Dirvožemius veikia gamtos reiškiniai ir agrotechnologijos. Panagrinėkime, kokią įtaką skirtingos sudėties dirvožemių suslėgimui turi žiemos įšalas, žemės įdirbimo būdai.

Prognozuojama, kad ekstremalių meteorologinių reiškinių dažnės ir jie bus intensyvesni visoje Europoje bei jos vidutinio klimato zonoje, kurioje yra Lietuva. Numatomas klimato kaitos scenarijus paskatino susisteminti ir apibendrinti kai kuriuos LAMMC Žemdirbystės institute ir jo padaliniuose atliktų tyrimų rezultatus apie įvairių žemės dirbimo būdų įtaką skirtingos granuliometrinės sudėties ir tipo dirvožemių fizikinei ir hidrofizikinei būklei.

Gausus vandens kiekis per augalų vegetaciją ir po jos gali kelti trumpalaikio ir ilgalaikio dirvų užmirkimo riziką moreninės kilmės Lietuvos dirvožemiuose. Svarbiausia užmirkimo priežastis yra dirvožemio sutankėjimas. Kuo didesnis tankis, tuo dirvožemis labiau suslėgtas.

Dirvožemio sutankinimas kenkia jo struktūrai (agregatinei sudėčiai), mažėja porų tūris ir jų vientisumas, sulėtėja hidraulinis laidumas ir vandens infiltracija, padidėja laukų užmirkimo tikimybė. Jeigu vandens pratekėjimas per dirvožemį yra mažesnis nei 10 cm per parą, jis laikomas kritiniu.

Užmirkimas trukdo augalų šaknims augti ir dirvožemio biologiniam aktyvumui. Nukenčia dirvožemio biocheminiai procesai, įskaitant maisto medžiagų apykaitą, didėja šiltnamio efektą sukeliančių dujų (azoto oksido, metano, sieros vandenilio) emisijos. Pagaliau dėl to nukenčia augalų sveikata, mažėja produkcijos kiekis ir kokybė.

Dirvožemis pagal tankį klasifikuojamas taip:

•  <1,2 g/cm³ – labai mažo tankio;
• 1,2–1,6 g/cm³ – normalaus tankio;
• 1,6–1,9 g/cm³ – didesnio tankio;
• >1,9 g/cm³ – labai tankus.

Pagrindinė priežastis, sukelianti dirvožemių suslėgimą, yra tai, kad lauko darbai atliekami esant dideliam drėgmės kiekiui jame, o jiems atlikti naudojama vis sunkesnė technika. Visa tai, taip pat dažnas važinėjimas po dirvą, lemia didelį dirvožemių sutankinimą ir jų suslėgimą, kuris ypač žalingas podirvio sluoksniui. Viršutinio dirvožemio sluoksnio suslėgimą galima sumažinti mechaniniu žemės dirbimu, auginant ilgašaknius augalus. O podirvio suslėgimas nuolat didėja ir jam sumažinti reikia didelių pastangų. Podirvio sutankėjimas dažnai laikomas negrįžtamu.

Lauko eksperimentai buvo atlikti Vidurio, Šiaurės ir Vakarų Lietuvoje esančiuose LAMMC padaliniuose. Du ilgalaikiai lauko eksperimentai vykdyti rudžemyje Dotnuvoje (vidutinio sunkumo priemolyje-L ir lengvame smėlingame priemolyje-SL), vienas – Joniškėlyje, limnoglacialinės kilmės molingame rudžemyje (sunkus priemolis virš molio- CL/C), ir vienas – Vėžaičiuose (išplautžemis, vidutinio sunkumo priemolis- L).

Kiekviename eksperimente buvo tirti trys kontrastingi žemės dirbimo būdai:

1. CT – tradicinis žemės dirbimas (ražienų skutimas + gilus (20–22 cm) arimas + priešsėjinis seklus kultivavimas);
2. RT – supaprastintas žemės dirbimas (seklus ražienų skutimas + priešsėjinis seklus kultivavimas);
3. NT – minimalus žemės dirbimas: tiesioginė sėja (rudžemis, Dotnuva ir Joniškėlis) arba seklus (12–14 cm) lėkščiavimas (ShPL) (išplautžemis, Vėžaičiai).

Visuose dirvožemio tipuose vyravo smėlio dalelės (46–52 proc.). Išimtis – limnoglacialinis sunkus priemolis Joniškėlyje, kuriame daug molio dalelių (60 proc.).

Mažiausios pH vertės (4,9–5,1) nustatytos išplautžemyje (Vėžaičiai). Organinės anglies (Corg.) kiekis svyravo nuo 0,89 iki 1,44 proc.). Dirvožemiai nebuvo turtingi fosforo, tačiau 0–20 cm sluoksnyje buvo daug kalio.

Dirvožemio savybių pokyčiai

Tyrimų duomenys parodė, kad moreninės kilmės išplautžemyje (Vėžaičiai) ir rudžemyje (Dotnuva) yra daugiau vandenį kaupiančių porų nei limnoglacialiniame sunkios granuliometrinės sudėties dirvožemyje (Joniškėlis).

Didžiausias vandenį išlaikančių porų kiekis užfiksuotas taikant supaprastintą žemės dirbimą rudžemyje ir išplautžemyje, o mažiausias – limnoglacialiniame glėjiškame rudžemyje. Didžiausias dirvožemio mikroporų tūris buvo limnoglacialiniame sunkios granuliometrinės sudėties dirvožemyje Šiaurės Lietuvoje. Šie duomenys rodo, kad iš visų tirtų dirvožemio tipų limnoglacialiniai moliai, kuriuose nėra drenažinių porų tinklo, tik gausu mikroporų, turi savybę užmirkti.

Hidraulinis laidumas (Ks) reikšmingai koreliavo su vandens prisotinimu moreniniame, bet ne limnoglacialiniame dirvožemyje.

Esant dideliam molio dalelių kiekiui, hidraulinis laidumas (Ks) limnoglacialinės kilmės dirvožemyje labai sumažėjo. Nustatyta, kad Ks rudžemyje ir išplautžemyje (Dotnuva ir Vėžaičiai) buvo beveik du kartus didesnis nei limnoglacialiniame sunkaus priemolio dirvožemyje (Joniškėlis). Tai taip pat parodo sunkių Šiaurės Lietuvos dirvožemių savybę užmirkti.

Tyrimai parodė, kad:

• dirvožemio genetinis tipas ir jo granuliometrinė sudėtis buvo lemiami veiksniai, darantys įtaką žemės dirbimo intensyvumo poveikiui dirvožemio fizikinėms ir hidrofizikinėms savybėms. Įprastas ir supaprastintas žemės dirbimas, įskaitant ir tiesioginę sėją, gali būti sėkmingai taikomas ir rudžemiuose, ir išplautžemiuose;
• sunkios granuliometrinės sudėties limnoglacialiniai dirvožemiai yra mažiausiai tinkami tiesioginei sėjai. Mažas vandens laidumas dėl didelių ir vidutinio dydžio porų trūkumo dirvožemyje gali būti dirvų užmirkimo, vandens telkinių susidarymo dirvos paviršiuje priežastis;
• žemės dirbimo intensyvumą patartina mažinti tokia seka: (limnoglacialinis sunkus priemolis ant molio) > išplautžemis (vidutinio sunkumo priemolis) > rudžemis (smėlingas lengvas priemolis ir vidutinio sunkumo priemolis).

Verta auginti giliašaknius augalus

Europos Sąjungos mokslinių tyrimų programos „Horizontas 2020“ EJP Soil ūkio subjektų apklausa parodė, kad svarbiausias prioritetas ES yra dirvožemio suslėgimo mažinimas. EK duomenimis, apie 33 proc. žemės ūkio naudmenų ploto Europoje suprastėjusi dirvožemių kokybė siejama su jų suslėgimu.

Siekiant mažinti dirvožemio suslėgimą ir tuo tikslu pasirenkant padargą, svarbu atsižvelgti į tai, kad podirviui mažiau tinka padargai, intensyviai purenantys dirvožemį, o labiau tinka laužantieji sukietėjusį horizontą. Tokių padargų naudojimas mažina energijos ir laiko sąnaudas, sumažėja pakartotinio dirvožemio suslėgimo rizika, kai bus važinėjama su sunkia technika po supurentą lauką vėlesniais kartais.

Vis dėlto supurenus lengvos granuliometrinės sudėties dirvožemių (molio dalelių < 20 proc.) podirvį, yra didelė tikimybė, kad jie bus vėl suslėgti vidutiniškai po 3–4 metų. Tai priklausys nuo mechaninės apkrovos dydžio, kuri spaus supurentą dirvožemį. Pritarčiau užsienio šalių mokslininkų nuomonei, kad, mechaniškai supurenus dirvožemį, reikėtų jį apsėti augalais, kurie augtų keletą metų iš eilės tame pačiame lauke. Lietuvos sąlygomis tai galėtų būti giliašakniai ar liemeninę šaknį turintys augalai: šakniniai ridikai, rytiniai ožiarūčiai, mėlynžiedės liucernos, raudonieji ar rausvieji dobilai.

Ekonominiu požiūriu, tai būtų ekstensyvios gamybos laukai su įsėta žoline augalija. Kaip ir jau vykdomų dirvožemį tausojančių technologijų diegimo gamyboje pavyzdžiai, ši veikla galėtų būti finansiškai valstybės skatinama ir remiama. Nauda būtų keleriopa – augalų šaknys padėtų išlaikyti supurento dirvožemio savybes, padidintų organinės medžiagos kiekį jame, prisidėtų prie klimato kaitos švelninimo ir ŠESD emisijų mažinimo.

Įšalo įtaka

Mūsų klimato zonoje žiemos įšalas padėdavo supurenti dirvožemį. Deja, jau keletą metų iš eilės Lietuvoje beveik nebūna dirvožemio įšalo. Remiantis LAMMC ŽI atliktais tyrimais per 24 stebėjimo metus, paskutinės šešerių metų žiemos buvo su sekliu įšalu tik humusingame (armens) sluoksnyje. Gaila, bet malonės iš gamtos darosi vis sunkiau tikėtis, tad dirvų purenimo darbą tenka atlikti patiems žemdirbiams.

Lietuvoje gan gausu lengvos granuliometrinės sudėties dirvožemių (molio frakcijos < 20 proc., dulkiškos frakcijos < 50 proc.): smėlių, rišlių smėlių, smėlingų lengvų priemolių. Jie ne tik lengvai susislegia spaudžiami savo pačių masės, bet ir paveikti nedidelės išorės slėgimo jėgos. Jiems būdinga ir tai, kad trūkstant drėgmės jie greitai ir labai sukietėja. Natūralus atsikūrimas žiemą yra gana ribotas, kadangi minėti dirvožemiai turi nedaug organinės medžiagos, mažą vandens talpumą, tad ledo kristalų formavimasis nėra platus ir gausus. Tačiau yra ir teigiama minėtų dirvožemių savybė – drėgmės kiekis dirvožemyje nėra veiksnys, griežtai ribojantis podirvio purenimo laiką (drėgmės intervalą), palyginti su molio dirvožemiais.

Vidutinio sunkumo dirvožemiai (molio frakcijos < 20 proc., dulkiškos frakcijos > 50 proc.): vidutinio sunkumo priemoliai, dulkiški priemoliai yra jautriausi suslėgimui. Suslėgimas labiausiai atsikartoja dirvožemiuose su dideliu dulkiškos frakcijos kiekiu (> 70 proc.). Pastebėtina tai, kad minėtų dulkiškų dirvožemių Lietuvoje beveik nėra.

Sunkios granuliometrinės sudėties dirvožemiai (molio frakcijos > 20 proc., dulkiškos frakcijos < 50 proc.): molis, dulkiškas molis, dulkiškas vidutinio sunkumo priemolis, sunkus priemolis, smėlingas molis yra jautrūs suslėgimui. Kadangi jie ilgai išlaiko drėgmę, todėl podirvio suslėgimas yra dažnas reiškinys. Podirvis turi būti purenamas tuomet, kai jis yra sausas, o purenant lūžinėja, skyla. Šie dirvožemiai dažnai yra su matomais paviršiaus, o kartais ir podirvio įtrūkimais, suskeldėjimais. Tai natūralūs kanalai augalų šaknims skverbtis gilyn ir purenti dirvožemį.

Ar supleišėjimas atstoja mechaninį purenimą?

Sausą vasarą, kai sunkūs dirvožemiai netenka drėgmės, jie išdžiūsta, matyti giliai supleišėję, suskilinėję. Tarpas tarp atskirų plyšio sienelių gali siekti ir keletą centimetrų, o jų gylis gali tęstis per visą armenį ir daugiau. Ar toks dirvų suaižėjimas atstoja mechaninį jų supurenimą?

Atsakymą gali atskleisti tokių dirvožemio sudėtis ir savybės. Molis sudarytas iš atskirų molio plokštelių, kurias sudaro dar atskiri jų sluoksniai. Mineralų plokštelės pritraukiamos viena prie kitos dėl vandens plėvelės, veikiant adhezinei (t. y. tarp kietojo kūno ir skysčio) traukos jėgai. Tad natūraliai molio dirvožemiai turi tam tikras plokštumas, per kurias lengviausiai skyla. Podirvio purenimo idėja kaip tik ir paremta struktūrinio skaldymo per lengviausiai atskylančią plokštumą principu. Purenant podirvį mechaniškai, drėgmės visada bus daugiau podirvyje nei karštą vasarą išdžiūvusiame molio dirvožemyje, tad molio grumstų trupinimas bus natūralesnis. Taigi, per vasaros sausras dirvai džiūstant, ji skyla nebūtinai tokiu principu, kaip jau buvo minėta anksčiau. Tuo galima įsitikinti praėjus lietui, kai, atidrėkus molio dirvai, užsidarius plyšiams, ji vis dėlto nėra tokia puri, kokia būna iš po žiemos ar po purenimo giluminiu purentuvu.

Įšalo gylis labai svarbus veiksnys, natūraliai atliekantis dirvožemio purenimo funkciją. Pasikartojantys įšalimo ir atitirpimo ciklai žiemą yra pageidautini, nes didina sunkių dirvožemių poringumą, agregatinę (grumstelių dydį) sudėtį, augalų šaknijimosi gylį ir vandens pralaidumą į gilesnius sluoksnius. Sunkios granuliometrinės sudėties dirvožemiai (moliai) žiemą dėl susidariusio įšalo supurenami labiau nei lengvos granuliometrinės (priesmėlio, smėlio) sudėties dirvožemiai.

Mažinant suslėgimą teigiamos įtakos turi ir organinės medžiagos (OM) kiekis dirvožemyje. Kuo jos daugiau, tuo daugiau vandens natūraliai sugeria ir išlaiko savyje dirvožemis, o tarpeliuose tarp agregatų (grumstelių) ir jų paviršiuje esanti OM amortizuoja išorinės fizinės jėgos veikimą ir taip sumažina suslėgimo tikimybę. Geras purenimo efektas gaunamas, kai dirvožemiai giliai įšąla keletą žiemų iš eilės.

Molio dirvožemių supurenimas žiemą priklauso ir nuo molio mineraloginės sudėties (montmorilonitas, kaolinitas, ilitas). Lietuvos moreninės kilmės dirvožemiuose vyrauja kaolinitas ir ilitas. Tai mažai brinkūs antriniai molio mineralai, kurie, deja, mažai sukaupia savyje vandens, todėl lemia gana neaukštą sunkių molio dirvožemių poringumo atsikūrimo laipsnį.