Žemės dirbimo intensyvumo mažinimo priežastys yra panašios visame pasaulyje. Jas galima suskirstyti į ekologines ir ekonomines. Ekologinės – mažinti dirvožemių eroziją, jų suslėgimą. Ekonominės – mažinti auginamos produkcijos savikainą taupant degalus, techniką ir laiką. Energiją ir laiką galima taupyti mažinant arimo gylį, arimą pakeičiant giliuoju purenimu arba visiškai jo atsisakant.

Daugelyje pasaulio šalių arimui alternatyvių žemės dirbimo būdų paieškos vyko ne vieną dešimtmetį. Mūsų dienomis tausojamosios žemės dirbimo sistemos įvairiose pasaulio šalyse yra taikomos, tačiau labai nevienodu mastu. Vienos ar kitos žemės dirbimo sistemos pasirinkimą lemia ir vietos žemdirbystės tradicijos, ir konkrečios vietovės klimato bei dirvožemio sąlygos, taip pat ir sukauptos mokslo žinios.

Lietuvai tapus Europos Sąjungos nare, žemdirbiams labai svarbu plėtoti pažangų ir konkurencingą ūkį. Jiems tenka konkuruoti su gerokai senesnes ūkininkavimo tradicijas turinčiais ir didesnę paramą gaunančiais ūkininkais – ES senbuviais. Vienas iš veiksnių, užtikrinančių konkurencingo ūkio plėtrą – išauginamos produkcijos savikainos mažinimas.

Globalūs klimato pokyčiai verčia peržiūrėti tradicinėmis laikytas ne tik žemės dirbimo, bet ir žemdirbystės sistemas. Naujos žemės dirbimo tendencijos ir su tuo susiję dirvožemio pokyčiai skatina tirti esamus bei numatyti galimus procesus ir pokyčius besikeičiančio klimato bei naujų žemdirbystės sistemų naudojimo sąlygomis.

Lietuvoje pirmą kartą ištirta kompleksinė šiuolaikinių žemės dirbimo ir tręšimo sistemų įtaka augalų derlingumui, dirvožemio fizikinėms ir agrocheminėms savybėms, pasėlių piktžolėtumui, vandens erozijai, dirvožemio savybių išsaugojimui bei gerinimui kalvoto ir lygaus reljefo sąlygomis.

Žemės dirbimo sistemų tyrimai kalvoto reljefo dirvose

Taupyti drėgmę dirvoje yra ypač aktualu kalvoto reljefo laukuose, kuriuose drėgmė pasiskirsto labai nevienodai. Pavasarį fizinė dirvožemio branda atskirose reljefo dalyse labai skiriasi. Anksčiausiai pradžiūva kalvų viršūnės ir šlaitai, o vėliausiai – tarpukalvių lomos. Siekiant labiau suvienodinti skirtingų reljefo elementų dirvožemių džiūvimo dinamiką, 1985–1989 m. LŽI Kaltinėnų bandymų stotyje atlikti lauko bandymai, kurių tikslas – ištirti atrankinio kalvotų dirvų akėjimo įtaką dirvožemio drėgmei, pasėlių piktžolėtumui ir vasarinių miežių derlingumui. Nustatyta, kad miežių grūdų derlingumas pasirinktinai akėjant dirvą šlaite buvo beveik toks pat (2,51 t ha-1), kaip ir pasirinktinai neakėtame šlaite (2,58 t ha-1). Didžiausias miežių derlingumas (3,24 t ha- 1) gautas, kai vidutiniškai pradžiūvęs šlaitas iš karto buvo kultivuotas, akėtas ir pasėti miežiai.

Priešsėjiniai žemės ruošimo terminai yra sunkiai suderinami kalvų šlaituose ir tarpukalvių lomose. Laukiant, kol pradžius tarpukalvių lomos, miežių sėja šlaituose sąmoningai delsiama, todėl praleidžiami optimalūs miežių sėjos terminai.

Vykdytuose bandymuose nustatyta, kad atrankinis dirvų akėjimas taupė dirvožemio drėgmę normalaus vėlyvumo (balandžio antroji dekada) sausą pavasarį. Tokį pavasarį pasirinktinai nuakėjus dirvą sunkiomis virbalinėmis akėčiomis, 5–10 cm dirvožemio sluoksnyje buvo 1,2–3,0 proc. drėgmės daugiau negu neakėtoje dirvoje. Atrankinis dirvos akėjimas mažino miežių pasėlio piktžolėtumą. Vidutiniais duomenimis, vienamečių piktžolių skaičius buvo 8,7 proc., o orasausė jų masė 21,3 proc. mažesnė, palyginti su pasirinktinai neakėta dirva.

Be to, tyrimo metu paaiškėjo ir neigiamos ankstyvo pavasarinio atrankinio akėjimo pasekmės: atrankinis akėjimas pablogino viršutinio dirvožemio sluoksnio fizikines savybes, ypač stipriai nuardytų, sunkesnės granuliometrinės sudėties dirvų. Po lietaus tokios dirvos labiau supuolė ir sukietėjo negu neakėtos, o ankstyvas drėgnų dirvų suvažinėjimas ir suslėgimas traktoriaus ratais dar mažino javų derlingumą.

Drėgmės kiekis skirtingai įdirbtuose kalvotuose laukuose

Žemės dirbimas yra viena pagrindinių priežasčių, dėl kurios vyksta kalvų vandens erozija. 1985–1991 m. LŽI Kaltinėnų bandymų stotyje vykdyti rudeninio žemės dirbimo būdų tyrimai silpnai eroduotose kalvose. Tirti 4 ražienų skutimo būdai (verstuviniu skutikliu, lėkštinėmis, žvaigždinėmis ir peilinėmis akėčiomis) ir du gilaus dirvos purenimo būdai (arimas ir kultivavimas sunkiuoju kultivatoriumi). Taikyta sėjomaina: žieminiai rugiai – avižos – vasariniai miežiai su daugiamečių žolių įsėliu. Nustatyta, kad skirtingi ražienų skutimo būdai dirvožemio drėgmės kiekiui didesnės įtakos neturėjo.

Drėgnaisiais vykdytų tyrimų metais sunkiuoju kultivatoriumi 20–22 cm gyliu purentoje dirvoje drėgmės susikaupė daugiau negu artoje verstuviniu plūgu tokiu pat gyliu. Paprastai, giliai purenant, kultivatoriaus noragėliai ne tik purena dirvą, bet raižydami ją 20–22 cm gyliu suformuoja ir palieka vertikalius kanalus, todėl lietaus vanduo lengviau susigeria į dirvožemį. Ši kultivatoriaus savybė drėgno rudens sąlygomis kalvoto reljefo dirvose būtų labai svarbi, mažinant vandens erozijos daromą žalą ir didinant dirvų drėgmės atsargas.

Taip pat nustatyta, kad drėgnesnėje dirvoje kultivatoriaus darbo sąlygos kanalams formuoti yra geresnės negu sausesnėje dirvoje. Daugiau drėgmės susikaupė purentos sunkiuoju kultivatoriumi dirvos ariamajame sluoksnyje negu suartos ir tik tada, kai poarmeninis dirvos sluoksnis buvo sunkesnės granuliometrinės sudėties negu armuo. Vandens erozija rudens–pavasario laikotarpiu buvo intensyviausia, nuskutus ražienas verstuviniu skutikliu. Nuo kultivatoriumi purentų laukelių rudens–pavasario laikotarpiu dirvožemio nuplauta 22, o pavasario–vasaros laikotarpiu – 50–64 proc. drėgmės mažiau negu nuo artų.

Palyginti su purenimu, dirvų arimas piktžolių  skaičių sumažino vidutiniškai 11,2 vnt. m-2, jų orasausę masę – 19,2 g m-2. Paprastojo varpučio (Elymus repens L. Gould) šakniastiebių orasausė masė artoje dirvoje buvo 19,4 proc. mažesnė negu neartoje. Didesnis buvo suartų dirvų javų derlingumas. Žieminių rugių grūdų iš artos dirvos prikulta 0,09, avižų – 0,22, o miežių – 0,21 t ha-1 daugiau negu iš kultivuotos. Didžiausias augalų apykaitos energijos kiekis (128,6 GJ ha-1) gautas, lauką nuskutus peilinėmis akėčiomis ir paskui jį giliai suarus. Apykaitos energijos kiekis dirvą purenant buvo 4,98 GJ ha-1 mažesnis negu ją ariant.

Dirvožemio savybių priklausomybė nuo žemės dirbimo būdo

LŽI Kaltinėnų bandymų stotyje 1995–2000 m. vykdyti trys lauko bandymai – po vieną kalvos viršūnėje, šlaite ir pašlaitėje. Tirtos tradicinė ir trys dirvosauginės žemės dirbimo sistemos, kartu naudojant plataus poveikio herbicidą ir taikant tris tręšimo mineralinėmis NPK trąšomis lygius. Šiuose kompleksiniuose lauko bandymuose plačiau tirtos ne tik bendrosios, bet ir hidrofizikinės dirvožemių savybės. Pastarųjų savybių tyrimai atlikti šlaito viršutinėje dalyje ir pašlaitėje. Remiantis JAV žemės ūkio departamento sudaryta dirvožemio granuliometrinės sudėties klasifikacija, nustatyta, kad tyrimų vietos dirvožemis viršutinės šlaito dalies 0–20 cm sluoksnyje yra smėlingas priemolis, o 20–40 cm sluoksnyje – priemolis.

Tirtieji dirvožemiai buvo mažo plastiškumo, nes didžiausia riba nesiekė 35 proc. Be to, šie duomenys tiksliai apibrėžė optimalų dirvožemio drėgmės kiekį, kuris yra tinkamiausias žemei dirbti.

Kai dirvožemis visiškai prisotintas vandens, drėgmės laidumas jame po 1 val. matavimo viršutinėje šlaito dalyje buvo 5,8 cm val.-1 sekliai ir 5,6 cm val.-1 giliai ariant dirvą. Remiantis FAO klasifikacija, šis dirvožemio laidumas vandeniui yra apibūdinamas kaip vidutiniškai greitas. Pašlaitėje didžiausias drėgmės laidumas nustatytas  sekliai artoje dirvoje (13,8 cm val.-1) ir yra klasifikuojamas kaip greitas. Dirvožemio savybė greitai praleisti vandenį yra labai svarbi kalvų šlaituose, nes, mažėjant nutekamo vandens kiekiui, mažėja ir vandens erozija. Ši savybė turi įtakos ir augalų maisto medžiagų išplovimui į gilesnius dirvožemio sluoksnius.

Dirvožemio laidumas orui pašlaitėje ir sekliai, ir giliai artoje dirvoje buvo didesnis 15–20 cm dirvožemio sluoksnyje negu 5–10 cm sluoksnyje. Šis rodiklis buvo ­didžiausias šlaito viršutinėje dalyje giliai artos dirvos 15–20 cm sluoksnyje.

Skirtingi žemės dirbimo gyliai neturėjo didesnės įtakos dirvožemio drėgmės potencialo (pF) lygiams šlaito viršutinėje dalyje, bet gilus arimas drėgmės kiekį pašlaitėje padidino 2,6 tūrio % daugiau negu seklus arimas.

Skirtingose kalvos vietose ir skirtingai dirbant žemę, didžiausią dirvožemio dalį sudarė mezoporos (30–0,2 µm). Viršutinėje šlaito dalyje skirtingu gyliu artų dirvų makroporų kiekis buvo beveik vienodas, o pašlaitėje jų daugiau rasta sekliai artoje dirvoje. Mikroporų (<0,2 µm) kiekis skirtingu gyliu ariant dirvą buvo beveik vienodas, tačiau pašlaitėje jų buvo 1,5 tūrio % daugiau negu viršutinėje šlaito dalyje.

Atlikus dirvožemio struktūros tyrimus, nustatyta, kad per rotaciją žemės dirbimo ypatumai turėjo didžiausią įtaką 3–5 mm skersmens dirvožemio trupinėlių kiekio pokyčiams. Taikant dirvosaugines pavasarinio žemės dirbimo sistemas (purškimas plataus poveikio herbicidu rudenį ir akėjimas peilinėmis akėčiomis pavasarį; purškimas plataus poveikio herbicidu pavasarį ir akėjimas peilinėmis akėčiomis pavasarį), trupinėlių kiekis iš esmės nepakito, o taikant tradicinę (gilus arimas rudenį ir seklus kultivavimas pavasarį) ir dirvosauginę rudeninio (purškimas plataus poveikio herbicidu ir purenimas rudenį bei seklus kultivavimas pavasarį) žemės dirbimo sistemas kalvos viršūnėje šių trupinėlių kiekis padidėjo vidutiniškai nuo 7,4 iki 9,5 proc., šlaite – nuo 7,7 iki 9,5 proc., pašlaitėje – nuo 8,1 iki 10,2 procento.

Viso armens (20–22 cm) struktūra kalvos viršūnėje ir pašlaitėje pagerėjo, taikant tradicinę ir dirvosauginę rudeninę (purškimas plataus poveikio herbicidu ir purenimas rudenį bei seklus kultivavimas pavasarį) žemės dirbimo sistemą. Taikant dirvosaugines pavasarinio žemės dirbimo sistemas (purškimas plataus poveikio herbicidu rudenį ir akėjimas peilinėmis akėčiomis pavasarį; purškimas plataus poveikio herbicidu pavasarį ir akėjimas peilinėmis akėčiomis pavasarį), per rotaciją dirvožemio struktūra iš esmės nepakito. Ketverius metus iš eilės taikant tradicinę ir dirvosaugines sistemas, nei 0–10, nei 10–20 cm dirvožemio sluoksniuose visų trupinėlių patvarumas (vandenyje patvarių trupinėlių, kurių skersmuo nuo 0,25 iki 7 mm, suma) iš esmės nepakito.

Žemės dirbimo sistemų ir skirtingo tręšimo įtaka dirvožemio agrocheminėms savybėms (judriųjų P ir K pokyčiams per rotaciją) buvo tirta 1995–2000 m. Nustatyta, kad dirvosauginių žemės dirbimo sistemų taikymas ketvirtaisiais tyrimo metais lėmė nevienodą judriojo P kiekį skirtinguose dirvožemio sluoksniuose. Dirvosauginės žemės dirbimo sistemos dirvožemio eroziją sumažino 68–90 proc., tačiau trąšos neturėjo didelės tiesioginės įtakos judriųjų P ir K kiekio kitimui 0–10 cm dirvožemio sluoksnyje. Dirvosauginės pavasarinio žemės dirbimo sistemos lėmė didžiausią judriųjų P ir K padidėjimą 10–20 cm dirvožemio sluoksnyje.

Pagrindiniai veiksniai, nulėmę judriojo P pokyčius 0–10 cm dirvožemio sluoksnyje, buvo priešsėjinio žemės įdirbimo gylis ir P nuostoliai dėl erozijos; 10–20 cm dirvožemio sluoksnyje – pagrindinio žemės įdirbimo gylis, su augalų derliumi prarasto P kiekis ir P nuostoliai dėl erozijos. Pagrindiniai veiksniai, nulėmę K pokyčius 0–10 cm dirvožemio sluoksnyje, buvo priešsėjinio žemės įdirbimo gylis ir su augalų derliumi prarasto K kiekis; 10–20 cm sluoksnyje – priešsėjinio žemės įdirbimo gylis, K kiekis augalų derliuje ir K nuostoliai dėl erozijos.

Kompleksinis piktžolių naikinimas

Vykdant minėtus kompleksinius tyrimus buvo tirta ir žemės dirbimo bei tręšimo įtaka daugiametėms piktžolėms. Nustatyta, kad kalvos viršūnėje ir šlaite daugiametės piktžolės, taip pat ir paprastieji varpučiai (Elymus repens L. Gould.), per ketverius tyrimų metus geriausiai ir nuosekliausiai buvo naikinamos rudenį javų ražienas nupurškus glifosato grupės herbicidu raundapu (4,0 l ha-1), po 2–3 savaičių dirvą įdirbus sunkiuoju kultivatoriumi 20–22 cm gyliu, o pavasarį prieš sėją supurenus kultivatoriumi su S raidės formos noragėliais 6–8 cm gyliu ir nuakėjus vidutinio sunkumo virbalinėmis akėčiomis. Užneštoje ir drėgnesnėje pašlaitėje geriausias dirvosauginių pavasarinio ir rudeninio žemės dirbimo sistemų poveikis naikinant daugiametes piktžoles pasireiškė nuo antrųjų jų taikymo metų.

Rudeninis purškimas glifosato grupės herbicidu ir dirvos purenimas sunkiuoju kultivatoriumi bei priešsėjinis kultivavimas kultivatoriumi su S raidės formos noragėliais 6–8 cm gyliu ir akėjimas vidutinio sunkumo virbalinėmis akėčiomis prilygo rudeniniam arimui plūgu su kultūrinėmis verstuvėmis kartu su priešsėjiniu kultivavimu kultivatoriumi su S raidės formos noragėliais 6–8 cm gyliu ir akėjimu vidutinio sunkumo virbalinėmis akėčiomis. Šios dvi žemės dirbimo sistemos buvo tinkamiausios, užtikrinančios nuolatinį ir gausų javų derlingumą kalvoto reljefo dirvose. Vykdant lauko bandymus taip pat buvo nustatyta didelė javų grūdų derlingumo priklausomybė nuo daugiamečių piktžolių skaičiaus pasėlyje. Ši priklausomybė buvo pastebėta tik tada, kai daugiamečių piktžolių skaičius pasiekė 38 vnt. m-2.

Vertinant įvairių žemės dirbimo sistemų nevienodą mineralinių trąšų normų efektyvumą nustatyta, kad kiekvienas įterptas mineralinių trąšų vidutinių normų kilogramas lėmė 3,0–10,3 pašarinio vieneto javų derliaus. Tręšiant didesne mineralinių trąšų norma, jų agronominis efektyvumas mažėjo, palyginti su vidutinėmis normomis – 1 kg mineralinių trąšų atseikėjo 1,2–8,2 pašarinio vieneto grūdų. Kalvos viršūnėje ir šlaite agronominis trąšų efektyvumas paprastinant žemės dirbimą buvo didesnis negu tradiciškai dirbant žemę. Vidutinės trąšų normos didino žemės ūkio augalų derlingumą kalvos šlaite, viršūnėje ir pašlaitėje, didesnės normos derlingumą didino tik kalvos viršūnėje ir šlaite, o pašlaitėje augalų derlingumas dėl to nepakito. Taip pat buvo nustatyta, kad kalvoto reljefo dirvose, nepriklausomai nuo žemės dirbimo būdo, per rotaciją 10–20 cm sluoksnyje P kiekis padidėjo labiau negu 0–10 cm sluoksnyje. Atsisakant tradicinio dirvų arimo kalvose ir naudojant gilų neverstuvinį purenimą bei ražienų purškimą plataus poveikio herbicidu, norint praturtinti fosforo atsargas dirvožemyje, tokias dirvas tikslinga tręšti didesne P trąšų norma.

Apibendrinant 24 metų tyrimų rezultatus, atliktus LŽI Kaltinėnų bandymų stotyje ir Dotnuvoje, galima konstatuoti, kad dirvožemio fizikinės savybės buvo geriausios tradiciškai dirbant žemę. Kalvoto reljefo dirvose neariamasis žemės dirbimas gerokai sumažino vandens eroziją šlaituose, o tai yra vienas iš svarbiausių aplinkosauginių tikslų.

Dirvų neariant, bet jas tręšiant mineralinėmis trąšomis, po 4–5 metų nustatytas augalams reikalingų maisto medžiagų kaupimasis viršutiniame 0–10 cm dirvožemio sluoksnyje.

Neariamoji žemdirbystės sistema šlaituose vandens erozijos pasireiškimo pavojaus visiškai nepanaikina.

Šiltėjant klimatui pastebima, kad dažnai Lietuvoje būna trumpalaikiai, bet gausūs liūtiniai lietūs. Be to, greitai pavasarį tirpstantis sniegas gali sukoncentruoti sniego tirpsmo vandenį ir taip didinti vandens eroziją.

Cheminių elementų koncentracija dirvos paviršiuje būtų didesnis rizikos veiksnys užteršti cheminiais elementais nutekantį nuo šlaitų vandenį nei tuo atveju, kai dirvos yra ariamos ir trąšų kiekis yra pasiskirstęs tolygiai visame armenyje.

Kitame numeryje skaitykite apie žemės dirbimo sistemų tyrimus lygaus reljefo dirvose