Dirvožemių rūgštėjimas – viena pagrindinių dirvosaugos ir aplinkosaugos problemų. Tai viena iš dirvožemio cheminės degradacijos formų, mažinančių dirvožemio derlingumą ir ekologinį stabilumą. Pagrindinis būdas sustabdyti dirvų rūgštėjimą – kalkinimas.

Sureguliuoti dirvų rūgštumą svarbu todėl, kad nuo dirvožemio pH rodiklio dydžio tiesiogiai priklauso maisto medžiagų kiekis ir jų prieinamumas augalams, organinės medžiagos ardymas ir anglies sekvestracija, mikroorganizmų veikla, dirvožemių fizinės savybės ir galiausiai augalų augimas bei produktyvumas.

Rūgščių dirvožemių kalkinimas yra vienas svarbiausių veiksnių, galinčių išsaugoti ir padidinti žemės ūkio augalų derlingumą. Kalkinės medžiagos pagal dalelių dydį skirstomos į dulkias, granuliuotas ir trupintas. Pagal neutralizuojantį poveikį granuliuotos kalkinės medžiagos užima tarpinę padėtį tarp dulkių ir trupintų. Greičiausiai veikia dulkios kalkinės medžiagos, tik jas išberti, palyginti su granuliuotomis, yra sunkiau, nes reikia specialios technikos. Be to, dulkios frakcijos kalkinės medžiagos veikia trumpiau negu granuliuotos. O granuliuotas kalkines medžiagas paskleisti yra paprasčiau. Naudojant trąšų barstytuvus, kalkinės medžiagos paskleidžiamos tolygiai, o tai labai svarbu kokybiškam rūgštaus dirvožemio pakalkinimui.

Kalkinės medžiagos pagal cheminę sudėtį yra oksidinės, hidroksidinės, karbonatinės, grynos ar su įvairiomis priemaišomis. Nuo visų paminėtų kalkinių medžiagų savybių priklauso jų cheminis aktyvumas (tirpumas), t. y. rūgštaus dirvožemio neutralizavimo greitis ir poveikio trukmė.

Vakarų Lietuvoje rūgštėjimo procesas pasireiškia labiausiai, nes šio regiono dirvožemiai – nepasotintieji balkšvažemiai iš kitų išsiskiria tuo, kad jų karbonatingasis sluoksnis yra giliau negu 1,5–3 m, o podirvis dėl intensyvaus išplovimo yra labai ar vidutiniškai rūgštus. Šiuose dirvožemiuose daug augalams kenksmingo judriojo aliuminio, kurio toksiškumas dažnai būna susijęs su didele geležies (Fe) ir mangano (Mn) bei maža kalcio (Ca) koncentracija. Šie dirvožemiai turi mažai organinės medžiagos.

Tyrimai Vėžaičiuose

Kalkinių medžiagų neutralizuojantis poveikis priklauso nuo jų cheminės sudėties ir fizinės formos (dalelių dydžio). Skirtingos cheminės sudėties ir fizinės formos kalkinių medžiagų efektyvumo tyrimai atlikti 2017–2020 m. LAMMC Vėžaičių filiale. Lauko bandymas įrengtas labai rūgščiame pHKCl 4,37 ± 0,03, turinčiame daug augalams toksiško judriojo aliuminio (36,2 ± 5,41 mg/kg), mažai mainų kalcio (759 ± 57,7 mg/kg) ir mainų magnio (69,3 ± 4,37 mg/kg), moreninio priemolio nepasotintajame balkšvažemyje.

Kalkinimo tyrimai vykdyti pagal schemą: 1) kontrolė (nekalkinta), 2) karbonatinė, dulki medžiaga, 3) karbonatinė, granuliuota, 3) karbonatinė (Ca + Mg), trupinta, 4) hidroksidinė su 0,4 proc. humuso priedu, granuliuota, 5) oksidinė, dulki. Kalkinimas buvo atliekamas sėjomainoje trejus metus prieš augalų sėją arba derlių nuėmus. Kalkinta buvo po 2 t/ ha CaCO₃. Sėjomainos elementų kaita: avižos, žieminiai kvietrugiai, sėjamieji žirniai, žieminiai kviečiai.

Praėjus ketveriems metams nuo eksperimento pradžios, nustatyta, kad kalkintame dirvožemio ariamajame sluoksnyje (0–20 cm gylyje) nuo visų kalkinių medžiagų fiksuotas esminis pH rodiklio padidėjimas – 1,41–0,59 vnt. arba jis padidėjo iki 5,02–5,86 vnt., palyginti su nekalkintu. Judriojo aliuminio (Al) sumažėjo iki augalams nekenksmingų kiekių (0,43–0,99 mg/kg) arba jis perėjo į netirpius junginius.

Kalcio reikia augalams nuo pat sudygimo. Jis būtinas normaliam šaknų ir antžeminių organų augimui. Kai trūksta kalcio, augalų šaknys praranda savybę ilgėti, dėl to augalai negali paimti maisto medžiagų iš gilesnių dirvožemio sluoksnių. Kalcio kiekiui dirvožemyje didžiausią įtaką turi jo rūgštumas. Rūgštesniuose dirvožemiuose būna mažiau kalcio, o neutraliuose ar neutralokuose jo yra daugiau.

Nekalkintame dirvožemyje mainų Ca buvo mažai (760 mg/kg), o beveik visomis kalkinėmis medžiagomis kalkintame dirvožemyje jo kiekis padidėjo 1,1– 1,6 karto, ir tai buvo esminė permaina.

Tačiau kalkinant trupinta karbonatine (Ca + Mg) kalkine medžiaga, Ca kiekis beveik nekito, o mainų Mg kiekis nuo 84 mg/kg padidėjo dvigubai (152 mg/ kg). Šiuo atveju buvo magnio perteklius ir kalcio trūkumas. Magnis, kaip ir kalcis, yra būtinas augalų fotosintezės elementas, nes įeina į chlorofilo sudėtį.

Tačiau parenkant kalkines medžiagas labai svarbu, kad dirvožemyje nesusidarytų magnio perteklius. Mainų kalcio ir mainų magnio santykis turi būti ne mažesnis kaip 10:1.

Poveikis derliui

Kalkinių medžiagų poveikis augalų derliui moreninio priemolio nepasotintajame balkšvažemyje priklausė nuo augalų jautrumo dirvožemio rūgštumui ir naudotų kalkinių medžiagų. Sėjamųjų avižų ir žieminių kvietrugių derlingumui kalkinimas turėjo nežymią įtaką, nes šie augalai nejautrūs dirvožemio rūgštumui.

Didžiausias teigiamas kalkinimo poveikis buvo sėjamųjų žirnių ir žieminių kviečių derlingumui. Šie augalai yra jautrūs dirvožemio rūgštumui, todėl labai teigiamai reagavo į dirvožemio neutralizavimą.

Vertinant visų kalkinių medžiagų poveikį sėjamiesiems žirniams ir žieminiams kviečiams, nustatytas esminis derliaus padidėjimas, palyginti su nekalkintu dirvožemiu. Beveik nuo visų kalkinių medžiagų žirnių ir kviečių derliai buvo 15–24 proc. didesni. Tačiau, kalkinant trupintomis karbonatinėmis (Ca + Mg) kalkinėmis medžiagomis, kviečių ir žirnių derliai padidėjo tik 8–10 procentų.

Rūgščių dirvožemių neutralizavimui labai svarbu parinkti tinkamos cheminės sudėties kalkines medžiagas, kurios padidintų ne tik augalų derlingumą, bet ir visų dirvožemio kokybę lemiančių rodiklių optimalų lygmenį.

Svarbiausias dirvožemio kokybės ir ekologinio stabilumo rodiklis yra organinė medžiaga, todėl anglies akumuliavimas dirvožemyje ilgaamžėse formose ne tik palaiko ir padidina organinės medžiagos kiekį, bet ir teigiamai veikia dirvožemio ir visos ekosistemos kokybę.

Labai svarbu, kad dirvožemyje būtų kuo daugiau organinės anglies. Atlikus tyrimus nustatyta, kad labiausiai organinės anglies sumažėja (0,18 proc. vnt.) dirvožemyje įterpus oksidinių dulkios formos kalkinių medžiagų.

Didelė santykinė vandenyje tirpios organinės anglies dalis organinės anglies atžvilgiu gali būti vertinama kaip neigiamas poveikis, ypač Vakarų Lietuvos balkšvažemiuose, kuriuose iš prigimties organinės anglies kiekis yra nedidelis. Kai dirvožemyje vyrauja didelis labilių anglies junginių kiekis, skatinami humifikacijos procesai ir tada dirvožemyje formuojasi mažai subrendusios huminės medžiagos. Tačiau, į dirvožemį įterpus granuliuotų hidroksidinių kalkinių medžiagų su 0,4 proc. humuso priedu, nustatyta mažiausia santykinė vandenyje tirpios organinės anglies dalis organinės anglies atžvilgiu (1,14 procento).

Remiantis gautais rezultatais galima teigti, kad, įterpiant į dirvožemį granuliuotų hidroksidinių kalkinių medžiagų su 0,4 proc. humuso priedu, jame vyksta humuso persitvarkymas kokybės atžvilgiu, vyrauja tokie humifikacijos procesai, kuriems vykstant susidaro stabilios, ilgai išliekančios humuso medžiagos. Kituose tyrimo variantuose santykinės vandenyje tirpios organinės anglies dalies reikšmės buvo panašios kaip ir nekalkintame (kontroliniame) variante.

Dirvožemio agregatų patvarumas vandenyje, kaip vienas svarbiausių dirvožemio fizikinės būklės kokybinių rodiklių, dažniausiai vertinamas vandenyje patvarių agregatų > 1,0 mm ir > 0,25 mm frakcijų kiekiais, kurių didėjimas siejamas su dirvožemio fizikinės kokybės gerėjimu.

Gauti duomenys rodo, kad moreninio priemolio dirvožemyje, kuriame molio frakcija sudaro 13–15 proc., pakalkintame oksidine dulkia kalkine medžiaga nustatyti mažiausi vandenyje patvarių agregatų > 0,25 ir > 1,0 mm kiekiai, atitinkamai 26,9 ir 5,2 proc. arba šie kiekiai buvo 50 ir 36 proc. mažesni negu natūraliai rūgščiame dirvožemyje. Toks patvarių agregatų kiekio sumažėjimas šiame dirvožemyje siejamas su mažiausiu (1,30 proc.) tarp tirtų dirvožemių organinės anglies kiekiu.

Remiantis atliktų tyrimų duomenimis, galima teigti, kad geriausia naudoti karbonatinės kilmės kalkines medžiagas, o mažiausiai tinka oksidinės. Jeigu dirvožemio rūgštumas nėra didelis (pHKCl 5–5,5) – tinkamiausios yra granuliuotos karbonatinės su huminių rūgščių priedu kalkinės medžiagos.

***

Rūgščių dirvožemių kalkinimas yra vienas iš svarbiausių veiksnių, galinčių išsaugoti ir padidinti žemės produktyvumą. Norint neutralizuoti rūgštų dirvožemį iki augalams optimalaus pH ir atsižvelgiant į aplinkosauginius reikalavimus, kalkinti reikėtų dažniau, bet mažesnėmis kalkinių medžiagų normomis.