Lėkščiavimas, arimas ir kultivavimas yra pagrindinės žemės dirbimo technologinės operacijos tradicinėse žemės ūkio augalų auginimo technologijose. Kadangi žemės dirbimo mašinų darbinės dalys glaudžiai sąveikauja su dirva ir augalinėmis liekanomis, žemės dirbimo technologinio proceso metu sunaudojama labai daug degalų. Ar įmanoma šias sąnaudas sumažinti?

Pastebima, kad augalų auginimo technologijose pradėjus naudoti biologinius preparatus, keičiasi ne tik dirvožemio ir augalų savybės, tačiau kinta ir žemės dirbimui sunaudojamų degalų kiekiai.

Dirvožemis yra labai svarbi ekosistemos dalis, kurioje nuolat vyksta daug įvairių biologinių procesų, turinčių didelę įtaką agroekosistemoms. Biologinė dirvožemio įvairovė, kitaip negu antžeminė, gali būti veikiama technologinėmis agrotechnikos priemonėmis, tarp kurių svarbiausias vaidmuo tenka žemės dirbimui.

Daug metų intensyviai naudojant dirvožemį gamybiniams žemės ūkio tikslams ima keistis natūralūs ir gamtiniai dirvožemyje vykstantys procesai, kinta fizikinės, mechaninės, cheminės ir biologinės dirvožemio savybės. Todėl, siekiant išsaugoti dirvožemių derlingumą, būtina taikyti įvairias žemdirbiams prieinamas dirvožemio gerinimo technologijas. Kaip vienos iš pagrindinių priemonių, gali būtina naudojamos dirvožemį tausojančiosios žemės dirbimo technologijos, tokios kaip minimalus žemės dirbimas, juostinis žemės dirbimas ar tiesioginė sėja. Taip pat ne mažiau svarbi dirvožemių atkūrimo ir gerinimo priemonė yra tinkama augalų sėjomaina.

Kaip inovatyvus sprendimas dirvožemiui gerinti, pastaraisiais metais pradėti naudoti įvairūs biologiniai preparatai. Jais siekiama padidinti humuso ir biologinio azoto kiekį dirvožemyje. ASU Agronomijos fakulteto mokslininkai teigia, kad tam tikrais vegetacijos laikotarpiais augaluose susidaro kai kurių mitybos elementų trūkumas, o biologiniai preparatai gali paskatinti šių elementų pasisavinimą netgi esant ekstremalioms sąlygoms.

Biologiniai preparatai

Žemės ūkyje naudojama daug ir įvairių biologinių preparatų. Daugelis jų veikia kaip dirvožemio mikroorganizmų ir lauko augalų fiziologinių funkcijų stimuliatoriai. Vieni preparatai sudaryti iš eterinių augalų aliejų ir kelių dešimčių rūšių įvairių žolių ištraukų, jūros dumblių ištraukų ir mineralinių aliejų. Tokį biologinį preparatą išpurškus ant dirvos paviršiaus yra aktyvuojamos dirvožemio bakterijos, suintensyvinami derliaus liekanų irimo procesai, dirvožemis praturtėja augalams lengviau pasisavinamų maisto medžiagų. Tokie preparatai skatina mikroorganizmų, skaidančių organinius azoto junginius ir junginius iš sunkiau skaidomos celiuliozės, dauginimąsi.

Kiti biologiniai preparatai sudaryti iš kamieninių azotą fiksuojančių bakterijų ir biologiškai aktyvių medžiagų. Azotą fiksuojančios bakterijos azotą paima iš oro. Vieną dalį surinkto azoto sunaudoja pačios bakterijos, o kita augalams prieinamo pavidalo dalis patenka į dirvą. Tokie preparatai gali kompensuoti mineralinio azoto trūkumą dirvoje ir padaryti jį lengviau prieinamą augalams, nedarant įtakos nitratinio azoto kaupimuisi.

Trečių biologinių preparatų sudėtyje yra bakterijų, kurios leidžia lengviau tirpdyti ir mineralizuoti fosfatus ir taip papildomai padidinti jų efektyvumą. Kai kurios bakterijos ypatingos tuo, kad dėl jų augalams prieinamo pavidalo kalio dirvoje gali padaugėti iki 50 kg/ha. Tokios sąlygos gerina augalų atsparumą ligoms ir kenkėjų daromai žalai, didina augalų atsparumą drėgmės stygiui. Laikantis įvairių gamintojų rekomendacijų, biologinių preparatų normos dažniausiai varijuoja nuo 1,0 iki 4,0 l/ha.

Žemės dirbimas

Dirvožemio savybių keitimas mechaniniu žemės dirbimo būdu yra praktiškai nepamainomas. Tik tinkamai pasirinkus technologines žemės dirbimo operacijas, galima lengvai pakeisti dirvožemio kietumą, tankį, poringumą, grumstuotumą ir kitas savybes, sureguliuoti augalams augti tinkamą dirvožemio drėgmės ir temperatūros režimą, įterpti praėjusio derliaus augalines liekanas ir paruošti dirvą naujų augalų sėjai. Tačiau, nepriklausomai nuo to, kokius žemės ūkio augalus planuojama auginti, viena svarbiausių žemės ūkio produktų gamybos problemų yra ta, kad technologinės žemės dirbimo operacijos išlieka vienos brangiausių, daugiausiai darbo laiko ir energijos sąnaudų reikalaujančios viso gamybos proceso operacijos.

Todėl, ieškant šios problemos sprendimo būdų, dažniausiai yra minimizuojami pačių technologinių operacijų ir važiavimų skaičiai, tačiau problemos tai neišsprendžia. Bet kuri žemės dirbimo technologinė operacija, kad ir minimizuota, vis tiek lieka labai brangi.

Pastaruoju metu plačiai pradėjus naudoti biologinius preparatus žemės ūkyje, tiek mokslininkai, tiek ir žemdirbiai pastebi, kad biologiniai preparatai ne tik gerina augalų vystymosi sąlygas, bet ir jais nupurkštas dirvas darosi lengviau įdirbti. Daromos prielaidos, kad, panaudojus biologinius preparatus, kinta dirvožemio savybės, kurios daro įtaką žemės dirbimo mašinų darbinių dalių, dirvos ir augalinių liekanų tarpusavio sąveikos procesams. Tačiau, kaip tie procesai keičiasi, kaip biologinių preparatų naudojimas gali sumažinti dirvos pasipriešinimą mašinų darbinių dalių judėjimui dirvoje, kaip tai veikia degalų sąnaudas, galima tik spėlioti. Šioms prielaidoms pagrįsti buvo būtina atlikti daugiamečius eksperimentinius mokslinius tyrimus.

Eksperimentiniai tyrimai

Eksperimentiniai tyrimai atlikti 2015–2016 m. Aleksandro Stulginskio universiteto Bandymų stoties laukuose, kuriuose dirvožemis – karbonatingasis sekliai glėjiškas išplautžemis. 2015 ir 2016 m. pavasarį, balandžio pabaigoje, ant peržiemojusių žieminių kviečių pasėlių tradiciniu 12 m darbinio pločio purkštuvu išilgai laukelių buvo purškiami Lietuvoje naudojami įvairių rūšių biologiniai preparatai ir jų mišiniai. Tyrimai vykdyti 8 variantais.

Pirmas variantas buvo pasirinktas kaip kontrolinis, tačiau, įvertinus tai, kad kituose variantuose laukeliai buvo apipurškiami biologinio preparato ir vandens tirpalu, buvo nuspręsta kontrolinį laukelį nupurkšti tik vandeniu, kad būtų išlaikomos panašios drėgmės sąlygos. Vandens norma ir kontroliniame, ir kituose laukeliuose buvo 200 l/ ha. Šis variantas žymimas BP-0. Siekiant išvengti biologinių preparatų reklamos ir antireklamos, kiti variantai, kuriuose buvo naudojami biologiniai preparatai ir jų mišiniai, pažymėti sutrumpinimais nuo BP-1 iki BP-7.

Eksperimentiniams tyrimams vykdyti suburta plati mokslininkų grupė iš Aleksandro Stulginskio universiteto skirtingų padalinių. Agroinžinerinius ir poveikio aplinkai klausimus tyrė Žemės ūkio inžinerijos ir saugos, Jėgos ir transporto mašinų inžinerijos bei Aplinkos ir ekologijos institutų, o agronominius klausimus – Agroekosistemų ir dirvožemio mokslų bei Žemės ūkio ir maisto mokslų institutų mokslininkai. Tyrimai labai platūs ir atliekami daug metų, todėl šiame straipsnyje pateikiama tik keletas pastebėjimų, kaip skirtingi biologiniai preparatai ir jų mišiniai daro įtaką degalų sąnaudoms, dirvą lėkščiuojant ir ariant.

Degalų sąnaudos lėkščiuojant

Po žieminių kviečių derliaus nuėmimo likusioje ražienoje buvo atliekami degalų sąnaudų eksperimentiniai tyrimai dirvą lėkščiuojant skirtingais greičiais. Tyrimai vykdyti naudojant ASU turimą žemės ūkio techniką – traktorių Zetor 10540 ir 4 m darbinio pločio lėkštines akėčias. Pasirinkti trys lėkštinių akėčių darbiniai greičiai: 8,0, 10,0 ir 12 km/val.

Darbinis gylis per visą tyrimą buvo pastovus 10–12 cm. Tyrimų metu skirtingais jutikliais buvo registruojami įvairūs traktoriaus darbo rodikliai, tokie kaip variklio sūkiai, tikrasis važiavimo greitis, valandinės degalų sąnaudos, traukos jėga ir duomenų registravimo laikas.

Traktoriuje buvo sumontuotas duomenų registratorius – kaupiklis, iš kurio duomenys buvo perkeliami į asmeninį kompiuterį, naudojant programinę įrangą. Gauti tyrimų duomenys buvo atvaizduojami pagal laiką „Microsoft Excel“ programinėje sistemoje.

Valandinėms degalų sąnaudoms matuoti traktoriaus variklio degalų tiekimo linijoje buvo sumontuotas degalų srauto matuoklis. Degalų srauto matuoklio darbo kokybei užtikrinti papildomai dar buvo sumontuotas degalų aušinimo radiatorius, degalų filtras ir oro separatorius. Visų prietaisų kalibravimas buvo atliktas pagal standartines metodikas.

Eksperimentiniais tyrimais nustatyta, kad visais atvejais biologiniais preparatais arba jų mišiniais paveiktose dirvose valandinės degalų sąnaudos buvo mažesnės negu kontroliniame variante (BP-0), kai dirvoje nebuvo naudojami jokie biologiniai preparatai. Vertinant darbinio greičio įtaką valandinėms degalų sąnaudoms, pastebėta, kad skirtinguose variantuose greičio įtaka labai skyrėsi. Greitį padidinus nuo 8 iki 10 km/val., valandinės degalų sąnaudos daugumoje variantų padidėjo arba išliko panašios, išskyrus BP-4 variantą, kuriame nustatytas ženklesnis degalų sumažėjimas. Padidinus dar 2 km/val. greitį iki 12 km/ val., pastebėta, kad valandinės degalų sąnaudos šešiuose variantuose sumažėjo, o dviejuose – padidėjo, palyginti su 10 km/ val. greičiu. Atliekant lėkščiavimo technologinę operaciją, valandinių degalų sąnaudų kitimui įtakos turėjo biologinių preparatų ir jų mišinių poveikis įvairioms dirvožemio savybėms ir aukštesnė pavara, dirbant didesniu greičiu.

Valandinės degalų sąnaudos suteikia gana svarbią inžinerinę informaciją, tačiau žemės ūkyje daug svarbiau yra žinoti, kokios degalų sąnaudos reikalingos vienam dirvos hektarui įdirbti. Todėl įvertinus lėkštinių akėčių darbinį plotį ir greitį, nustatyta, kad dirbant 8 km/val. greičiu, vienam hektarui sulėkščiuoti reikia beveik 6 litrų degalų.

Panaudojus biologinius preparatus arba jų mišinius, priklausomai nuo jų rūšies, degalų sąnaudos gali sumažėti nuo 0,19 iki 1,37 l/ha. Padidinus darbinį greitį iki 10 km/val., visuose variantuose degalų sąnaudos dar labiau sumažėjo. Jeigu kontroliniame variante vienam hektarui sulėkščiuoti reikėjo apie 5 l/ ha, tai biologiniais preparatais paveiktose dirvose degalų sąnaudos svyravo nuo 3,24 iki 4,67 l/ha. Padidinus darbinį greitį iki 12 km/ val., visuose variantuose, kuriuose buvo panaudoti biologiniai preparatai, degalų sąnaudos buvo mažesnės negu kontroliniame variante.

Degalų sąnaudos ariant

Analogiški degalų sąnaudų eksperimentiniai tyrimai buvo atliekami ir dirvą ariant. Tyrimams naudotas tas pats Zetor traktorius ir 4 korpusų nevartomas plūgas, kurio darbinis plotis apie 1,2 m. Arimo greitis apie 6,5 km/val., vidutinis arimo darbinis gylis svyravo nuo 18 iki 20 cm. Tyrimai vykdyti dvejus metus. 2015 m. dirvos paviršiaus vidutinis drėgnumas arimo metu buvo apie 14–15 proc., o 2016 m. – 18–20 procentų.

Eksperimentiniais tyrimais nustatyta, kad pirmaisiais tyrimų metais ariant skirtingais biologiniais preparatais arba jų mišiniais paveiktas dirvas vidutinės valandinės degalų sąnaudos varijavo nuo 12,03 iki 15,96 l/val., o antraisiais – nuo 13,86 iki 16,27 l/val. Dviejuose variantuose, kuriuose naudoti biologiniai preparatai, atskirais metais buvo nustatyta, kad valandinės degalų sąnaudos buvo didesnės negu ariant kontrolinį laukelį, nepaveiktą jokiais biologiniais preparatais.

Visais kitais atvejais, kai buvo naudojami biologiniai preparatai, nustatytas gana ženklus degalų sąnaudų sumažėjimas, palyginti su kontroliniu variantu. Didesnis dirvos paviršiaus drėgnumas antraisiais tyrimų metais turėjo įtakos didesniam traktoriaus ratų buksavimui ir kartu didesnėms valandinėms degalų sąnaudoms.

Vertinant degalų sąnaudas vienam hektarui, galima aiškiai matyti, jog keliuose variantuose, kuriuose buvo naudojami biologiniai preparatai arba jų mišiniai (BP-4, BP-5, BP-6 ir BP-7), abiem tyrimų metais gautas ženklus degalų sąnaudų sumažėjimas, palyginti su kontroliniu variantu.

Kas lemia degalų sąnaudų mažėjimą?

Tai nėra paprastas klausimas, į kurį būtų labai lengva atsakyti. Pirmųjų kelerių metų tyrimų patirtis rodo, kad, panaudojus biologinius preparatus arba jų mišinius, dirvožemyje suaktyvėja įvairūs procesai, dėl kurių keičiasi fizikinės ir mechaninės dirvožemio savybės, turinčios didžiausią įtaką žemės dirbimo mašinų darbui.

Gauti eksperimentinių tyrimų duomenys leidžia įžvelgti tam tikras tendencijas, kad atskirais biologiniais preparatais arba jų mišiniais paveiktose dirvose mažėja dirvožemio tankis, didėja bendrasis ir aeracinis dirvožemio poringumai. Šios fizikinės dirvožemio savybės turi didelę įtaką žemės dirbimo mašinų technologinių operacijų jėginiams ir energiniams rodikliams. Žinoma, kad dirvožemio tankis labai glaudžiai susijęs su dirvožemio kietumu ir drėgnumu, tačiau labai didelių pastarųjų savybių skirtumų kol kas dar nenustatyta. Todėl tęsiami eksperimentiniai tyrimai, modeliuojamos įvairių dirvožemio savybių ir aplinkos veiksnių priklausomybės, galinčios tiksliau pagrįsti degalų sąnaudų pokyčius skirtingais biologiniais preparatais arba jų mišiniais paveiktose dirvose atliekant žemės dirbimo darbus.

Atliekant plačius eksperimentinius tyrimus gaunama daug įdomių rezultatų: kaip biologiniai preparatai ir jų mišiniai keičia ne tik fizikines ir mechanines, bet ir chemines bei biologines dirvožemio savybes, kaip kinta struktūrinių agregatų patvarumas, kaip keičiasi dirvožemio atsparumas erozijai ir derlingųjų dirvožemio agregatų išplovimas. Taip pat analizuojama, kokią įtaką biologiniai preparatai daro dirvožemio kvėpavimo procesams, augalų derliui ir, žinoma, ekonominiams rodikliams. Su šiais tyrimų rezultatais skaitytojai galės susipažinti jau kituose straipsniuose.