Ištyrus sėklų banko dydį ir sudėtį dirvožemyje, galima gauti informacijos apie buvusias ir esamas augalų, tarp jų – piktžolių, rūšis ir prognozuoti žemės ūkio pasėlių piktžolėtumo problemas.

Dirvožemio sėklų banko tyrimai padeda išlaikyti augalų bendrijų ir ekosistemų stabilumą, ypač kintančio klimato sąlygomis, kai daugėja ekstremalių meteorologinių reiškinių (pvz., smarkus lietus, karštis, sausra) ir jie tampa vis dažnesni. Skirtingų augmenijos tipų skirtingos dirvožemio sėklų banko savybės, tokios kaip sėklų skaičius, sėklų rūšių turtingumas.

Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Žemdirbystės instituto Vėžaičių filiale vykdytas lauko eksperimentas, siekiant nustatyti skirtingų antierozinių sėjomainų įtaką pasėlių produktyvumui. Dirvožemio erozijos stacionarinį eksperimentą įrengė habil. dr. Benediktas Jankauskas kalvotame Žemaičių aukštumos reljefe Kaltinėnuose 1993 metais. Tyrimui pasirinktos kalvos šlaito nuolydis 9–11°, ekspozicija – pietinė, dirvožemis – eroduotas balkšvažemis, šlaito ilgis 65 m.

Dirvožemio sėklų banko tyrimai atlikti 2020–2022 m. trijose agrofitocenozėse: ilgalaikiame žolyne, kuris nenaudojamas 30 metų, ir šešianarėse sėjomainose: javų-žolių sėjomainoje (daugiamečių žolių 50 proc., žemės dirbimas supaprastintas) ir sėjomainoje su kaupiamaisiais augalais (daugiamečių žolių 30 proc., žemės dirbimas tradicinis). Sėklų banko mėginiai imti augalų vegetacijos pradžioje iš dirvožemio 0–5 cm ir 5–15 cm gylio.

Kalvotame reljefe dėl nevienodos dirvožemio drėgmės, rūgštumo, turtingumo maisto medžiagų (nuo kalvos viršūnės link pašlaitės didėjo drėgmės atsargos, gausėjo organinės anglies, mažėjo dirvožemio rūgštumas ir judriojo fosforo kiekis) sąlygos žemės ūkio augalams augti ir vystytis buvo skirtingos, o tai lėmė pasėlių piktžolėtumo rodiklių pokyčius.

Sėklų skaičius dirvožemyje

Vertinant agrofitocenozių ir kalvos dalių (kalvos viršūnė, kalvos šlaitas ir kalvos pašlaitė) įtaką dirvožemio sėklų bankui, nustatyta, kad sėklų sankaupoms dirvožemyje esminę įtaką turėjo agrofitocenozės. Iš esmės mažiausias sėklų skaičius (4 233 vnt. sėklų m^-2) 0–15 cm dirvožemio gylyje nustatytas ilgalaikio žolyno dirvožemyje, o didžiausias sėklų skaičius (22 752 vnt. sėklų m^-2) nustatytas javų-žolių sėjomainos dirvožemyje. Javų-žolių sėjomainos ir sėjomainos su kaupiamaisiais augalais dirvožemyje sėklų rasta 5,4 ir 2,9 kartų daugiau, palyginti su ilgalaikio žolyno dirvožemiu.

Nesvarbu, kokia agrofitocenozė, vidutiniais duomenimis, didesnis sėklų skaičius (14 225 vnt. sėklų m^-2) nustatytas kalvos šlaito dirvožemyje, o mažesnis (11 630 vnt. sėklų m^-2) – kalvos pašlaitės dirvožemyje.

Vertikalus sėklų pasiskirstymas

Sėklų padėtis dirvožemio armenyje turi įtakos jų sudygimui. Sėklų gausa viršutiniame, ypač 0–5 cm dirvožemio gylyje, lemia piktžolėtumo laipsnį žemės ūkio pasėliuose. Vertikalus sėklų banko pasiskirstymas tiriamuose dirvožemio gyliuose priklausė nuo skirtingai naudojamų agrofitocenozių. Kai kalvos šlaito dirvožemis su ilgalaike žolių danga, nevyko nei erozija, nei sėklų transportavimas (pernešimas), nes augalų danga sudarė biologinį barjerą. Todėl ilgalaikio žolyno dirvožemio sėklų sankaupos abiejuose (0–5 ir 5–15 cm) gyliuose nustatytos panašios visose kalvos dalyse.

Supaprastinto žemės dirbimo sąlygomis javų-žolių sėjomainos dirvožemio 0–5 cm gylyje sėklų buvo daugiau, tai yra 51–62 proc., palyginti su dirvožemio 5–15 cm gyliu, ir sėklų skaičius nuosekliai didėjo kalvos pašlaitės link.

Sėjomainoje, kurioje buvo auginami kaupiamieji augalai, dirva buvo intensyviau dirbama, didesnis sėklų skaičius (56–67 proc.) nustatytas dirvožemio 5–15 cm gylyje.

Per trejus tyrimų metus dirvožemyje iš viso rasta 47 augalų rūšių sėklų. Iš jų 27 piktžolių rūšys. Tik kelios augalų rūšys sudarė didžiausią dirvožemio sėklų banko dalį, o labiausiai tiriami dirvožemiai buvo užteršti baltųjų balandų ir dirvinių našlaičių sėklomis. Tai lėmė jų biologinės savybės: didelis sėklų skaičius ir prisitaikymas augti įvairiose augavietėse.

Ilgalaikio žolyno sėklų banke didžiausia dalis (24,1 proc.) sėklų buvo baltųjų balandų (nors šių augalų žolyne neaugo) ir paprastųjų gargždenių (15,2 proc.). Javų-žolių sėjomainos dirvožemyje pusė visų rastų sėklų kiekio sudarė dirvinių našlaičių (17,2 proc.), smalkinių tvertikų (15,0 proc.), vijoklinių pelėvirkščių (13,1 proc.) ir baltųjų balandų (11,3 proc.) sėklos. Sėjomainoje su kaupiamaisiais augalais didžiausią dalį (60,8 proc.) dirvožemyje esančių sėklų sudarė dirvinių našlaičių (21,5 proc.), vijoklinių pelėvirkščių (19,9 proc.) ir baltųjų balandų (19,5 proc.) sėklos.

Žemės dirbimo įtaka sėklų rūšių skaičiui

Dirbami laukai skiriasi nuo natūralių buveinių, nes juose yra daugiau augalų mitybinių medžiagų ir labiau sutrikdyta aplinka. Skirtingas žemės dirbimas keičia augalų rūšių skaičių. Esmingai didesnis (atitinkamai: 1,2 ir 1,2 bei 1,1 ir 1,6 karto) sėklų rūšių skaičius dirvožemyje nustatytas javų-žolių sėjomainos dirvožemio 0–5 ir 5–15 cm gyliuose, palyginti su sėjomaina su kaupiamaisiais augalais ir ilgalaikiu žolynu.

Dirvožemio 0–5 cm gylyje sėklų banke vidutiniškai nustatytos 8 augalų sėklų rūšys, o 5–15 cm gylyje – 6 rūšys. Lyginant kalvos dalis tarpusavyje, didžiausias sėklų rūšių skaičius nustatytas kalvos pašlaitės dirvožemio 0–5 cm gylyje.

Erozijos įtaka sėklų skaičiui nuplautame dirvožemyje

Subrendusios augalų sėklos dažniausiai pasklinda šalia pagrindinio augalo, o laikui bėgant didelė dalis sėklų į dirvožemį patenka per plyšius, dirvožemio faunos veiklą ar žemės dirbimą. Didelis kritulių intensyvumas kalvos šlaituose sukelia vandens nutekėjimą ir kartu dirvožemio eroziją, sėklos kartu su dirvožemiu taip pat gali būti nuplautos nuo kalvos viršūnės link pašlaitės. Visais tyrimų metais esmingai daugiau (vidutiniškai 3,86 t ha-1) dirvožemio ir kartu su juo sėklų nusiplovė sėjomainoje su kaupiamaisiais augalais. Nuo ilgalaikio žolyno sėklų nusiplovė 28 kartus mažiau negu nuo sėjomainos su kaupiamaisiais augalais ir 21 kartą mažiau negu nuo javų- žolių sėjomainos.

Dirvožemio nešmenyse rastos sėklos sudarė vidutiniškai nuo 0,1 iki 2,4 proc. dirvožemio sėklų banko. Dirvožemio nešmenyse sėklų skaičius esmingai priklausė nuo dienų su stipriais krituliais (kai per parą iškrinta 10 ar daugiau milimetrų kritulių) skaičiaus per augalų vegetacijos laikotarpį (nustatyta stipri koreliacija r = 0,7*) ir konkrečioje agrofitocenozėje atsiradusių augalų bendrijų ir augalų biologinių savybių.

Taigi, sėklų bankas yra potencialus biologinės įvairovės šaltinis, prisidedantis prie augalų bendrijos dinamikos ir išlikimo, sudaro didžiąją dalį pasėlių piktžolių. Sėklų banko nuostoliai gali atsirasti keičiantis klimatui dėl sumažėjusio sėklų gyvybingumo, sėklų dygimo netinkamomis sąlygomis.  Terminas „sėklų bankas“ naudojamas gyvybingų sėklų ar vaisių (apibendrintai sėklų) kiekiui dirvožemyje ir jo pokyčiams apibrėžti.