorganizmų bendrijoje egzistuoja viena arba daugiau rūšių, kurios atlieka tam tikrą funkciją. Juo daugiau rūšių, tuo daugiau funkcijų, susijusių su jų medžiagų apytaka, yra atliekama. Mikroorganizmų bendrija turi ir tam tikrą metabolitinį pajėgumą arba potencialą atlikti įvairias funkcijas, panaudoti įvairius anglies substratus. Ilgalaikis tręšimas gali pakeisti mikrobų populiacijos struktūrą net tada, kai dirvožemio agrocheminiai pokyčiai yra nedideli.

Atsižvelgiant į substrato panaudojimo intensyvumą, nustatyta tendencija, kad mažesnės normos ir visos sudėties trąšos šiek tiek didino dirvožemio metabolitinį aktyvumą, palyginti su nesubalansuotu tręšimu ir didelėmis normomis, o visai netręštame dirvožemyje nustatytas 9,6 proc. didesnis mikroorganizmų bendrijos pajėgumas naudoti tam tikros rūšies substratus, palyginti su bet kokiais trąšų deriniais.

Biologinės įvairovės indeksas H taikomas įvertinti mikroorganizmų populiaciją pagal tai, kiek rūšių ir kaip tolygiai bendrijoje jos yra pasiskirsčiusios. H indeksas kito nuo 3,19 iki 3,37, ir didžiausias H indeksas nustatytas dirvožemyje be trąšų. Tręšiant N₂₂₂ ir papildomai pridėjus vien P₁₉₂ arba K₁₉₂, nustatytas mažiausias H indeksas.

Tačiau galima įžvelgti tendencijas, kad H indeksai buvo šiek tiek didesni netręšiant ir tręšiant mažesnėmis normomis arba nesubalansuotais trąšų deriniais. Nustatyta sumažėjusi funkcinė mikroorganizmų geba, tręšiant nesubalansuotais trąšų deriniais, ypač didesnėmis normomis.

Siekiant mažiau teršti vandenis nitratais, gerinti trąšų panaudojimo efektyvumą ir dirvožemio kokybę, cheminių elementų išplovimą iš dirvožemio, reikėtų naudoti organines trąšas ir žemės ūkio augalus tręšti subalansuotai. Norėdami ilgam išsaugoti dirvožemio kokybę ir tvarumą, ūkininkai turėtų nepersistengti gausiai ir nesubalansuotai tręšdami - padidėjęs mikrobų aktyvumas ir augalų derlius gali nualinti dirvožemį.

***

Neorganinės trąšos daro reikšmingą poveikį dirvožemio mikroorganizmams ir fermentams dėl padidėjusio augalų produktyvumo ir kartu dėl didesnio augalų liekanų kiekio dirvoje. Kita vertus, naudojamos trąšos dirvožemyje gali slopinti natūralius biologinius procesus, kurie vyksta, kai dirvožemis negauna iš išorės papildomų maisto medžiagų. Azoto trąšos skatina dirvožemio mikrobų dauginimąsi, jie, savo ruožtu, gausiau skaido ir mažina dirvožemio organinių medžiagų kiekį. Laikui bėgant, nuo trąšų sustiprėjęs mikrobų apetitas tampa didesnis už vešlesnių augalų paliktų liekanų naudą.

***

Atlikus klasterinę analizę, išsiskyrė du klasteriai - į vieną susigrupavo mikrobiologiniai požymiai tų dirvožemių, kurie buvo tręšti didesnėmis normomis arba didesnėmis ir nesubalansuotomis (kairėje), o į antrą - netręšti arba tręšti mažesnėmis normomis. Trąšos dirvožemyje gali slopinti natūralius biologinius procesus, kurie vyksta, kai dirvožemyje nėra maisto medžiagų.

Natūralių procesų slopinimas kenkia dirvožemio kokybei. Per tūkstančius metų susidariusi dirvožemio ekosistema yra išbalansuojama; mažėjant humusui, mažėja dirvožemio tvarumas ir derlumas. Siekdami didesnių derlių, dar didiname trąšų normas. Gavę daug, ypač nesubalansuotų, trąšų mikrobai intensyviai dauginasi, kartu skaido organinius junginius, nes jų ląstelių statybai reikalinga ir anglis, kurios mes niekaip neduodame dirvožemiui. Šiuo atveju tręšimas neskatina, kad dirvožemio mikrobiologiniai procesai vyktų nuosekliai, palengva, nuosaikiai ir atkurtų natūralų dirvožemio našumą.

Gavę trąšų mikroorganizmai jaučiasi gerai, tačiau ilgainiui blogai pradės jaustis žemdirbiai, kurių dirvožemis bus nualintas. Būtina visada prisiminti, kad dirvožemio atkūrimo procesas yra ilgas ir sunkus.