Natūralų dirvožemio derlingumą lemia genetinė kilmė ir vykstantys dirvodariniai procesai, kuriems įtaką daro aplinkos veiksniai. Didelę reikšmę dirvožemio našumui turi racionali žemdirbio veikla.

Kokią įtaką žemdirbiška veikla daro dirvožemiui? Viena vertus, dedamos pastangos stabiliam dirvožemio našumui palaikyti, kita vertus – žmogaus poreikiams naudingų komponentų dominavimo skatinimas alina dirvožemį. Žinoma, kad intensyvinant kurios nors vienos dominantės plėtrą, ekosistemoje mažėja augalijos bei gyvūnijos įvairovė ir trikdoma kiekybinė bei kokybinė pusiausvyra dirvožemyje.

Potencialusis ir efektyvusis derlingumas

Vertinant natūralų dirvožemio derlingumą ir žmogaus plėtojamos žemės ūkio veiklos pobūdį, galima išskirti dvi svarbesnes dirvožemio derlingumo rūšis: potencialųjį ir efektyvųjį.

Potencialusis dirvožemio derlingumas – tai dėl genetinės kilmės, kintančių aplinkos sąlygų ir ilgalaikės žmogaus veiklos susiformavęs energinis dirvožemio potencialas, kuris gali būti pasiektas, kai sudaromos visos kitos optimalios tinkamai parinktų augalų, jų veislių ir auginamų technologijų sąlygos.

Efektyvusis dirvožemio derlingumas parodo, kaip panaudojant įvairias agrotechnines priemones pasisekė nemažinant sukaupto dirvožemio potencialo didinti augalų produktyvumą. Efektyvusis derlingumas labiausiai priklauso nuo žemdirbio gebėjimo tinkamai parinkti augalus ir veisles, sudaryti jų kaitą, įgyvendinti tręšimo sistemas ir auginimo technologijas.

Natūralus dirvožemio potencialas yra jo derlumo pagrindas, tačiau jame gali nepakakti augalams prieinamų judriųjų maisto medžiagų formų, sudarančių galimybę pasiekti efektyvųjį dirvožemio derlumą. Siekiant palaikyti stabilų efektyvųjį dirvožemio našumą tenka ne tik kompensuoti maisto medžiagų, kurios išnešamos su augalų derliumi, balansą, bet ir didinti humuso sankaupas, kurios taptų ilgalaikiu efektyviojo derlingumo rezervu.

Todėl to paties potencialaus derlingumo dirvožemiuose efektyvusis derlingumas dėl panaudotų priemonių racionalumo, lėmusio augalų produktyvumą, dažnai skirtingų naudotojų labai nevienodas. Pastaraisiais metais keičiantis klimatui ir kai kuriems meteorologiniams veiksniams tampant ribiniams, efektyviojo derlingumo skirtumai tarp atskirų naudotojų didėja. Tai lemia gebėjimas prisitaikyti prie pakitusių gamtinių sąlygų.

Švelnusis ir šiurkštusis humusas

Vienas iš svarbiausių veiksnių, amortizuojančių nepalankių aplinkos sąlygų poveikį augalų produktyvumui, yra dirvožemio humusingumo didinimas. Kuo storesnis ir humusingesnis armens sluoksnis, tuo didesnės jo sorbcinės galimybės, sukaupiamos didesnės drėgmės atsargos, švelninančios sausringo periodo neigiamą poveikį augalams ir geresnį šilumos režimą, gerinantį žiemojimo sąlygas.

Augalų mityba stabilesnė, kai iš organinių medžiagų nuolat atpalaiduojami mitybos elementai, o ne kai atskirais laikotarpiais įterpiama mineralinių trąšų. Kuo daugiau dirvožemyje organinių medžiagų (tai huminės medžiagos su smulkiomis biologinės sudėties nepakeitusiomis augalų dalelėmis, dar kartais vadinamos šiurkščiuoju humusu) ar gryno humuso (atmetus biologinės sudėties nepakeitusias daleleles, kai kur literatūroje vadinamu švelniuoju humusu), tuo stabilesnė augalų mityba.

Humusas – svarbi mineralinių dalelių jungiamoji medžiaga, didele dalimi lemianti dirvožemio struktūrą ir struktūrinių trupinėlių patvarumą vandenyje. Humuso reikšmė didėja šiltėjant (ekstremalėjant) klimatui: anksčiau prasideda pavasario sėja ir subręsta javai bei nuimamas derlius, ilgesnis popjūtinis periodas be paviršių dengiančiųjų augalų.

Javų popjūtiniu periodu likusį šiltąjį laikotarpį dirvožemio paviršiui esant be dengiamųjų augalų, jame tebevyksta įvairūs augalų liekanų ir humuso irimo procesai, atpalaiduojamas azotas ir kitos maisto medžiagos. Tačiau, kai nėra augalų vartotojų, jos nenaudingai išgarinamos ir rudens krituliai išplauna į gilesnius sluoksnius.

Išnaudoti žaliosios trąšos privalumus

Daug keliaujantys po įvairias šalis dabartiniai žemdirbiai pastebi plotus su žaliuojančiais tarpiniais pasėliais popjūtiniu periodu, tačiau pas mus tokių laukų dar palyginti nedaug. Net šių metų be galo graži ir šilta vasara, leidusi nuimti javų derlių dar rugpjūčio pradžioje, ir toks pat ilgas ir šiltas ruduo situaciją mažai pakeitė – pagrindinių pasėlių popjūtiniu periodu tarpiniais pasėliais apsėta palyginti mažai plotų, todėl prieš kaitrią ankstyvo rudens saulę kaito nemažai plikų laukų. Tiesa, kai kurie laukai šiemet džiugino akį ryškiu geltoniu ir skleidė malonų baltųjų garstyčių žiedų kvapą.

Tarpiniai pasėliai labai svarbūs augalininkystės ūkiuose, kuriuose organinių medžiagų balansui palaikyti lieka tik augalinės liekanos, šalutinė produkcija ar kaip žalioji trąša naudojama įvairių augalų, auginamų popjūtiniu laikotarpiu, antžeminė biomasė.

Tačiau literatūroje yra įvairių nuomonių apie žaliųjų trąšų poveikį organinės anglies kaupimuisi dirvožemyje – tai lemia augalų antžeminė dalis ir šaknų fitomasės cheminė sudėtis, anglies ir azoto santykis jose. Azotinga augalų antžeminė biomasė, ypač pupinių ir ankstyvo vystymosi tarpsnių bastutinių augalų, gali paskatinti organinės medžiagos mineralizaciją ir net sukelti dirvožemio dehumifikavimo procesus.

Mikroorganizmų aktyvumą žaliosios trąšos skatina mažiau negu kraikinis mėšlas, tačiau kaip tarpiniai pasėliai auginami augalai turi ir kitą svarbią reikšmę – dengdami dirvožemio paviršių gerina aeraciją ir kaip fitomelioracinė priemonė palaiko optimalų drėgmės režimą.

Dvi organinės medžiagos formos

Pagal irimo greitį į dirvožemį įterptą organinę medžiagą galima suskirstyti į greitai besiskaidančią – azotingą ir turinčią daug organinės anglies, bei turinčią mažai azoto – iš dalies atsparią irimui. Nors abi organinės medžiagos formos labai svarbios ekosistemai funkcionuoti, tačiau lengvai yrančios azotingos organinės medžiagos turi didesnę teigiamą įtaką greitesniam biogeninių elementų kiekiui papildyti. Gamtosauginiu požiūriu svarbiausia išlaikyti tinkamas sąsajas tarp iš organinių medžiagų mitybos elementų atpalaidavimo dirvožemyje ir augalų vartotojų poreikių. Todėl azotingos žaliųjų trąšų biomasės įterpimas su javų šiaudais yra geras derinys siekiant ilgesnio mineralizacijos proceso.

Todėl labai svarbu, žaliajai trąšai naudojant tarpiniuose pasėliuose auginamų augalų biomasę, parinkti optimalų jų įterpimo laiką. Visi plačialapiai augalai iki butonizacijos būna sultingi ir turi daug azoto, todėl, juos įterpus, galimas greitas irimas ir azoto nuostoliai. Augalų žydėjimo pradžioje susikaupia daugiau organinės anglies, todėl anglies ir azoto santykis tampa tinkamesnis mineralizacijos ir humifikacijos procesų pusiausvyrai dirvoje palaikyti.

Geriausia išauginti iki žydėjimo pradžios

Tarpiniai pasėliai, šiltėjant klimatui ir ilgėjant popjūtiniam periodui, darosi svarbi dirvosauginė priemonė, stabdanti javams būdingų ražieninių piktžolių ir patogeninių mikroorganizmų plitimą. Tarpiniai pasėliai taip pat intensyvina bakterijų, skaidančių organines liekanas iki augalams prieinamų biogeninių elementų, veiklą.

Ko gero, lengviausiai auginamos ir populiariausios jau ir Lietuvos laukuose kaip tarpiniai pasėliai yra baltosios garstyčios. Tačiau ir jas auginant negalima nepaisyti kai kurių labai svarbių agrotechninių detalių. Pavėluotas sėjos laikas (rugsėjo pradžia), trumpėjančios dienos gali sulėtinti garstyčių augimą ir augalai, įterpti nepasiekę butonizacijos tarpsnio (turintys daug azoto ir mažai anglies), neduos laukiamo dirvos gerinamojo efekto, nes dėl greitos mineralizacijos tikėtini azoto nuostoliai.

Todėl svarbu, kad baltosios garstyčios būtų pasėtos iki rugpjūčio antrojo dešimtadienio, išaugintos iki visiškos butonizacijos, o dar geriau – iki žydėjimo pradžios, ir prieš žiemą įterptos.

Kodėl nenaudinga baltųjų garstyčių laikyti iki žydėjimo pabaigos ir ankštarų formavimo? Viena, gali susikaupti per daug celiuliozės ir lignino, lėtinančių biomasės mineralizaciją, kita – dalis susiformavusių ankštarų, ypač sekliai įterptų sėklų, gali sudygti pavasarį ir užteršti pasėlį.

Paveiksle matyti, kad kviečių popjūtiniu periodu tarpiniame baltųjų garstyčių pasėlyje nemažą dalį sudaro žieminių rapsų atovartoje sudygusios pabiros. Bastutinių augalų grandis nenutrūkusi, tad gali susidaryti agresyvių elementų perteklius sėjomainoje. Jei kas 2–3 metus į tą patį lauką grįžta žieminiai ar vasariniai rapsai, kad būtų nutraukta alelopatinį poveikį turinčių bastutinių augalų grandis, žaliajai trąšai reikėtų rinktis ne rapsams giminingus bastutinius augalus, o kitus, pavyzdžiui, facelijas, raudonuosius ar baltuosius dobilus.

Neigiamas intensyvaus mechaninio žemės dirbimo poveikis

Neigiamą poveikį dirvožemio humusingumui gali turėti ir intensyvus mechaninis žemės dirbimas. Dažnas intensyvus purenimas dirbtinai didina dirvožemio purumą, tačiau jis savo stabilumu neprilygsta natūraliam, struktūringam, susidariusiam dėl biotos gausumo, augalų šaknų išskyrų ir kitų biogeninių veiksnių sąveikos.

Žemės dirbimo technikos supurenta dirva išlieka stabili tik iki gausesnių kritulių, po to ji staiga prastėja ir grįžta į pirminį būvį. Be to, yra vis daugiau tyrimų duomenų, rodančių, kad intensyvus dirvožemio purenimas, ypač verstuvinis arimas, didinantis oro cirkuliaciją, skatina organinių medžiagų mineralizaciją, CO₂ emisiją į aplinką ir humuso mažėjimą.

Kai kuriais atvejais intensyvus purenimas gali turėti neigiamos įtakos ne tik dirvožemio mikrofaunai, bet ir megafaunai ar net makrofaunai – natūraliems dirvos struktūros ir kitų savybių gerintojams sliekams, o tai sukelia fizikinių bei cheminių savybių degradaciją ir agrocenozių produktyvumo mažėjimą.

Dirvožemių fizikinė būklė smarkiai pablogėja dėl intensyvių augalų auginimo technologijų suformuotose nuolatinėse technologinėse vėžėse, kur neigiami padariniai jaučiami daugelį metų. Jų supresuotą dirvožemį tenka giliai purenti, tačiau tą darbą atliekant, kai nepalanki dirvos fizinė būklė, laužiami luitai ir gadinama struktūra.

Natūralu, kad dėl brangumo ir kai kurių negatyvių savybių vietoje gilaus arimo vis plačiau naudojamas beverstuvis purenimas. Žemdirbiai vietoje arimo pradėję taikyti minimalų pagrindinį žemės dirbimą – seklų beverstuvį purenimą – kelerius metus tiesioginio neigiamo poveikio augalų produktyvumui nepastebėdavo, o energinėms sąnaudoms sumažėjus, jį taiko vis dažniau. Tačiau ilgalaikiai (10 metų) arimo ir beverstuvio purenimo lyginamieji tyrimai, atlikti sunkesniuose dirvožemiuose sėjomainoje su daugiametėmis žolėmis, parodė, kad ilgalaikis beverstuvis žemės dirbimas sudaro galimybę formuotis mažesnio humusingumo apatiniam 20–25 cm gylio armens sluoksniui.

Mažesnio humusingumo apatinis armens sluoksnis turi netiesioginį neigiamą poveikį vandens filtracijai dirvožemyje, kartu didėja užmirkimo pavojus, ypač pastaraisiais metais, vis netolygiau pasiskirstant krituliams tiek per metus, tiek vegetacijos periodų atskirais laikotarpiais. Be to, seklesniame humusingame sluoksnyje formuojasi prastesnis šilumos režimas, todėl čia žiemojantys augalai gali būti jautresni žemoms temperatūroms.

Pastebėta, kad viršutinis armens sluoksnis po ilgalaikio beverstuvio purenimo buvo šiek tiek humusingesnis negu po gilaus arimo. Ilgą laiką stebint gerai sukultūrintus laukus, kuriuose pastaruosius penkerius metus buvo taikomas beverstuvis žemės dirbimas, šiais metais pupinių augalų pasėliuose teko matyti netikėtai išplitusių daugiamečių piktžolių (dirvinių usnių ir pienių) salas, kurias išnaikinti greičiausiai teks tik plūgu.

Matyt, daugiamečių piktžolių vystymasis buvo pristabdomas cheminėmis priemonėmis, o šaknų sistemos dalys liko gyvybingos ir, sulaukusios palankių sąlygų, ėmė augti užimdamos viršutinį pasėlio ardą. Todėl verta, atsižvelgiant į dirvožemio sąlygas ir augalų poreikius, beverstuvį purenimą kaitalioti su verstuviniu giliu arimu. Tokių derinių efektyvumą rodo ir ilgalaikių tyrimų duomenys.   Kartais rekomenduojama sėti didesnę sėklos normą – net iki 50 kg/ha. Remiantis patirtimi, matyti, kad tokia sėklos norma tikrai per didelė. Be reikalo padidėja tarpinių pasėlių savikaina, o tankiai sudygusios garstyčios stelbia viena kitą, nesišakoja, išaugina mažai lapų. Pakankama sėklos norma įvairiuose dirvožemiuose yra 15–20 kg/ha.

Mažiau laiko sėjai

Siekiant išvengti neigiamo kintančio klimato poveikio, tenka tobulinti žemės ūkio technologijas, tikslinti ir trumpinti technologines grandis, kad optimaliu laiku būtų galima atlikti technologinius elementus, kai gamtinės sąlygos tai priemonei atlikti būna pačios tinkamiausios. Keičiantis klimatui, optimalių sąlygų laikotarpis, skirtas atlikti kai kuriuos agrotechninius elementus, labai sutrumpėja, o kai kuriuos – atvirkščiai, užsitęsia.

Siekiant kuo didesnio efektyvaus dirvožemio derlingumo, žemdirbystėje technologinės operacijos turi būti kuo labiau priderintos prie gamtinių sąlygų pokyčių. Pavasarinis sėjos periodas, garantuojantis gerą sudygimą, pastaraisiais metais trumpesnis negu įprasta, nes dar gegužės mėnesį pasikartojantys sausringi periodai neužtikrina gero sudygimo ir javų išsikrūmijimo, o vėliau sėtų ir vėliau sudygusių augalų augimas ir vystymasis silpnėja trumpėjančios dienos sąlygomis. Todėl, ypač vasarinių augalų, produktyvumas dažnai mažesnis už dirvožemio potencines galimybes.

Tas pats ir dėl rudeninės sėjos – gerą sudygimą ir konkurencingą pasėlį laimi tie, kurie pasirenka optimalų žieminių rapsų ir žieminių kviečių sėjos laiką. Vis dažniau tikintis ilgo ir šilto rudens, vėlinama sėja, tačiau tai loterija, nes užsitęsus sausrai pasėliai susiformuoja netolygūs, dalis jų iki spalio vidurio neišsikrūmija.

Tokie žieminiai augalai peržiemos, jei užsitęsus šiltesniam rudeniui augalai pasieks tinkamą išsivystymo tarpsnį prieš užšąlant arba sulauksime švelnios žiemos. Susiformavus nevienodam pasėliui, būna silpnesnė jo stelbiamoji geba ir jo produktyvumui didinti tenka panaudoti daugiau trąšų ir pesticidų.

Intensyviai naudojamos sintetinės trąšos ir cheminės augalų apsaugos priemonės gali turėti ir netiesioginę neigiamą įtaką dirvožemiui. Intensyviai naudojant pesticidus, neišvengiama jų sąlyčio su dirvožemio fauna ir neigiamo poveikio jai. Be to, selektyvus pesticidų veikimas, naikinant vienas rūšis arba populiacijas, skatina kitų dominavimą.