Po kalkinimo praėjus tam tikram periodui, dirvožemiai vėl pradeda rūgštėti, tačiau jų rūgštumas jau yra kitoks, negu iš prigimties rūgštaus dirvožemio. Nors pH rodiklis pakalkintuose dirvožemiuose rodo rūgštėjimą, bet rūgštumas nėra toks kenksmingas augalams, kaip iš prigimties rūgščiuose dirvožemiuose, kadangi kalkinant ­dirvas judrusis aliuminis paverčiamas į nejudriuosius junginius, kurių judrumo atsistatymo dinamika yra lėta. Ką šis tyrimais ­nustatytas faktas reiškia ūkiniu požiūriu?

Lietuvos teritorijoje dirvožemiai susidarė labai įvairios sudėties ir kilmės dirvodarinėse uolienuose, ilgą laiką veikiant natūraliam dirvodaros procesui, o vėliau patyrė labai stiprų kultūrinimo poveikį. Vidurio Lietuvoje susiformavo derlingiausi Respublikos dirvožemiai – rudžemiai, karbonatingieji išplautžemiai; Vakarų ir Rytų Lietuvoje paplitę rūgštūs išplautžemiai, balkšvažemiai, smėlžemiai.

LŽI Agrocheminių tyrimų centro duomenimis, prieš intensyvų žemės ūkio chemizavimą (1960-ųjų pradžia) rūgščių dirvožemių plotai (pH mažiau kaip 5,5) sudarė 40,7 proc. žemės ūkio naudmenų, iš jų 341 tūkst. ha (11,9 proc.) buvo labai rūgščių (pH mažiau kaip 4,5). Daugiausia rūgščių dirvožemių buvo Vakarų Lietuvoje (66,3 proc.), šiek tiek mažiau – Rytų (51,9 proc.).

Toks rūgščių dirvožemių plotų pasi­skirstymas susietas su gamtiniais veiksniais, dirvodarine uoliena ir karbonatingojo sluoksnio gyliu. Vakarų Lietuvoje, esant gausesniam kritulių kiekiui, bazinių elementų išplovimas iš ariamojo sluoksnio vyksta sparčiau, o karbonatingas sluoksnis slūgso dažniausiai giliai – 1,5– 3 m gylyje. Rytų Lietuvoje, priklausomai nuo dirvodarinės uolienos, karbonatingas horizontas yra 0,8–1,4 m gylyje ir tai iš dalies lemia mažesnį dirvožemių rūgštumą ir didesnį kalkinimo efektyvumą.

Aliuminio pagausėjimas kenksmingas augalams

Dirvožemio rūgštumas susietas su vandenilio ir aliuminio jonų koncentracija dirvožemio tirpale. Ypač kenksmingas augalams yra judrusis aliuminis. Esant jo kiekiui daugiau kaip 30–50 mg/kg, augalų vystymasis sulėtėja, mažėja jų derlingumas, o esant aliuminiui per 70 mg/kg, daugelis žemės ūkio augalų (kviečiai, miežiai, dobilai, liucernos, kukurūzai, rapsai, cukriniai runkeliai) derliaus praktiškai nesubrandina. Apie žalingą rūgštumo poveikį augalams žmonės žinojo jau seniai ir įvairias būdais bandė pagerinti dirvožemio savybes, naudodami tam pelenus, kreidą, sapropelį ir kitas vietines žaliavas.

Masiniai dirvožemių rūgštumo neut­ralizavimo darbai prasidėjo XX a. 60-ųjų metų pradžioje, rajonuose prie melioracijos tarnybų sukūrus specialius padalinius, o Akmenės statybinių medžiagų kombinate pradėjus gaminti dulkius klint­milčius. Kalkinimo darbų tempai nuolat spartėjo ir 1981–1989 m. šalyje jau buvo kasmet kalkinama iki 200 tūkst. ha. Taigi rūgščių dirvožemių kalkinimas buvo periodiškai kartojamas kas 5–6 metai.

Dėl periodinio kalkinimo rūgščių dirvožemių plotai gerokai sumažėjo. 1990-ųjų pradžioje dirvožemių, kurių pH mažesnis kaip 5,5, liko tik 18,6 proc., bet labai rūgščių dar buvo 1,5 proc. Kitaip tariant, dirvožemio rūgštumas didesnėje dalyje žemės ūkio naudmenų buvo sureguliuotas iki daugeliui augalų auginti tinkamo lygio.

Antrinis kalkintų dirvų rūgštėjimas

Pasikeitus šalyje ekonominei situacijai, nuo 1991 m. kalkinimo darbų apimtys nuolat mažėjo ir nuo 1997 m. rūgščios dirvos valstybės lėšomis praktiškai nebekalkinamos. Prasidėjo antrinis kalkintų dirvožemių rūgštėjimo procesas. Tai natūralus gamtinis procesas, kurio pasekmės yra aiškios.

Moksliniu ir ūkiniu požiūriu svarbu, kaip sparčiai vyks rūgštėjimo procesai skirtingos genezės dirvožemiuose, kokios įtakos tai turės augalų derlingumui, pagal kokius kriterijus geriausia nustatyti anksčiau kalkintų dirvožemių pakartotinio kalkinimo būtinumą ir ekonomiškai optimalius kalkinių medžiagų kiekius.

Nagrinėjant šį klausimą, reikia atkreipti dėmesį į tai, kad:

• dirvožemio rūgštumas susietas su vandenilio ir aliuminio jonų koncentracija dirvožemio tirpale (aliuminio kenksmingumas augalams yra daug didesnis negu vandenilio);
• vieną kartą kalkintų (pirminis kalkinimas) ir keletą kartų kalkintų (periodiškas kalkinimas) dirvožemių rūgštumo struktūra (vandenilio ir aliuminio jonų santykis) yra skirtinga;
• praktiškai dirvožemio rūgštumas įvertinamas pagal pH rodiklį.

Rūgštumo atsistatymo dėsningumai

Dar prieš du dešimtmečius kalkintų dirvožemių rūgštėjimo tempai buvo prog­nozuojami, remiantis tyrimų duomenimis, gautais stebint jų pH rodiklio pokyčius po pirmojo kalkinimo. Ir tik ilgalaikių (30–50 metų trukmės) kalkinimo bandymų dėka pavyko nustatyti esminius rūgštumo atsistatymo dėsningumų skirtumus tarp vieną kartą ir keletą kartų kalkintų dirvožemių. Tuo remiantis, galima pagrįstai prognozuoti rūgštėjimo tempus.

Kaip jau minėta, dirvožemio rūgštumas susietas su vandenilio ir aliuminio kiekiu dirvožemio tirpale. Pirminis kalkinimas prisotina sorbuojamąjį kompleksą kalciu, sujungia aliuminį į nejudriąsias, augalams nekenksmingas formas, o vandenilio jonų perteklius per įvairias chemines reakcijas susijungia su deguonimi ir pavirsta vandeniu.

Po kalkinimo praėjus tam tikram laikui (tai priklauso nuo dirvožemio savybių ir hidroterminių sąlygų), baziniams katijonams po truputį išsiplaunant dėl natūralių gamtinių veiksnių, dirvožemis vėl parūgštėja. Tačiau jo rūgštumas jau yra šiek tiek kitoks negu iš prigimties rūgštaus dirvožemio. Natūraliai rūgščiame dirvožemyje didesnę dalį rūgštumo lemia judrusis aliuminis, o po periodinio kalkinimo jis ilgam laikotarpiui sujungiamas į nejudriuosius junginius, ir rūgštumą iš esmės lemia vandenilio jonų koncentracija.

Taigi kalkintuose dirvožemiuose, didėjant vandenilio jonų koncentracijai, pH rodiklis rodo dirvožemio rūgštėjimą, bet, kadangi aliuminis yra paverstas į nejud­riuosius junginius, rūgštumas nėra toks kenksmingas augalams, kaip iš prigimties rūgščiuose dirvožemiuose.

Ilgalaikiais bandymais nustatyta, kad vieną kartą kalkintame 1,0 norma CaCO3 pagal hidrolizinį rūgštumą priesmėlio dirvožemyje pH atsistato iki pradinių reikšmių po 17–20 metų. Aliuminio judrumo atsistatymo dinamika yra daug lėtesnė – jo kiekis pradeda didėti po 10 metų, iš esmės padidėja po 15 m., tačiau ir po 34 m. dar išlieka du kartus mažesnis negu buvo iki kalkinimo.

Vakarų Lietuvos sąlygomis priemolio dirvožemiuose judrusis aliuminis po pirminio kalkinimo pasiekia pradinį lygį tik po 50 metų. Periodinis kalkinimas dar labiau slopina aliuminio judrumą. Tyrimais nustatyta, kad, nutraukus periodinį kalkinimą, 20 metų laikotarpiu judriojo aliuminio kiekis priesmėlio dirvožemyje beveik nedidėja ir išlieka 2–4 mg kg-1 lygyje. Toks kiekis visai neturi neigiamos įtakos augalų vystymuisi.

Šie vandenilio ir aliuminio jonų koncentracijos skirtumai iš prigimties rūgščiose ir periodiškai kalkintose dirvose apriboja galimybes nustatyti kalkinimo reikalingumą pagal tuos pačius kriterijus (pH ir hidrolizinio rūgštumo rodiklius), kurie buvo taikyti nekalkintiems dirvožemiams. Taip pat atkreiptinas dėmesys į tai, kad periodiškai kalkintuose dirvožemiuose armens rūgštumas ne tik sumažėja, bet dėl kalcio išplovimo su atmosferiniais krituliais jis gali sumažėti iki 100 cm gylio sluoksnyje.

Geriau mokėti už analizes, negu be reikalo kalkinti

Šiuo metu, kai žemės ūkio gamybą lemia ekonominis efektyvumas ir aplinkos apsaugos reikalavimai, reikia naujų rūgščių dirvožemių kalkinimo būtinumo nustatymo kriterijų. LŽI Vokės filiale nuo 2002 m. vykdomi įvairių kalkinių trąšų normų nustatymo kalkintiems dirvožemiams tyrimai (pagal įvairius dirvožemio agrocheminius rodiklius), tačiau pirmasis etapas (2002–2007) neišryškino nė vieno apskaičiavimo būdo pranašumo.

Esant judriojo aliuminio kiekiui iki 10 mg kg-1, kalkinimo efektas augalų derlingumui nepasireiškia. Tačiau aišku, kad po tam tikro laiko anksčiau atlikto kalkinimo efektas pasibaigs. Ką daryti ūkininkams – ar laukti, kol dirvožemis vėl taps rūgštus, ar išsaugoti periodiniu kalkinimu pasiektą lygį?

Priimant sprendimą, ūkininkams reikia įvertinti daug veiksnių, bet pradėti reikėtų nuo savo žemės derlingumo įvertinimo. Kokios, be rūgštumo, dirvožemio savybės yra nepakankamai geros? Ar ­kalkinimas iš esmės pagerins dirvožemio savybes? Ar tikrai reikia vystyti augalininkystę, ar geriau pereiti prie kitos žemės ūkio veiklos? Jeigu taip, tai kokius augalus auginti, koks rūgštumo lygis jiems yra optimalus? Turint aiškią augalininkystės plėtojimo viziją, galima konkrečiai svarstyti apie savo žemės derlingumo išsaugojimą ir dirvožemių kalkinimą.

Kvalifikuotai nuspęsti, ar būtina kalkinti, neįmanoma be dirvožemių agrocheminių analizių. Periodiškai kalkintuose dirvožemiuose būtina lygiagrečiai su pH rodikliu nustatyti hidrolizinį rūgštumą ir judriojo aliuminio kiekį. Be šitų parametrų neįmanoma nustatyti optimalaus kalkinių trąšų kiekio, o kadangi kalkinimo darbai kainuoja nemažai, geriau sumokėti už analizes, negu be reikalo kalkinti dirvožemius.

Lietuvoje atliktų ilgalaikių kalkinimo tyrimų rezultatų ir užsienio šalių mokslinių publikacijų analizė leidžia rekomenduoti anksčiau kalkintuose dirvožemiuose, kuriuose judriojo aliuminio kiekis neviršyja 10 mg/kg, taikyti palaikomąjį kalkinimą mažomis kalkinių trąšų normomis. Toks kiekis padengia kalcio nuostolius dėl jo susikaupimo augalų produkcijoje ir išsiplovimo į gilesnius dirvožemio sluoksnius ir neleidžia dirvožemiams rūgštėti. Gyvulininkystės krypties ūkiuose kalkines trąšas sėkmingai gali pakeisti mėšlas. Jo sudėtyje yra nemažai kalcio, tad sistemingas tręšimas mėšlu irgi sumažina dirvožemio rūgštumą.

Dirvožemio derlingumo išsaugojimas – tai viena iš daugelio aplinkos apsaugos problemų, kurios vienaip ar kitaip susijusios su šalies ekonomikos plėtra. Todėl, svarstant jo panaudojimo žemės ūkio tikslams klausimus, reikia suvokti, kad dirvožemis iš esmės yra neatsinaujinantis resursas ir labai dinamiška sistema, atliekanti daug funkcijų