Augalininkystės ūkiuose šiaudai tapo pagrindine organine trąša. Šiaudus įterpus į dirvožemį, vyksta mikrobiologinė jų masės transformacija: dalis maisto medžiagų išlaisvinamos, kita dalis humifikuojamos, vyksta šiltnamio dujų emisija. Minėtus procesus lemia augalų liekanų cheminė sudėtis, aplinkos sąlygos, taikomos augalų auginimo technologijos.

Didžiąją šiaudų dalį (apie 80 proc.) sudaro neazotiniai organiniai junginiai (hemiceliuliozė, celiuliozė, ligninas ir kt.). Palankios dirvožemio organinės anglies (humuso) kaupimuisi yra tokios organinės medžiagos, su kuriomis į dirvožemį patenka tam tikras kiekis anglies (C) ir azoto (N) (C ir N santykis = 18:1- 25:1). Augalų liekanose fiksuota anglis yra pagrindinis šaltinis, augalininkystės ūkių dirvožemį papildantis organinėmis medžiagomis.

Kaip trąšą naudojant miglinių javų šiaudus, į dirvožemį patenka daug anglies turinčių organinių medžiagų, kurių C ir N santykis yra labai didelis. Pastebėta, kad įterpus šiaudus giliau (plūgu), jie patenka į skaidymuisi mažiau palankias anaerobines sąlygas ir beveik užkonservuojami iki kito arimo. Skaidantis įterptoms organinėms medžiagoms anaerobinėmis sąlygomis, šie procesai užsitęsia, išsiskiria šalutiniai skaidymosi metabolitai, kurie kaupiasi dirvožemyje ir trukdo žemės ūkio augalams normaliai augti.

Pirmaisiais šiaudų irimo etapais pagrindinė problema yra su šiaudais įterptas per mažas azoto kiekis, kurio nepakanka normaliai mikroorganizmų medžiagų apykaitai ir šiaudų skaidymui. Lietuvos ir užsienio mokslininkų patirtis rodo, kad, siekiant paspartinti šiaudų irimą, reikia papildomai įterpti mineralinių azoto trąšų, padidinti augalų liekanų kontaktą su dirvožemio mikroorganizmais, dirvožemio drėgme ir maisto medžiagomis.

Daugiau dėmesio skiriant aplinką tausojančioms augalų auginimo technologijoms, mažinant klimato kaitos poveikį ir mineralinių azoto trąšų naudojimą, verta šias trąšas pakeisti kitomis, labiau tausojančiomis aplinką priemonėmis. Kokiomis? Apie tai toliau šiame straipsnyje.

Kuo naudingi šiaudai?

Šiaudus verta panaudoti trąšai todėl, kad su jais į dirvožemį patenka daug organinių sausųjų medžiagų (SM), anglies ir kalio. Šiauduose sukauptas maisto medžiagų kiekis priklauso nuo dirvožemyje esančių maisto medžiagų, tręšimo intensyvumo, augalų derlingumo, meteorologinių ir kitų sąlygų. Tręšiant miglinių javų šiaudais, trąšai panaudojama augalų fotosintezės metu fiksuota anglis, į dirvožemį grąžinama augaluose sukauptų maisto medžiagų: po 20-25 proc. azoto ir fosforo, net 60-75 proc. kalio. Azoto, fosforo ir kalio išlaisvinimas iš šiaudų priklauso nuo šiaudų skaidymosi ypatumų.

Šiauduose sukauptas maisto medžiagų kiekis priklauso ir nuo jų derliaus, ir nuo šiaudų bei grūdų / sėklų santykio. Šiaudų ir grūdų / sėklų santykis yra toks: žirnių - 0,7-0,9; vasarinių rapsų - 2,5-3,0; vasarinių miežių - 1,0-1,1; žieminių kviečių - 1,1-1,2.

Kaip paskatinti skaidymąsi?

LAMMC Joniškėlio bandymų stotyje atliktų tyrimų tikslas buvo nustatyti žieminių kviečių šiaudų skaidymosi ypatumus sunkaus priemolio dirvožemyje ir palyginti įvairias priemones, skatinančias šiaudų skaidymosi intensyvumą ariamojoje žemės dirbimo sistemoje. Žieminių kviečių šiaudų skaidymui skatinti taikytos tokios priemonės:

• šiaudai įterpti skutant ražienas;
• azoto trąšos išbertos ant neįterptų šiaudų;
• išbertos azoto trąšos ir šiaudai įterpti skutant ražienas;
• išbertos azoto trąšos, išpurkštas bioaktyvatorius Penergetic k (300 g/ha) ir šiaudai įterpti skutant ražienas;
• šiaudai paskleisti ant įsėlinių raudonųjų dobilų žaliajai trąšai;
• paskleistos gyvulių srutos ir šiaudai įterpti skutant ražienas.

Šiaudams skaidyti panaudota raudonųjų dobilų antžeminė masė (auginta kaip įsėlis žieminiuose kviečiuose) buvo turtinga C, N ir K. Siauras C:N santykis rodo greitą dobilų masės skaidymąsi. Pupinės žolės vertingos tuo, kad maisto medžiagų apykaitos ciklą papildo biologiniu azotu. Tačiau intensyvus žieminių javų tręšimas azoto trąšomis riboja įsėlio augimą ir vystymąsi. Posėlinės baltosios garstyčios ir kiti bastutinių šeimos augalai ne tokie tinkami šiaudų skaidymui paskatinti, kadangi jie kartu su dirvožemio mikroorganizmais konkuruoja dėl mineralinio azoto.

Gyvulių srutos, panaudotos šiaudams skaidyti, turėjo labai mažai organinių medžiagų, tačiau dirvožemį praturtino azoto ir kalio. Srutose dalis azoto buvo mineralinės formos, todėl betarpiškai dalyvavo šiaudų skaidymo procese. Reikia atkreipti dėmesį į tai, kad dėl dažnai pasikartojančių liūčių, srutų azotas gali išsiplauti.

Po derliaus nuėmimo skutant ražienas susmulkintus ir paskleistus šiaudus reikia įterpti į viršutinį dirvos sluoksnį - taip šiaudai gauna dirvožemio drėgmės, juos pasiekia mikroorganizmai (jų gausu šiame sluoksnyje), maisto medžiagos, intensyvėja organinių liekanų skaidymas.

Ražienų skutimas suaktyvina mikrobiologinę veiklą, lėtiną maisto medžiagų apytaką, išplovimą ar jų nuotėkį, skatina humifikacijos procesus, sprendžia šiltnamio dujų emisijos, piktžolių ir maistinių medžiagų valdymo klausimus.

Mikrobiologiniai procesai intensyviausiai vyksta dirvožemyje pirmąsias dvi savaites įterpus šiaudus. Todėl nereikėtų suvėlinti jų įterpti, kadangi vasaros pabaigoje dažniausiai pakanka šilumos, drėgmės ir mikrobiologinis aktyvumas yra intensyviausias. Mikroorganizmų veiklą dirvožemyje skatina Penergetic k.

Reikėtų išskirti du šiaudų skaidymosi etapus: pirminis, trunkantis iki kito vegetacijos laikotarpio pradžios, ir tęstinis - per kurį iš tarpinių šiaudų skilimo produktų pradeda formuotis dirvožemio humuso medžiagos.

Pirminis šiaudų skaidymasis: privalome jį valdyti

Po javų derliaus nuėmimo iki kito vegetacijos laikotarpio pradžios (nuo rugpjūčio iki balandžio) reikia užbaigti javų auginimo technologijas, t. y. paskatinti pirminį šiaudų skaidymą ir dirvožemio produktyvumo atkūrimą. Šiuo laikotarpiu skaidosi tirpūs, lengvai yrantys organiniai šiaudų anglies junginiai, kurie sudaro 7,2-18,9 proc. sausųjų medžiagų. Pirminiame šiaudų skaidymosi etape mikroorganizmai šiaudams skaidyti naudoja dirvožemyje esantį mineralinių ar organinių trąšų azotą - vyksta šio azoto imobilizacija (sujungimas). Kitose šalyse atliktų tyrimų duomenimis, mikroorganizmai iki 13 proc. trąšai panaudoto azoto kiekio įtraukia į savo biomasę ir iki 57 proc. azoto - į dirvožemio organinių junginių sudėtį.

Mūsų tyrimuose skaidymosi procesui įvertinti buvo panaudoti tinkliniai polichlorvinilo 20x15 cm dydžio maišeliai, kurių akučių skersmuo apie 1,0 mm. Susmulkintų šiaudų ėminiai, nustačius juose sausųjų medžiagų, C, N, P, K ir lignino kiekius, sudėti į maišelius ir, modeliuojant ražienų skutimą bei arimą, įkasti į dirvą arba pakloti ant dirvos paviršiaus. Maišeliai su šiaudų liekanomis per 27 mėnesius (daugiau kaip dvejus metus) trukusį tyrimų laikotarpį buvo išimti penkis kartus: kasmet rudenį prieš dirvų arimą ir anksti pavasarį (po įterpimo praėjus 3, 9, 15, 21, 27 mėnesiams). Nustatyti šiaudų masės, C, N, P, K ir lignino pokyčiai.

Šiaudų masė (per pirminį 9 mėnesius trunkantį skaidymosi etapą) sumažėjo 16,8-35,6 proc., palyginti su mase prieš įterpimą. Greičiausiai skaidėsi šiaudai, įterpti skutikliu su azoto trąšomis (su Penergetic k ir be jo) bei srutomis. Per 9 mėnesius šiauduose C:N sumažėjo du kartus (nuo 81:1-111:1 iki 45:1-62:1). Mūsų duomenimis, dėl blogo kontakto su dirvožemiu ir mikroorganizmais mažiausia azoto imobilizacija vyko šiaudus paskleidus ant dirvos paviršiaus su azoto trąšomis arba ant raudonųjų dobilų įsėlio (šiaudų neįterpus).

Šiauduose azotas ir fosforas įeina į irimui atsparių organinių junginių sudėtį, todėl šių elementų iš šiaudų išsiskyrė labai nedaug. Kitaip nei azoto ir fosforo, pusė kalio kiekio (50 proc.) iš šiaudų išsilaisvino per pirmuosius 9 mėnesius po jų panaudojimo trąšai. Kalio kiekis labiausiai sumažėjo (61-64 proc.) tuose šiauduose, kurie rudenį buvo paskleisti ant dirvos paviršiaus arba ant raudonųjų dobilų įsėlio ir įterpti tik per rudeninį arimą.

Iki galo nesusiskaidžius šiaudams rudenį, pavasarį mineralinio azoto koncentracija dirvožemyje gali sumažėti dėl azoto imobilizacijos. Dėl to augalų pasėliai gelsta. Mūsų tyrimuose dirvožemio mineralinio azoto koncentracija padidėjo šiaudų skaidymui panaudojus mineralines azoto trąšas ir šiaudus įterpus skutikliu (5,6-14,5 proc.). Mineralinio azoto padidėjimą skatino mikrobų imobilizuoto azoto atpalaidavimas. Raudonųjų dobilų masė, panaudota šiaudams skaidyti, dirvožemyje mineralinio azoto kiekį esmingai padidino pirmais (13,1-23,1 proc.) ir antrais (15,5-32,3 proc.) poveikio metais, palyginti su azoto kiekiu, kai šiaudai įterpti tik skutant ražienas be azoto trąšų. Šiame variante rudenį mažai susiskaidę šiaudai neigiamos įtakos pavasarį auginamiems augalams neturėjo, nes azoto trūkumą kompensavo azotas, išsilaisvinęs skaidantis raudonųjų dobilų masei.

Tęstinis šiaudų skaidymasis: jo eiga ir reikšmė

Praėjus 15 mėnesių po šiaudų įterpimo, visuose iš dalies susiskaidžiusiuose šiauduose C:N sumažėjo iki 24:1-30:1 ir tolesnės neigiamos įtakos dirvožemiui bei augalams nebeturėjo. Sumažėjus šiauduose lengvai skaidomų organinių anglies junginių, mažėjo ir medžiagų apytakos greitis ir azoto poreikis.

Toliau mikroorganizmai skaido sunkiai yrančius organinius junginius (celiuliozę, hemiceliuliozę, ligniną ir kt.). Žieminių kviečių šiauduose prieš įterpimą lignino koncentracija siekė 20,3 procento. Pirmais šiaudų skaidymosi metais ryškesnių lignino pokyčių šiauduose nenustatyta. Praėjus 21 mėnesiui lignino kiekis sumažėjo 3,8 karto, spartėjo azoto ir fosforo atsipalaidavimas (antri skaidymosi metai).

Teigiama, kad azotas ir fosforas iš šiaudų išsilaisvinti pradeda pasiekus C ir N santykį 28:1-35:1. Maisto medžiagų išsilaisvinimas iš šiaudų vyksta tokia seka: K > P > N. Didžiausi anglies ir lignino kiekiai šiauduose nustatyti skaidymui panaudojus raudonųjų dobilų masę, mažiausi - gyvulių srutas. Šiuo skaidymosi laikotarpiu keitėsi šiaudų liekanų cheminė sudėtis, vyko naujų organinių medžiagų sintezė - didėjo sausųjų medžiagų kiekis.

Tyrimais įrodyta, kad lėtai besiskaidantis ligninas ir jo skilimo produktai humifikuojasi didesniu laipsniu, negu greitai besiskaidantys organiniai junginiai. Lignino, celiuliozės ir kitų sunkiai skaidomų junginių irimo ir sintezės procesai priklauso nuo dirvožemio granuliometrinės sudėties, humuso kiekio ir kokybės, žemdirbystės intensyvumo, hidroterminių sąlygų, dirvožemio savybių, mikroorganizmų gebėjimo panaudoti organinę anglį ir kt.

Eksperimento pabaigoje dirvožemio organinių medžiagų kiekis tarp variantų iš esmės nesiskyrė. Patvarių humuso medžiagų susidarymas yra ilgas procesas ir vienkartinis (atsitiktinis) organinių trąšų panaudojimas dažniausiai didelės įtakos tam neturi. Eksperimento dirvožemio tyrimai parodė, kad pakito humuso medžiagų kokybė. Judriųjų humuso medžiagų labiausiai padaugėjo panaudojus azoto trąšas ir šiaudus įterpus skutimu, o vertingesnių huminių rūgščių - šiaudus užarus kartu su raudonųjų dobilų mase. Tai rodo, kad, taikant šias priemones, procesai vyksta humuso susidarymo link.

Tinkamai surikiavus technologines grandis ir atsižvelgus į ūkininkavimo intensyvumą, galima į dirvožemį įterpti didelį kiekį per fotosintezę augalų sukurtų organinių medžiagų (augalų šaknų, šiaudų, tarpinių pasėlių masės) ir grąžinti iki 50 proc. su derliumi iš dirvožemio paimtų maisto medžiagų.

Augalų liekanos savaime nesiskaido. Šį darbą atlieka gyvieji dirvožemio organizmai (mikro- ir mezofauna), todėl turime suprasti jų veiklos ypatumus ir poreikius. Taip didės dirvožemio derlingumas ir mažės trąšų poreikis.

***

Šiaudai, įterpti skutikliu be azoto trąšų į dirvos viršutinį sluoksnį, skaidosi intensyviau negu paskleisti ant dirvos paviršiaus su azoto trąšomis ir įterpti tik per rudeninį arimą. Vėliau, šiaudus įterpus į dirvą per arimą, žema temperatūra riboja mikrobinę azoto imobilizaciją. Be to, laisvas mineralinis azotas iš dirvos gali išsiplauti. Nepradėjus skaidytis šiaudams rudenį, šie procesai (azoto imobilizacija) nusikelia pavasariui.

***

Pagal mažėjantį poveikį pirminiam šiaudų skaidymosi intensyvumui panaudotos priemonės išsidėstė taip: azoto trąšos vienos arba su bioaktyvatoriumi ir šiaudai, įterpti skutant ražienas > srutos ir šiaudai, įterpti skutant ražienas > ražienų skutimas > raudonieji dobilai > azoto trąšos, paskleistos ant dirvos, ir neįterpti šiaudai.

***

• Intensyvioje žemdirbystėje rekomenduotume šiaudų skaidymui naudoti azoto trąšas, azoto trąšas su bioaktyvatoriumi, srutas.
• Tausojamojoje ir ekologinėje žemdirbystėje rekomenduotume naudoti raudonųjų dobilų masę, taip pagerinant po šiaudų įterpimo auginamų augalų mitybą, dirvožemio mikrobiologinį aktyvumą ir humuso kokybę.