Biodujų gamybos metu gaunamas šalutinis produktas – biosubstratas. Degazuoto biosubstrato cheminė sudėtis rodo, kad jis yra tinkama žemės ūkio augalų organinė trąša ir galėtų prisidėti prie biodujų ir žemės ūkio ekonominio efektyvumo didinimo bei beatliekių technologijų naudojimo žemės ūkyje plėtros.

Biosubstrato naudojimas žemės ūkio augalų tręšimui, kaip ir biodujų gamybos procesas, turi gilias ištakas – dar XIII amžiuje Kinijoje buvo pradėtas naudoti anaerobinis mėšlo skaidymo procesas, kai vietiniai gyventojai nustatė, kad anaerobinėje aplinkoje perdirbtas mėšlas yra tinkamesnis augalų tręšimui nei šviežias.

Anaerobinio proceso metu organinės medžiagos yra mineralizuojamos į vandenyje tirpius junginius, kuriuos gali lengvai pasisavinti augalai. Per biodujų gamybos procesą didžioji dalis organinio azoto perverčiama į amoniakinį azotą, kuris labiau prieinamas augalų šaknims nei kiti azoto junginiai arba nitrifikuojančių bakterijų ar grybų perdirbamas į nitratus.

Lietuvos kaimo plėtros 2014–2020 m. programoje yra numatyta parama biodujų gamybai iš žemės ūkio ir kitų atliekų, todėl tikėtina, kad, išaugus biodujų jėgainių skaičiui šalyje, sparčiai didės degazuoto biosubstrato kiekiai ir jų, kaip trąšų, panaudojimas bus ypač svarbus žemės ūkiui.

Siekiant įvertinti biosubstrato, susidariusio biodujų gamyboje, tinkamumą žemės ūkio pasėlių tręšimui, 2017 m. LAMMC Žemdirbystės institute pradėti vykdyti tikslieji lauko eksperimentai, kuriuose migliniai javai (žieminiai kviečiai, vasariniai miežiai ir vasariniai kviečiai) buvo tręšiami biosubstratu, gautu į biodujas perdirbant kiaulių, vištų ir galvijų mėšlą, maišant jį su žaliąja biomase. Biodujų gamybai panaudotos žaliavos (mėšlas, organinės, žaliosios atliekos) turi įtakos biodujų išeigai ir susidariusio biosubstrato cheminei sudėčiai. Lauko eksperimentuose javai tręšti skysto mėšlo biosubstratu, separuotu mėšlo biosubstratu ir mineralinėmis trąšomis.

Žemės ūkio augalų produktyvumo potencialui išnaudoti svarbu ne tik tręšimas, bet ir meteorologinės sąlygos. Jos abiem tyrimų metais Dotnuvoje buvo skirtingos. 2017 m. gegužės mėnuo buvo sausringas, o daugiau kritulių buvo liepos ir vėlesniais mėnesiais, tai sunkino derliaus nuėmimą. Per miglinių javų vegetaciją (balandį–liepą) 2018 m. bendras kritulių kiekis buvo mažesnis, bet oro temperatūra laikėsi aukštesnė negu 2017 m., o tai spartino augalų vystymąsi ir greitino brandą bei sumažino derlingumą.

Javų produktyvumas tręšiant biosubstratais ir mineralinėmis trąšomis

Žieminių kviečių derlingumo rezultatai neatsiejami nuo meteorologinių sąlygų. 2017 m. buvo palyginti palankūs produktyvumo potencialui išnaudoti, tačiau kritulių gausa per derliaus nuėmimą sunkino šį procesą. Per žieminių kviečių vegetaciją 2018 m. įsivyravusios aukštesnės negu paprastai temperatūros, drėgmės stygius ribojo produktyvumo potencialo išnaudojimą. Žiemkenčių tręšimui panaudoti biosubstratai didino žieminių kviečių grūdų derlingumą, palyginti su kontroliniu variantu, tačiau patręšti mineralinėmis trąšomis pasėliai vis dėlto buvo šiek tiek derlingesni.

Panaudotos skirtingos trąšos nevienodai veikė ir grūdų baltymingumą – jis buvo nuo 8,4 proc. kontroliniame variante iki 9,8–10,2 proc. variantuose, tręštuose skystu kiaulių mėšlo biosubstratu, ir 8,9–10,1 proc. variantuose, kuriuose panaudotas paukščių mėšlo biosubstratas. Žieminių kviečių kontrolinio varianto grūdų krakmolingumas siekė 70,2 proc., mineralinėmis trąšomis treštų variantų – 67,3 proc., o biosubstratais tręštų variantų šis rodiklis siekė 68,3–69,9 procento. Piltinis grūdų tankis (hektolitro svoris) buvo panašus – 79,4 kg/hl buvo pasiektas kontroliniame variante, mineralinėmis trąšomis tręštame pasiekta 80,5–80,7 kg/hl, kiaulių mėšlo biosubstratu – 79,3–80,7, o paukščių mėšlo biosubstratu – 79,7–80,3 kg/hl.

Vasariniai miežiai, kaip ir žieminiai kviečiai, skirtingais metais ir naudojant skirtingas trąšas subrandino nevienodą grūdų derlių – 2017 m. rezultatai buvo geresni negu 2018 m. Vištų mėšlo biosubstratas didino vasarinių miežių derlingumą 7–18 proc., palyginti su kontroliniu variantu, tačiau nusileido mineralinėms trąšoms. Grūdų baltymingumas kontroliniame variante siekė 11,9 proc., o biosubstratu tręštuose variantuose sudarė 10,7–13 proc. Grūdų krakmolingumas vištų mėšlo biosubstratu tręštuose laukeliuose varijavo nuo 60,8 iki 62,5 procentų.

Vasarinių kviečių pasėliai 2018 m. buvo patręšti didesne azoto norma (N₁₇₀), siekiant įvertinti trijų skirtingų skystų kiaulių, paukščių ir galvijų mėšlo biosubstratų ir mineralinių trąšų efektyvumą derlingumui ir kokybiniams grūdų rodikliams. Naudojant biosubstratus pasiektas didesnis kaip 4 t/ha grūdų derlingumas. Visos panaudotos priemonės didino grūdų derlingumą, palyginti su kontroliniu variantu. Tačiau prisiminus, kokie orai vyravo per vegetaciją 2018 m., galima numanyti, kad drėgmės stygius buvo limituojantis veiksnys, kuris azoto išteklius nustūmė į antraeilį vaidmenį. Mūsų krašte dažniausiai būna atvirkščiai – azotas įvardijamas kaip pagrindinis derliaus potencialo išnaudojimą limituojantis veiksnys.

Biosubstratų poveikis dirvožemiui

Rūpinantis dirvožemio produktyvumo potencialo palaikymu, svarbu žinoti, kaip vienas ar kitas mūsų veiksmas paveikia visą unikalią sistemą. Tam po javų derliaus nuėmimo buvo atlikti dirvožemio agrocheminių rodiklių tyrimai.

Gauti rezultatai parodė, kad dauguma agrocheminių rodiklių nerodė reikšmingesnių tręšimo variantų skirtumų, svyravo daugiausia mažesni už matavimo paklaidas dydžiai, bet po derliaus nuėmimo beveik visuose tręšimo variantuose (išskyrus tręšimą maksimalia N₁₇₀ mineralinių azotinių trąšų norma) pastebima didesnė judriojo kalio koncentracija dirvožemyje.

Separuotas paukščių mėšlo biosubstratas teigiamai veikė dirvožemį – jame 0,09 proc. padidėjo humuso, o separuotas kiaulių mėšlo biosubstratas dirvožemio humuso kiekį padidino net 0,12 proc. Tokie rezultatai nestebina, nes separuotas biosubstratas turi 25–29 proc. sausųjų medžiagų.

Ateityje didėjant biodujų jėgainių skaičiui, lengviau galėtų būti sprendžiamas logistikos klausimas – sutrumpėti biosubstrato kelias nuo biojėgainės iki pasėlio. Tai galėtų būti alternatyvus maisto medžiagų šaltinis, turintis azoto ir kitų elementų, tinkantis tręšti daugelį žemės ūkio pasėlių ir praturtinantis dirvožemį organinės medžiagos. Visas procesas galėtų skatinti uždaro proceso dirvožemis– augalas–gyvūnas–energetika–dirvožemis plėtrą, mažinti neatsinaujinančių išteklių naudojimą ir juos keisti atsinaujinančiais.

***

Permainingi orai, ilgesni laikotarpiai, vyraujant ekstremaliems reiškiniams (sausros, liūtys), yra vieni iš besikeičiančio klimato reiškinių, teks ieškoti naujų sprendimų, kaip prisitaikyti prie neišvengiamų pokyčių, kaip išlaikyti rentabilų derlingumą. Skysto mėšlo biosubstratai turi palyginti daug vandens, kuris gali būti labai naudingas ilgesnį laiką vyraujant sausringiems orams – vienu kartu augalai ir patręšiami, ir dirvožemis sudrėkinamas.