Lietuvoje per metus iš hektaro dirvožemio išsiplauna 400–800 kg kalcio ir magnio karbonatų. Nenutrūkstamai vyksta dirvožemio cheminė degradacija – rūgštėjimas, o iš dalies rūgščiame dirvožemyje, kurio pH_KCl mažesnis negu 5,6, dažniausiai būna daug augalams kenksmingo judriojo aliuminio ir mažai labai reikalingų kalcio ir magnio.

Daugiamečiai klimatologiniai duomenys rodo, kad mūsų šalyje vanduo dėl įšalo neįsisunkia į dirvožemį vidutiniškai apie tris mėnesius. Šilta, besniegė ir be įšalo šių metų žiema tapo neginčijamu besikeičiančio klimato įrodymu. Jau turime, o ateityje turėsime dar ilgiau trunkantį neišvengiamą išplaunamąjį dirvožemio drėgmės režimą, kai prasisunkiantys atmosferos krituliai smarkiai tirpdys ir plaus iš dirvožemio į gruntinį vandenį augalų maisto elementus, dirvodarinės uolienos karbonatingąsias medžiagas (CaCO₃) ir ankstesniais metais įterptas kalkes.

Kai trūksta kalcio ir magnio, prastėja dirvožemio fizikinės savybės, struktūringumas, augalai blogai pasisavina svarbiausius makroelementus: azotą, fosforą, kalį, kalcį, magnį ir mikroelementą molibdeną. Labai prastai pasisavina fosforą, nes rūgščiame dirvožemyje fosforo rūgšties anijonai tampa mažai tirpiais aliuminio ir geležies ortofosfatais. Nustatyta, kad judriojo aliuminio padaugėjimas vienu miligramu 100 g rūgštaus dirvožemio jame augančių kultūrinių augalų derlių sumažina 200–350 kg/ha. Dirvožemio rūgštėjimą skatina vis didėjantis mineralinių trąšų vartojimas.

Lietuvoje yra 21,8 proc. rūgščių dirvožemių, 3,8 proc. daugiau negu buvo prieš 10–15 metų. Net 18 savivaldybių iš dalies rūgštūs dirvožemiai sudaro daugiau kaip 30 proc. Dirvožemiai rūgštėja itin sparčiai Vakarų Lietuvoje. Karbonatingas sluoksnis čia slūgso 2–3 m gylyje, todėl šiuose dirvožemiuose rūgštus ne tik armuo, bet ir poarmeninis sluoksnis. Dirvožemiai rūgštūs ir Rytų Aukštaitijoje bei Dzūkijoje. Juose augantys augalai sukaupia mažiau baltymų, bet daugiau sunkiųjų metalų, žolynų rūšinė sudėtis būna prastesnė, nes išretėja arba visai sunyksta pupinės žolės. Jautriai reaguoja rūgščioje aplinkoje augantys naujų, produktyvių veislių kviečiai ir miežiai.

Tyrimai sutelkti Vėžaičiuose

Lietuvos rūgščių dirvožemių kalkinimo teorijai ir praktikai didžiausią reikšmę turėjo ir tebeturi Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro (anksčiau Lietuvos žemdirbystės instituto) Vėžaičių filialo, 1967 m. įsteigto vietoje Samališkės bandymų stoties, darbai. Plačiausiai tyrinėtos kalkinių medžiagų normos, jų formos, barstymo laikas ir įterpimo būdai, derinimas su tręšimu organinėmis ir mineralinėmis trąšomis, rūgštiems ir kalkintiems dirvožemiams tinkamos sėjomainos.

Buvo daromi kultūrinių pievų ir ganyklų kalkinimo, pakartotinio kalkinimo ir kiti bandymai. Įsteigus filialą, daryta po 100 bandymų per metus, aštuntajame dešimtmetyje – net po 170 ir daugiau. Pastebėta, kad, pakalkinus armenį, podirvis išlieka rūgštus. Gražiai sudygę šarmamėgiai pupiniai augalai, pavyzdžiui, liucernos, kai jų šaknys pasiekia rūgštų podirvį, auga prastai. Todėl Vėžaičiuose buvo suprojektuotas ir tyrinėtas giluminio kalkinimo agregatas, specialiais noragais kalkes įterpiantis 50–70 cm gylyje kas 30 cm neapverčiant armens sluoksnio. Apie visa tai rašė V. Knašys knygoje „Dirvožemių kalkinimas“ (1985).

Šiandien liucernų auginimas rūgščiuose dirvožemiuose sprendžiamas siekiant sukurti naujas jų veisles, toleruojančias žemesnį dirvožemio pH. Jau trejus metus kartu su LAMMC selekcininkais Vėžaičiuose tyrinėjama daugiau kaip 20 liucernų veislių, siekiant atrinkti augalus, toleruojančius judrųjį aliuminį ir vandenilį.

Rūgščių dirvožemių kalkinimo klausimai ir šiuo metu yra svarbiausia Vėžaičių filialo mokslininkų tyrimų kryptis. Čia tęsiamas dar 1949 m. įrengtas tikslusis kalkinimo lauko bandymas, kuriuo siekiama įvertinti pirminio kalkinimo įvairiomis dulkinių klintmilčių normomis pagal hidrolizinį (H) dirvožemio rūgštumą poveikį sėjomainos augalų derliui.

Praėjusio šimtmečio 7–8 dešimtmečiais taikant šio tyrimo duomenis buvo rekomenduojama labai rūgščius dirvožemius kalkinti kas 5–7 metus naudojant dideles dulkinių kalkinių medžiagų normas (7–15 t/ha), siekiant kalciamėgiams augalams palankaus pH_KCl – 6,5–7,0. Dešimtmečiu vėliau patirta, kad toks intensyvus ilgalaikis kalkinimas nėra efektyvus paties dirvožemio derlingumo požiūriu. Tada rekomenduota lengvo priemolio dirvožemius pakartotinai kalkinti, kai po eilinio kalkinimo jie parūgštėja iki pH 5,4–5,8.

Už rūgščių dirvožemių kalkinimo tyrimus Vėžaičių filialo mokslininkams V. Knašiui ir V. Gipiškiui, gamybininkams M. Pronckui ir S. Smalskiui 1979 m. buvo paskirta Respublikinė premija.

Reikšmingi Vokės mokslininkų darbai

Negalima nepaminėti LAMMC Vokės filialo Dirvožemio skyriaus darbų, tiriant Pietryčių Lietuvos dirvožemius. Šalia įvairių racionalaus dirvožemių naudojimo ir jų derlingumo didinimo tyrimų dirbama ir kalkinimo klausimais. Filialo mokslininkai J. Savickas, O. Simonavičienė, A. Kacaitė darytais bandymais paneigė nuomonę, kad lengvos granuliometrinės sudėties rūgščių dirvožemių kalkinti nebūtina, kadangi čia auginami rūgščiamėgiai augalai (rugiai, bulvės, avižos, lubinai) ir kalkinimo efektyvumas esąs nedidelis.

Tokius dirvožemius pakalkinus, sudaromos sąlygos augti vertingesniems augalams (miežiams, dobilams, pašariniams runkeliams, kukurūzams), kurie iki tol čia neaugo. Už monografiją apie Lietuvos dirvožemius Vokės filialo mokslininkams J. Bulotai, A. Mejeriui ir J. Vaitiekūnui 1967 m. buvo paskirta Respublikinė premija.

Vokės filialo mokslininkai 1972– 2006 m. pasiūlė rūgščius dirvožemius kalkinti 0,5 normos pagal hidrolizinį dirvožemio rūgštumą (3,5 t/ha CaCO₃) kas 10 metų, nes pagerėja augalų aprūpinimas fosforu. Didesni teigiami pokyčiai įvyksta, kai kalkinimu pasiekiamas dirvožemio pH 5,2–6,4.

Pastaruoju metu LAMMC Vėžaičių ir Vokės filialuose daromi tyrimai – įvertinti kasmetinį rūgščių dirvožemių kalkinimą (2 t/ha CaCO3) skirtingos cheminės sudėties ir fizinės formos kalkinėmis medžiagomis. Keičiasi požiūris į optimalų pH lygį Dabar, siekiant sukurti ir išsaugoti tvarią aplinką, keičiasi požiūris į dirvožemio pH optimalų lygį. Toks požiūris atsirado pastaraisiais metais, vertinant ilgalaikio kalkinimo ir jo derinimo su tręšimu mėšlu tyrimų duomenis. Dirvožemyje, pakalkintame iki pHKCl 5,5–5,8 ir tręštame mėšlu, vyksta anglies junginių transformacija, persitvarkymas: jų sudėtyje atsiranda daugiau stabilių, fizikiniais ir cheminiais ryšiais apsaugotų huminių medžiagų, pagerėja organinės anglies sąveika su molio mineralais. Ji yra efektyviausias ir patvariausias anglies stabilizavimo būdas, leidžiantis CO2 perkelti į patvarius junginius, sumažinti jo emisiją į atmosferą (kartu sušvelninti šiltnamio efektą) ir pagerinti dirvožemio kokybę. Mažesnės pakartotinio kalkinimo normos Dirvožemis kvėpuoja – ritmiška oro apykaita tarp dirvožemio ir atmosferos vyksta periodiškai viena kuria kryptimi natūraliai dėl dirvožemio temperatūros, drėgnumo ir atmosferos slėgio svyravimo. Tai palaiko augalams reikalingą oro režimą. Dirvožemio kvėpavimą apibūdina jo koeficientas – dirvožemyje išsiskyrusio anglies dioksido CO2 ir absorbuoto deguonies O2 kiekio santykis. Palankaus oro režimo dirvožemyje jis mažesnis kaip 1 (0,62-0,95), nepalankaus – didesnis kaip 1. Pagrindinis CO2 šaltinis dirvožemyje yra mikrobų gyvybinė veikla, augalų šaknų kvėpavimas ir naudojamos cheminės priemonės pagerinti augalų augimo sąlygas, mūsų atveju, kalkinimas. Primename kalkinimo chemines reakcijas: naudojama karbonatingoji medžiaga (CaCO3) reaguoja su dirvožemio tirpalo organinėmis ir mineralinėmis rūgštimis: R(COOH)2 + CaCO3 = R(COO)2Ca + H2O + CO2; 2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2; H2CO3 + CaCO3 = Ca (HCO3)2. Kalcį sorbuoja dirvožemio sorbuojamasis kompleksas, išsiskiria anglies dioksidas (CO2), bet jo emisija labai nedidelė. Tuo labiau kad tos dujos yra sunkesnės, nuteka į apatinius dirvožemio horizontus, todėl į atmosferą patenka nedaug. Viską lemia didesnė ar mažesnė kalkių norma. CO2 emisija sumažėtų, jei reikalinga didelė kalkių norma būtų išberiama per kelis kartus. Dabartinių tyrimų rezultatai rodo, kad pakartotiniam kalkinimui galima naudoti mažesnį kalkinės medžiagos kiekį. Taikant kasmetinį kalkinimą, pakanka išberti 0,5–1 t/ha granuliuotos kalkinės medžiagos ir palaikyti dirvožemio pH 5,2–5,8. Įvairios granuliuotos kalkinės medžiagos šiandien yra vienos iš perspektyviausių, nes jos nedulka, granulės panašaus dydžio kaip trąšų, galima išberti tikslesnę jų normą ir tolygiau paskleisti dirvos paviršiuje. Įsigyti specialios technikos nereikia, nes dauguma ūkininkų turi išcentrinio tipo trąšų barstytuvus. Taigi, rūgščių dirvožemių kalkinimo istorija ilga, o ją primename ne tiek ūkininkams, kiek žmonėms, ieškantiems būdų mažinti klimato kaitą ir manantiems, o gal ir siūlantiems, atsisakyti rūgščių dirvožemių kalkinimo dėl CO2 emisijos ribojimo.

***

Kalkinimas Lietuvoje – nuo XVIII a.  Rūgštaus dirvožemio gerinimo būdas – kalkinimas. Šią priemonę žemdirbiai pasaulyje taiko daugiau kaip 2 tūkst. metų, Lietuvos teritorijoje – nuo XVIII a. Tyrinėtojo V. Knašio teigimu, vienas pirmųjų rašytinių šaltinių apie dirvožemio kalkinimą – Kelmės dvarininko J. Gruževskio 1771–1778 m. parašytas traktatas „Apie dirvožemio pagerinimą“. Kaip mokslinio šaltinio reikia nepamiršti Vilniaus universiteto profesoriaus M. Očapovskio darbų. Kalkinimo teorijos pagrindus veikale „Mokslas apie dirvožemių sorbuojamąją galią“ 1922 m. paskelbė rusų mokslininkas akademikas K. Gedroicas. Jis atskleidė dirvožemio rūgštėjimo priežastis, išaiškino kalkinių trąšų sąveikos su rūgščiu dirvožemiu esmę. Lietuvoje rūgščių dirvožemių kalkinimo propaguotojai buvo profesoriai J. Kriščiūnas, V. Ruokis, B. Baginskas, tyrėjai M. Kacas, J. Savickas, V. Knašys, J. Kalvaitis ir M. Kalvaitienė, A. Plesevičius, A. Zalys, J. Adomavičiūtė, V. Ežerinskas, D. Čiuberkienė, V. Gipiškis ir kiti. 1952 m. B. Baginskas parengė dirvožemių kalkinimo žemėlapį, 1964–1967 m. J. Savickas, J. Grybauskas ir J. Mažvila pagal Respublikinės agrochemijos laboratorijos duomenis paruošė dirbamų žemių rūgštumo kartogramas. Jos naudotos išplėsti rūgščių dirvožemių kalkinimo darbus. 1976 m. pradėjo veikti Akmenės statybinių medžiagų kombinato Dulkinių klintmilčių cechas. Šiuo metu kalkines medžiagas gamina bendrovės „Mortar Akmenė“, įsikūrusi Ventoje (Akmenės r.), ir „Naujasis kalcitas“, veikianti Naujojoje Akmenėje.

Išsamūs aliuminio junginių tyrimai natūraliai rūgščiame ir skirtingomis normomis pakalkintame dirvožemyje, kurio pHKCl 5,2–5,5, palyginti su nekalkintu, padaugėjo didelio patvarumo aliuminio kompleksų su organine medžiaga kiekis. Tai labai svarbu patvarių dirvožemio struktūros agregatų susidarymui ir organinės anglies ilgalaikiam išsaugojimui. Susidarantis didelio patvarumo aliuminio kompleksų su organine medžiaga kiekis gali būti laikomas jautriausiu kokybiniu dirvožemio indikatoriumi, rodančiu kalkinimo intensyvumą.  Kalkinimas padidina kultūrinių augalų derlių: miežių 0,5–0,8 t/ha, žieminių kviečių 0,4–0,6, dobilų ir motiejukų (šieno) 3,1–9,2, cukrinių runkelių 21–32, pašarinių runkelių 4,7–23,2, pupų 0,6–1,1 t/ha.