Praėję metai žemdirbiams buvo sunkių išbandymų laikas. Dėl kritulių pertekliaus dirvos liko nebaigtos ruošti žiemkenčių sėjai. Kas kaltas? Ar orai, nepagailėję kritulių, o gal ir patys žemdirbiai, naudojantys tokioms sąlygoms ne visai tinkamas technologijas?

Pirmiausia prisiminkime, kokių išbandymų pažėrė 2017-ieji. Sausringas vėsus pavasaris sunkino vasarojaus dygimą ir augimą. Pasėliai buvo netolygūs, margi. Birželio mėnesį iškritę krituliai atgaivino pasėlius ir taip paskatino jų augimą ir vystymąsi, tačiau liepos pabaigoje prasidėję gausūs lietūs trukdė javapjūtei – vėlavo žieminių rapsų, žieminių javų, o vėliau ir vasarojaus derliaus nuėmimas.

Dar labiau padėtį komplikavo tai, kad dėl drėgmės pertekliaus gerokai vėliau dirvos paruoštos rapsų ir žiemkenčių sėjai. Dirvos nedžiūvo, o kiekviena nauja kritulių dozė dar labiau didino jų drėgmę. Drėgmės kritiniu pertekliumi ar net užmirkimu skundėsi ne tik sunkių dirvų šeimininkai, bet ir lengvesnės granuliometrinės sudėties dirvožemių valdytojai.

Dirvos struktūringumo išsaugojimas ir gerinimas – svarbi užduotis norint išsaugoti dirvožemio tvarumą ir funkcionalumą. Struktūringumas – tai platus kompleksas, apimantis daug skirtingų rodiklių: agregatų pasiskirstymą, jų patvarumą, porų struktūrą ir pasiskirstymą, granuliometrinę sandarą.

Dirvožemio agregatų (grumstelių) stabilumas yra vienas svarbiausių gero dirbamų dirvų struktūringumo požymių. Nuo to priklauso vandens patekimas į augalų šaknų zoną, o dalelių išsidėstymas lemia ir porų erdvinį pasiskirstymą. Ir ne tik intensyviai dirbamose dirvose. Tuo atveju, kai agregatus veikiančios išorinės jėgos yra stipresnės negu juos siejančios jėgos, silpnesnieji agregatai yra suardomi, ir dirvos struktūringumo kokybė blogėja.

Vienareikšmės nuomonės apie dirvožemio agregatų patvarumą pasaulio mokslo visuomenėje nėra. Vieni teigia, kad patvarumą mažina intensyvus žemės dirbimas, kiti teigia, kad žemės dirbimo įtaka yra neesminė. Tačiau atkreiptinas dėmesys, kad visi tyrėjai daugiausiai rašo apie kurios nors konkrečios pasaulio zonos dirvožemius, todėl, suprantama, ir nuomonės yra skirtingos.

Lauko eksperimentai Dotnuvoje

Ilgamečių (nuo 1999 m.) žemės dirbimo lauko eksperimentų, vykdytų Dotnuvoje, svarbiausi rezultatai leidžia paaiškinti galimo dirvų užmirkimo priežastis. Minėti tyrimai atlikti vidutinio sunkumo priemolio ir smėlingo lengvo priemolio Vidurio Lietuvos rudžemiuose.

Lauko eksperimentuose tirta tradicinio žemės dirbimo (T – skutimas + arimas) ir tiesioginės sėjos (M) įtaka dirvožemio agregatų patvarumui šiaudus iš lauko pašalinant arba juos paliekant lauke. Iš tiesų, intensyviai dirbant žemę (T), ir vidutinio sunkumo priemolyje, ir smėlingame lengvame priemolyje agregatų patvarumas viršutiniame dirvos sluoksnyje (0–20 cm) buvo gerokai mažesnis negu tiesioginės sėjos sistemoje, kur žemė buvo tik sekliai supurenama (3–5 cm gyliu) prie sėjamosios pritvirtintu priešsėjinio žemės dirbimo agregatu.

Šiaudų įterpimas T sistemoje lėmė > 1 mm skersmens patvarių agregatų didesnį kiekį, bet neturėjo įtakos 0,25– 1 mm agregatų patvarumui. M sistemoje ir vienų, ir kitų agregatų patvarumas buvo esmingai didesnis negu T sistemoje. Vadinasi, lengvesniame dirvožemyje, taikant tiesioginę sėją, didėjo stambesniųjų vandenyje patvarių dirvožemio agregatų kiekis armeniniame sluoksnyje.

Deja, podirvyje procesai vyko šiek tiek kita linkme. Nors tiesioginės sėjos pranašumas prieš T išliko panašiai kaip ir armenyje, tačiau vidutinio sunkumo priemolyje tiek T, tiek ir M sistemose šiaudų įterpimas esmingai sumažino agregatų patvarumą, palyginti su patvarumu, kai šiaudai buvo pašalinti iš lauko.

Smėlingame lengvame priemolyje tik T lėmė mažesnį poarmenio agregatų patvarumą, o štai M sistemoje jis šiek tiek pagerėjo. Tai rodo, kad, atsisakius gilaus ir intensyvaus žemės dirbimo, bet šiaudus paliekant dirvos paviršiuje, gerėja armeninio sluoksnio (0–20 cm) fizikinė būklė, tačiau poarmenyje tokios agropriemonės neišsaugo tokios pat būklės kaip armenyje, ir pastarojo savybės prastėjo.

Lengvesnės granuliometrinės sudėties dirvožemyje, kai padaugėjo organinės medžiagos, tikėtina reliatyviai padidėjo fiziškai apsaugota organinės medžiagos proporcija agregatuose, o tai galėjo lemti ir patvarumo padidėjimą. Taigi, ilgalaikis žemės dirbimo intensyvumo minimalizavimas gali lemti teigiamus agregatų patvarumo rezultatus armenyje (0–20 cm), bet nebūtinai poarmenyje (20–40 cm).

Ką lemia dirvožemio porų pasiskirstymas

Dirvožemio porų pasiskirstymas lemia augalų aprūpinimą vandeniu, vandens pertekliaus migraciją į gilesnius dirvožemio sluoksnius ir užmirkimo prevenciją, deguonies ir augalų mitybos elementų apykaitą. Dirvožemio porų pasiskirstymas – tai tik vienas iš parametrų, apibūdinančių porų struktūrą. Nors nėra detalizuojama porų geometrija ir tarpusavio jungtys, tačiau porų skersmuo ir pasiskirstymas pagal jį – tai vienas iš rodiklių, galinčių iliustruoti dirvožemio fizikinę būklę ir gebą išlaikyti bei filtruoti vandenį.

Mūsų eksperimentuose dirvožemio porų pasiskirstymas priklausė visų pirma nuo granuliometrinės sudėties ir tik po to – nuo žemės dirbimo ir šiaudų panaudojimo būdo. Sunkesnės granuliometrinės sudėties dirvožemyje – vidutinio sunkumo priemolyje – pasirinkta žemės dirbimo sistema praktiškai neturėjo įtakos bendrajam poringumui, tačiau lėmė pakitusį porų dydžio ir jų tūrio pasiskirstymą. M sistemos taikymas ir armenyje, ir poarmenyje nulėmė didesnį mezoporų, gebančių išlaikyti vandenį, tūrį, tačiau sumažino makroporų (drenažinių) ir mikroporų (jos tiesiogiai nedalyvauja vandens apykaitoje) tūrį.

Tiesioginės sėjos taikymas labiausiai lėmė mikroporų, tiesiogiai nedalyvaujančių vandens apykaitoje, tūrio padidėjimą ir mezoporų tūrio sumažėjimą poarmenyje. Toks nepageidaujamas mikroporų pagausėjimas didina dirvožemio užmirkimo pavojų. Efektą ypač sustiprino ant dirvos paviršiaus palikti stambiai smulkinti šiaudai. Taigi, šis porų dydžio santykio poarmenyje pokytis reiškia nepalankų dirvožemio gebėjimą praleisti vandenį į gilesnius sluoksnius.

Vidutinio sunkumo priemolyje šiaudai veikė kaip dirvožemį purenanti priemonė. Šiaudų įterpimas žemę dirbant tradiciškai (T) armenyje ir poarmenyje esmingai padidino stambiųjų drenažinių porų, t. y. makroporų tūrį. Armenyje pagausėjo ir mezoporų. Deja, poarmenyje esmingai pagausėjo mikroporų ir sumažėjo gebančių išlaikyti vandenį mezoporų tūris.

Lengvesnės granuliometrinės sudėties dirvožemyje – smėlingame lengvame priemolyje – šiaudai veikė kaip dirvožemio poras kemšanti priemonė. Ilgalaikis tiesioginės sėjos taikymas esmingai sumažino makroporų kiekį armenyje. Vadinasi, vanduo sunkiau nutekėjo į gilesnius dirvožemio sluoksnius.

Dirvožemio agregatų patvarumas ir porų pasiskirstymas lemia dirvožemio gebą išlaikyti vandenį. Vidutinio sunkumo priemolio poarmenyje, kaip ir armenyje, didesne geba išlaikyti vandenį pasižymėjo tiesioginės sėjos (M) sistema. Tačiau šiaudai, žemę dirbant tradiciškai (T), pablogino vandentalpą visose porose, o tiesioginės sėjos sistemoje – svarbiausiose 0,2–30 μm porose, t. y. porose, kurios lemia augalams prieinamo vandens kiekį.

Smėlingo lengvo priemolio armenyje didžiausia geba išlaikyti vandenį pasižymėjo tiesioginės sėjos sistema. Poarmenyje didžiausią vandentalpą makro- ir mezoporose nulėmė T be šiaudų sistema ir M su šiaudais sistema, o 0,2–30 μm porose šiaudai gerino vandentalpą ir T, ir M sistemose.

Esant kritulių pertekliui, šiaudai nepageidautini?

Sausringu laikotarpiu vidutinio sunkumo priemolyje nei tiesioginės sėjos, nei šiaudų pranašumas taupant dirvos paviršiaus drėgmę nepasireiškė, tačiau smėlingame lengvame priemolyje tiesioginės sėjos taikymas pasireiškė kaip dirvos drėgmę tausojanti agropriemonė. Šioje sistemoje, ypač šiaudus paliekant dirvos paviršiuje, vandens kiekis dirvos paviršiuje buvo esmingai didesnis negu T sistemoje.

Esant kritulių pertekliui, abiejuose dirvožemiuose šiaudai lėmė drėgmės perteklių, lėtą vandens nutekėjimą į gilesnius sluoksnius ir, nepriklausomai nuo taikyto žemės dirbimo, lėmė vandens kaupimąsi dirvos paviršiuje bei sudarė palankias sąlygas dirvai užmirkti.

Dirvožemio vandentalpos savybės, vandens apykaitos tarp skirtingų dirvožemio sluoksnių pobūdis, be abejo, nulėmė ir kitus procesus, vykstančius dirvožemyje. Pasikeitė anaerobinių ir aerobinių procesų pobūdis.

Metano dujų koncentracija

Tiesioginės sėjos taikymas vidutinio sunkumo priemolyje lėmė mažesnę metano dujų (CH₄) koncentraciją negu smėlingame lengvame priemolyje, nepriklausomai nuo šiaudų naudojimo būdo. Šiaudus paliekant lauke, vidutinio sunkumo priemolio armenyje ir poarmenyje CH₄ koncentracija buvo beveik dvigubai mažesnė negu šiaudus iš lauko pašalinant, neatsižvelgiant į taikytą žemės dirbimą.

Dirvožemio geba išlaikyti vandenį ir jo perteklių praleisti į gilesnius sluoksnius lemia dirvos paviršiaus (0–10 cm) drėgmę per augalų vegetacijos sezoną. Didžiausia vidutinė 2017 metų sezono dirvos paviršiaus drėgmė buvo šiaudus paliekant lauke, nepriklausomai nuo taikomo žemės dirbimo.

Tokį rezultatą galėjo lemti per stambiai susmulkinti šiaudai (iki 10 cm ilgio). Tokie šiaudai vidutinio sunkumo priemolyje veikė kaip dirvos purenimo priemonė, padidindama dirvos aeraciją dėl išaugusio stambiųjų porų (makro- ir mezoporų) tūrio. Tokiame dirvožemyje gerokai padidėjo ribos tarp lauko drėgmės ir vytimo taško, tad gerai aeruojamas dirvožemis su įterptais šiaudais lėmė jame ir mažesnį vandens kiekį, ir žemesnę CH₄ koncentraciją, negu šiaudus iš lauko pašalinus.

Lengvesniame dirvožemyje – smėlingame lengvame priemolyje – visų tiesioginės sėjos (M) sistemų taikymas lėmė CH₄ koncentracijos padidėjimą, o šiaudai (kaip poras kemšanti priemonė) šį efektą stiprino ir T, ir M sistemose. Šiaudai lėmė esmingai mažesnį dirvožemio makro- ir mezoporų tūrį. Labiausiai – tiesioginės sėjos sistemoje. Dirvožemio aeracija pablogėjo. Nepalankus oro ir vandens santykis lėmė ryškesnius anaerobinius procesus porose, tad susidarė palankios sąlygos CH₄ didėti.

Sieros vandenilio koncentracija

Ilgalaikis tiesioginės sėjos taikymas lėmė sieros vandenilio (H₂S) koncentracijos padidėjimą ir armenyje, ir poarmenyje; ir labiau smėlingame lengvame negu vidutinio sunkumo priemolyje. Šiaudų įterpimas tradicinio žemės dirbimo sistemoje, vidutinio sunkumo priemolyje H₂S koncentraciją labiau mažino armenyje negu poarmenyje, o smėlingame  lengvame priemolyje šiaudų reikšmė H₂S pokyčiams buvo nežymi.

Šiaudų paskleidimas dirvos paviršiuje tiesioginės sėjos sistemoje vidutinio sunkumo priemolyje lėmė esmingai mažesnę H₂S koncentraciją ir armenyje, ir poarmenyje. Smėlingame lengvame priemolyje šiaudų paskleidimas dirvos paviršiuje lėmė mažesnę H₂S koncentraciją armenyje negu šiaudus iš lauko pašalinant, tačiau poarmenyje ji padidėjo.

Kokią įtaką žemės dirbimas turėjo pupų derliui?

Nepaisant labai nepalankių meteorologinių sąlygų ir pavėluoto derliaus nuėmimo, 2017 m. pašarinių pupų derlingumas buvo neprastas. Vidutinio sunkumo priemolyje daugiausiai pupų prikulta tradicinio žemės dirbimo (T) sistemoje šiaudus iš lauko pašalinant (6,63 t/ha). Šiaudų įterpimas jį sumažino 10 procentų. Tiesioginės sėjos sistemoje (M), šiaudus iš lauko pašalinant, pupų kūlėme 16 proc. mažiau negu tradicinio žemės dirbimo sistemoje be šiaudų ir 17 proc. mažiau negu tradicinėje žemės dirbimo sistemoje su įterptais šiaudais.

Lengvesniame dirvožemyje – smėlingame lengvame priemolyje – pupų derlingumas buvo vidutiniškai 5 proc. mažesnis negu vidutinio sunkumo priemolyje. T sistemoje šiaudus iš lauko pašalinant pupų prikulta 5,77 t/ha. Šiaudų įterpimas derlingumo beveik nepakeitė. M sistemoje, šiaudus iš lauko pašalinant, pupų kūlėme 15 proc. mažiau negu T sistemoje be šiaudų ir 9 proc. mažiau negu T su įterptais šiaudais. Vis dėlto taikant tiesioginę sėją ir šiaudus paskleidžiant dirvos paviršiuje, pupų derlingumas buvo 10 proc. didesnis negu šiaudus iš lauko pašalinant.

Kokias išvadas galima daryti?

• Taupant energinius išteklius ir darbo laiką, sunkesnės granuliometrinės sudėties dirvoje – vidutinio sunkumo priemolyje – vietoj tradicinio žemės dirbimo galima taikyti supaprastintą (neariminį) dirbimą. Tačiau mažiau organinės medžiagos turinčiame smėlingame lengvame priemolyje, pasižyminčiame nepageidaujama savybe greitai suslūgti ir sukietėti, pranašesnis yra tradicinis žemės dirbimas – skutimas 10–12 cm gyliu + arimas 20–22 cm gyliu + priešsėjinis dirbimas.
• Kadangi ilgalaikis tradicinis žemės dirbimas yra efektyvesnis negu ilgalaikis tiesioginės sėjos taikymas, siekiant išvengti dirvų užmirkimo, rekomenduotina kas 3–4 metai tiesioginę sėją pakeisti giliu verstuviniu arba beverstuviu purenimu.
• Taikant neariminę žemės dirbimo sistemą – tiesioginę sėją, kartu ant dirvos paviršiaus paskleidžiant smulkintus priešsėlio šiaudus, be jau minėto teigiamo praktinio efekto (organinės medžiagos kaupimasis viršutiniame dirvos sluoksnyje, taupomų energijos ir laiko resursų), ateityje galima ir tam tikra rizika – mezoporų tūris gali sumažėti, o mikroporų – padidėti, kartu didėja ir dirvožemio kietumas. Tai sukelia neigiamų pasekmių – sumažėjusį dirvožemio vandens pralaidumą, padidėjusią paviršinio vandens kaupimosi riziką ir užmirkimo pavojų.