Dirvožemis apibrėžiamas kaip svarbus biosferos komponentas, kuris pasižymi heterogeniškumu, nes yra sudarytas iš biotinės ir abiotinės dalies ir kinta laike. Dirvožemį papildyti mikroorganizmais reikia labai atsakingai, kad tarp įterptų ir vietinių mikroorganizmų neprasidėtų nenaudinga konkurencija.

Praktiniu požiūriu galime teigti, kad dirvožemis yra visos gyvybės pagrindas, kuris ne tik aprūpina mus maistu, gyvenamąja vieta, bet atlieka ir daugiau žmogaus egzistavimui būtinų funkcijų.

Skirtingi autoriai nevienodai klasifikuoja dirvožemio funkcijas, dažniausiai išskiriamos keturios rūšys, kurios gyvybiškai svarbios žmonėms:

• aprūpinimo funkcijai priskiriami gamtiniai ištekliai (maistas, vanduo);
• reguliavimo funkcijai – ekosistemoje vykstantys procesai (biologinė ligų, piktžolių kontrolė, teršalų filtracija);
• kultūrinės funkcijos apima rekreaciją, estetiką, kraštovaizdį;
• pagalbinei funkcijai priskiriami dirvodaros procesai, mitybinių elementų ciklai, kurie yra žemės ūkio ir su tuo susijusios ekonomikos pagrindas.

Dirvožemio funkcijos skirstomos į smulkesnes kategorijas – paslaugas. Dirvožemio funkcijos, kurios yra naudingos žmogui, vadinamos dirvožemio paslaugomis.

Kai kurios paslaugos lemia ir „sveiko“ dirvožemio funkcionavimą, nors pagrindiniai tai užtikrinantys veiksniai yra dirvožemio cheminiai ir fizikiniai parametrai. Dirvožemio, kuriame yra subalansuotas maistinių medžiagų kiekis, pakankamas anglies kiekis, biologinis aktyvumas bus didesnis, palyginti su skurdžiu ar pertręštu dirvožemiu.

Svarbus dirvožemio ekosistemos bruožas – tai atsparumas aplinkos veiksniams, tiek gamtinės (liūtims, speigams), tiek antropogeninės kilmės (intensyvus žemės dirbimas, neracionalus pesticidų, biopreparatų naudojimas). Aplinkos sąlygų, taip pat ir klimato, svyravimai yra įprastas reiškinys. „Sveikose“ ekosistemose nuolat vyksta periodiniai svyravimai, tačiau dėl ekosistemos atsparumo jie nedaro įtakos dirvožemio funkcionavimui.

Pastaraisiais dešimtmečiais fiksuojama antropogeninė veikla (žemdirbystės intensyvinimas, anglies emisijų didėjimas, azoto ciklo pokyčiai) pasiekė beprecedentį lygį, kuris gali turėti lemiamos įtakos dirvožemio funkcijų sutrikimui, todėl labai svarbu parinkti tinkamas ūkininkavimo priemones, kad būtų išlaikytas dirvožemio ekosistemos atsparumas neigiamiems aplinkos veiksniams.

Viena iš veiklos strategijų turėtų būti dirvožemio biologinės įvairovės išsaugojimas, o esant reikalui – ir pagausinimas. Tai itin svarbu, nes dirvožemio mikroorganizmai – bakterijos, archėjos ir mikromicetai – atlieka pagrindinį vaidmenį maistinių medžiagų apykaitos cikluose, ardo nuokritas ir organinę medžiagą, vėl paversdami jas augalų maisto šaltiniu, taip pat dalyvauja teršiančių medžiagų skaidymo procese bei kontroliuoja patogenų ir kenkėjų plitimą, atlieka pagrindinį vaidmenį kuriant biomolekules: aminorūgštis, baltymus, DNR ir RNR, kurie yra gyvybės pagrindas žemėje.

Tyrimai LAMMC Vėžaičių filiale

Skirtinguose dirvožemiuose šie procesai vyksta nevienodu intensyvumu. LAMMC Vėžaičių filiale atliktais tyrimais, kurie buvo vykdomi pagal nacionalinę mokslo programą „Agromiško ir vandens ekosistemų tvarumas“, nustatyta, kad skirtingų grupių dirvožemius veikiant įvairiomis antropogeninėmis priemonėmis veikiamas dirvožemio mikroorganizmų aktyvumas, kinta dirvožemio mikroorganizmų struktūrinė sudėtis.

Labai svarbu žinoti, ne tik kokios bakterijos gyvena dirvožemyje, bet ir kokią funkciją jos atlieka. Ekosistemoje esant funkciniam perpildymui, t. y. kai į dirvožemį įterpiame papildomai mikroorganizmų, kurie gali atlikti norimą funkciją (pvz., intensyvinti mineralizaciją), padidėja tikimybė, kad jie dėl prasidėjusios įvairaus tipo konkurencijos (tarp įterptų ir vietinių mikroorganizmų) neduos laukto efekto. Todėl nevertėtų naudoti neištirtų ar menkai ištirtų preparatų, kurie nėra adaptuoti mūsų dirvožemiams ir klimatui.

Šiuolaikinėse žemės ūkio technologijose vis platesnį mastą įgauna įvairių biologinių trąšų naudojimas, kuriomis siekiama sumažinti cheminę dirvožemių apkrovą ir stabdyti degradaciją. Naudojant biologinius preparatus, skatinamas augalų vystymasis, gerinama jų fitosanitarinė būklė ir derliaus kokybė. Įvairių biologiškai aktyvių medžiagų ir preparatų naudojimas, kurių poveikį dirvožemiui galima vertinti pagal CO₂ emisiją iš dirvožemio, taip pat nevienodai veikia ekosistemas: intensyvina mineralizaciją, azoto fiksaciją, taršiųjų medžiagų biodegradaciją.

Kas lemia mikroorganizmų veiklą

Pasaulio mokslininkų atlikti tyrimai rodo, kad mikroorganizmai gali keisti savo veiklos strategiją, nelygu aplinkos sąlygos. Pavyzdžiui, gumbelinės bakterijos Rhizobium, gyvendamos simbiozėje su pupinių šeimos augalais, gali fiksuoti atmosferos azotą, tačiau, gyvendamos laisvai dirvožemyje, jos aktyviai dalyvauja denitrifikacijos procese, ardo organinę medžiagą ir, išskirdamos polisacharidus, didina dirvožemio agregatų patvarumą.

Pirmiausia vertėtų pasiremti subalansuoto ūkininkavimo principais, sava ir užsienio šalių patirtimi. Žinoma, kad pupinių šeimos augalai turi sudaryti ne mažiau kaip 25 proc. visų pasėlių. Toks didelis dėmesys šios šeimos augalams skiriamas ne tik dėl puikių maistinių ar pašarinių savybių, bet ir dėl to, kad augalai kartu su natūraliai gyvenančiomis gumbelinėmis bakterijomis prisideda prie dirvožemio aprūpinimo maisto medžiagomis ir jų reguliavimo funkcijų.

Lietuvoje moksliniais tyrimais įrodyta, kad už atmosferinio azoto fiksavimą atsakingo fermento aktyvumas dažnai nulemiamas dirvožemyje esančio mineralinių medžiagų kiekio. Tyrimai rodo, kad intensyviai azoto trąšomis tręšiamuose dirvožemiuose biologinis azoto fiksavimas nevyksta, o šis procesas suintensyvėja tik sumažėjus mineralinio azoto koncentracijai dirvožemyje.

Šio proceso suintensyvėjimo galime tikėtis šį pavasarį po itin lietingo rudens. LAMMC Agrocheminių tyrimų laboratorijos tyrimų duomenimis, mineralinio azoto šį rudenį dirvožemyje yra labai mažai, 0–60 cm dirvožemio sluoksnyje šalies vidurkis sudaro 35,5 kg/ha.

Sprendžiant azoto problemą ir siekiant nepažeisti ekosistemų, mokslas siūlo du kelius: racionaliai (o kai kur minimaliai) naudoti mineralinį ir maksimaliai – biologinį azotą. Be dirvožemio kalkinimo, tręšimo fosforo ir kalio trąšomis, svarbu, kad pasėlyje būtų pakankamai aktyvių atmosferos azotą fiksuojančių bakterijų.

Pasak kai kurių autorių, simbiozėje su ankštiniais augalais gyvenančios bakterijos fiksuoja 100–300 kg ha^-1 per metus, o laisvai gyvenančios bakterijos – tik apie 0,4–0,8 kg ha^-1 per metus. Iš atmosferos fiksuoto azoto panaudojimo laipsnis nevienodas ir varijuoja priklausomai nuo augalo rūšies.

Inokuliavimo svarba

Dirbtinis bakterinių preparatų įterpimas į dirvožemį vadinamas inokuliavimu. Ankštinių augalų inokuliavimas gumbelinių bakterijų preparatais sėkmingiausias, kai inokuliavimui naudojamas geros kokybės preparatas, pagamintas iš aktyvių ir ekologiškai adaptuotų gumbelinių bakterijų padermių, kurios suderintos su auginamų augalų veislėmis.

Ne mažiau svarbios ir dirvožemio agrocheminės savybės. Natūraliai azoto fiksavimo procesas intensyvesnis dirvožemiuose, kurie yra silpnai rūgštūs (pH_KCl < 6,0), pasižymi mažesniu maisto medžiagų kiekiu. Vienas iš veiksnių, stabdančių natūralų azoto fiksavimo procesą, yra tai, kai dirvožemyje iš viso nėra arba yra labai mažai atitinkamos rūšies ankštinių augalų gumbelinių bakterijų (pvz., sojų) arba bakterijos dėl nepalankių aplinkos sąlygų ir intensyvaus pesticidų bei mineralinių trąšų naudojimo yra praradusios simbiontinį aktyvumą.

Gumbelinių bakterijų preparatą rekomenduojama naudoti, jei lauko sėjomainoje ankštiniai augalai augo seniau kaip prieš 5–6 metus. Efektyvių bakterijų įterpimas į dirvožemį užtikrina jų ilgesnį gyvavimą, ir jos gali sėkmingai infekuoti pupinius augalus.

Reikia nepamiršti, kad atmosferinį azotą fiksuojančios gumbelinės bakterijos ir iš jų pagaminti preparatai yra natūralios kilmės, todėl jautrūs įvairiems aplinkos veiksniams, pavyzdžiui, dirvožemio pH, metalų koncentracijoms, druskingumui, drėgmei ar kitų bakterijų konkurencijai. Todėl labai svarbu, kad bakterinis preparatas būtų parinktas ne tik pagal auginamo augalo rūšį, bet ir veislę.

LAMMC Vėžaičių filiale gumbelinių bakterijų tyrimai vykdomi jau daugiau kaip 50 metų, sukaupta gausi kolekcija efektyvių gumbelinių bakterijų padermių, adaptuotų vietos sąlygoms ir skirtingų augalų rūšims bei veislėms.

Pagrindinis privalumas yra tas, kad kolekcijoje saugomos bakterijos yra nuolat persėjamos ant atitinkamų mitybinių terpių, todėl išlieka atsparesnės dirvos stresui, konkurencingesnės. Vėžaičių filiale sukaupta patirtis leidžia pagal išankstinius užsakymus gaminti koncentruotą efektyvių gumbelinių bakterijų suspensiją (Rizogeną). Kompetentingi mokslininkai ją padės parinkti pagal ūkių poreikius ir konsultuos naudojimo klausimais.