Vienos ar kitos žemės dirbimo sistemos pasirinkimą lemia ne tik technika, bet ir vietos žemdirbystės tradicijos, konkrečios vietovės klimato bei dirvožemio sąlygos, taip pat ir sukauptos mokslo žinios.

Lygaus reljefo dirvose neariamoji žemės dirbimo sistema turi ekonominę ir aplinkosauginę perspektyvą, tačiau, kiek metų ji galės būti taikoma konkrečiame lauke, priklausys nuo dirvožemio fizikinių savybių pokyčių 10–20 cm ir gilesniuose jo sluoksniuose. Visų pirma, dėl ilgalaikio seklaus žemės dirbimo gali susiformuoti skutimo padas. Susidarius skutimo padui, gali padidėti gilesnių dirvožemio sluoksnių tankis, kietumas, sumažėti poringumas. Žiemos metu laukuose gali telkšoti paviršinis vanduo, tokios dirvos būna linkusios įmirkti. Vasarą gilesniuose dirvožemio sluoksniuose esančios maisto medžiagos gali tapti augalams nepasiekiamos dėl to, kad augalų šaknys negalės prasiskverbti pro skutimo padą.

Be to, neariamojo žemės dirbimo ir ypač tiesioginės sėjos laukuose maisto medžiagos gali koncentruotis tik viršutiniame dirvos sluoksnyje, kadangi atskiri (gilieji) dirvožemio sluoksniai nesimaišo. Tai gali tapti rizikos veiksniu augalams, jei šiltėtų Lietuvos klimatas ir vasaromis mažėtų kritulių kiekis, kadangi augalams intensyvios jų vegetacijos metu dėl sutrikusio drėgmės režimo viršutiniame dirvožemio sluoksnyje gali pritrūkti maisto medžiagų.

Neariamuose laukuose susiformavus skutimo padui ir neišvengiamai vykstant jaurėjimo procesui dirvožemyje, tektų stebėti apatinio dirvožemio sluoksnio (nuo 10–12 cm ir giliau) fizikinių, agrocheminių (ypač organinių medžiagų), mikrobiologinių ir kitų savybių pasikeitimus bei atsiradusius nepageidaujamus išliekamuosius pokyčius. Atskirų armens sluoksnių skirtumai, o ypač apatinio sluoksnio fizikinių ir mechaninių savybių suprastėjimas, yra pirmas signalas, kad būtina imtis tą sluoksnį atkuriančių priemonių – dirvas giliai purenti ar net giliai suarti, kartu taikant ir kitas dirvos derlingumą atkuriančias priemones (organinių medžiagų įterpimas).

Skirtingų žemės dirbimo būdų, tręšimo poveikiui dirvožemio savybėms, augalų derlingumui nustatyti atlikta nemažai bandymų.

Dirvožemio maistingumo ir įdirbimo gylio įtaka derliui

Lietuvos žemdirbystės institute 1999 m. pradėti ir iki šio vykdomi kompleksiniai žemės dirbimo ir tręšimo lauko bandymai skirtingo maisto medžiagų gausumo (PK) ir humusingumo dirvožemyje. 2000–2001 m. atlikus tyrimus nustatyta, kad pirmaisiais metais skirtingai įdirbtų žieminių kviečių pasėlių tręšimas ir vidutinėmis, ir didesnėmis trąšų normomis gerino augalų krūmijimąsi. Dirvožemio agrocheminės savybės labai stipriai koreliavo su pasėlio tankumu ir kviečių stiebų ilgiu, vidutiniškai stipriai – su 1 000-čio grūdų mase. Sąryšis tarp dirvožemio agrocheminių savybių ir kitų žieminių kviečių biologinių rodiklių nebuvo didelis. Dirvožemyje, kuriame buvo gausu mitybos elementų (PK), tręšimas vidutinėmis mineralinių trąšų normomis davė 2 t ha-1 (arba 36 proc.) grūdų derliaus priedą, tačiau didesnės trąšų normos grūdų derlingumo daugiau iš esmės nebekeitė – prikulta tik 0,1 t  ha-1 grūdų daugiau negu tręšiant vidutinėmis mineralinių trąšų normomis.

Dirvožemyje, kuriame maisto medžiagų kiekis buvo vidutinis, didinant mineralinių trąšų normą (netręšta → vidutinė norma → didesnė norma), žieminių kviečių grūdų derlingumas taikant visas žemės dirbimo sistemas nuosekliai didėjo. Žieminių kviečių grūdų derlius teigiamai ir stipriai koreliavo su augalų produktyviuoju krūmijimusi, varpų ilgiu ir 1 000- čio grūdų mase. Maisto elementų turtingame dirvožemyje žemės įdirbimo gylio mažinimas neturėjo įtakos grūdų derlingumui, mažiau maistingoje dirvoje tai lėmė žiemkenčių derlingumo mažėjimą.

2002 ir 2003 m. atliktus tyrimus nustatyta, kad dėl seklaus pagrindinio žemės dirbimo vasarinių kviečių derlingumas buvo 5–7 proc. mažesnis negu taikant tradicinį gilų žemės dirbimą. Sėjant javus tiesiai į runkelieną, grūdų derlingumas buvo 16–17 proc. mažesnis negu taikant tradicinį gilų žemės įdirbimą ir 10–13 proc. mažesnis negu įdirbus sekliai.

Vidutiniškai maisto medžiagų turtingame dirvožemyje tręšimas vidutinėmis mineralinių trąšų normomis davė 1,1 t ha- 1 (arba 38 proc.) grūdų derliaus priedą, tačiau didesnės normos ­derlingumo ­iš  esmės nepadidino – prikulta tik 0,11 t ha-1 grūdų daugiau negu tręšiant vidutinėmis normomis. Mitybos elementų turtingame dirvožemyje grūdų derlingumui trąšų normos turėjo didesnę įtaką, t. y. didinant normą (netręšta → vidutinė norma → didesnė norma) vasarinių kviečių grūdų derlius taikant visas žemės dirbimo sistemas nuosekliai didėjo. Kalio trąšos buvo dominuojantis veiksnys, nulėmęs vasarinių kviečių derlingumą ir jo rodiklius. Maisto medžiagų gausiame dirvožemyje antrasis dominuojantis veiksnys buvo priešsėjinis žemės dirbimas, o vidutiniško maistingumo dirvoje – pagrindinis dirbimas.

Žemės dirbimo ir tręšimo (pagal dirvožemio savybes ir planuojamą derlių) tyrimai penkių augalų sėjomainos rotacijoje parodė, kad maistingame dirvožemyje naudotos žemės dirbimo priemonės turėjo panašią įtaką viso armens fosforingumo pokyčiams: nustatytas nuoseklus fosforingumo mažėjimas. Tačiau dirvoje, kurioje buvo taikyta tiesioginė sėja, P kiekis visame armenyje labai sumažėjo, palyginti su tradiciškai ar supaprastintai įdirbtuose laukuose. Nepriklausomai nuo tręšimo lygio, maisto medžiagų turtingoje ir vidutiniškai turtingoje dirvoje, kuriose taikyta tiesioginė sėja, fosforo ir kalio kiekis ypač padidėjo 0–10 cm sluoksnyje, palyginti su 10–20 cm sluoksniu.

Derliaus kokybę lemiantys veiksniai

Kad produkcija būtų konkurencinga, ji turi būti ir geros kokybės, ir pigiai užauginta. Lietuvos žemdirbystės institute įrengtame stacionariame žemės dirbimo ir tręšimo bandyme 2005 m. buvo įvertinta skirtingų žemės dirbimo, tręšimo ir fungicidų naudojimo sistemų įtaka žieminių kviečių pagrindinės ir šalutinės produkcijos derliui, apykaitos energijos kiekiui. Nustatyta, kad tradicinio žemės dirbimo sistemoje (gilus arimas ir priešsėjinis kultivavimas) prikulta 7,53 t ha-1, t. y. vidutiniškai 0,90 t ha-1, arba 14 proc. daugiau negu supaprastinto (seklus arimas ir priešsėjinis kultivavimas) žemės dirbimo sistemoje, ir 0,77 t ha-1, arba 11 proc. daugiau, negu taikant tiesioginę sėją. Dėl vidutinių (N160P20K50) ir didesnių (N205P30K74) mineralinių NPK trąšų normų tradicinio žemės dirbimo sistemoje derlingumas padidėjo atitinkamai 53 ir 62 proc., supaprastinto dirbimo sistemoje – 36 ir 50 proc. ir sėjant tiesiai į ražieną – 72 ir 80 proc., palyginti su visai netręštais kviečiais.

Nupurškus fungicidais žieminių kviečių derlingumas padidėjo vidutiniškai 18 proc., palyginti su nepurkštais pasėliais. Dėl nepalankių meteorologinių sąlygų (lietaus) kviečių brandos metu grūduose sumažėjo glitimo kiekis. Dėl to nė vienoje tirtoje sistemoje grūdų kokybės kategorija neviršijo 2 klasės. Taikant tradicinį žemės dirbimą, didinti išlaidas iki daugiau kaip 1 700 Lt ha-1 buvo ekonomiškai nenaudinga. Taikant supaprastintą žemės dirbimą bei sėjant tiesiogiai, ekonomiškai nenaudinga išlaidas didinti iki daugiau kaip 1 600 Lt ha-1.

Žemės dirbimo intensyvumo mažinimo poveikis

Tiriant tris žemės dirbimo sistemas – tradicinę (gilus rudeninis arimas 23–25 cm gyliu) (T), tausojančią (seklus rudeninis arimas 14–16 cm gyliu) (S) ir neariamąją (tiesioginė sėja) (M) – nustatyta, kad tiesioginė sėja drėgnaisiais metais užtikrino mažesnį, o sausaisiais – didesnį drėgmės kiekį 0–20 cm dirvožemio sluoksnyje.

Po vasarinių miežių sėjos viso armens M sistemos dirvožemio tankis buvo 13 proc. didesnis negu T ir 5 proc. didesnis negu S žemės dirbimo sistemos. Po žirnių sėjos viso 0–20 cm sluoksnio M sistemos dirvožemio tankis buvo 12 proc. didesnis negu T ir 7 proc. didesnis negu S žemės dirbimo sistemos.

Po vasarinių miežių sėjos viso armens sluoksnio M sistemos dirvožemio kietumas buvo 73 proc. didesnis negu T ir 51 proc. didesnis negu S sistemos. Po žirnių sėjos viso armens sluoksnio M sistemos dirvožemio kietumas buvo 78 proc. didesnis negu T ir 41 proc. didesnis negu S sistemos. Vasarinių miežių grūdų derlingumas giliai ariant dirvą siekė 6,38 t ha-1 ir buvo 5,1 proc. didesnis negu sekliai, ir 15,6 proc. didesnis negu sėjant miežius tiesiai į ražieną. Žirnių grūdų derlingumas giliai ariant dirvą siekė 3,38 t ha-1 ir buvo 34,7 proc. didesnis negu sekliai, 11,9 proc. didesnis negu sėjant žirnius tiesiai į ražieną.

2002–2005 m. tyrimo duomenų analizė parodė, kad sumažinus žemės dirbimo intensyvumą, 106 proc. padidėjo dirvožemio kietumas ariamajame dirvos sluoksnyje ir 29 proc. sumažėjo oro laidumas negu įdirbus žemę tradiciškai. Tiesiogiai sėjant į neįdirbtą dirvą dirvožemio tankis ir kietumas ariamajame sluoksnyje buvo atitinkamai 10 ir 195 proc. didesni, o oro laidumas 59 proc. mažesnis negu taikant tradicinį žemės dirbimo būdą.

Per ketverius tyrimų metus judriojo P kiekis 0–20 cm sluoksnyje tradiciškai įdirbamoje dirvoje sumažėjo vidutiniškai 27 proc., įdirbamoje minimaliai – 22 proc. ir tiesioginės sėjos dirvoje – 24 proc. Kalio kiekis dirvožemyje taikant tradicinį žemės dirbimą sumažėjo 20 proc., minimalų – 18, o taikant tiesioginę sėją – 24 proc. Didinti mineralinių NPK trąšų normas buvo prasminga, tik auginant pirmuosius sėjomainos rotacijos augalus – vasarinius kviečius. Didinti normas kitiems rotacijos augalams buvo ekonomiškai nenaudinga. Žemės dirbimo intensyvumo mažinimas mažino ir rentabilumą. Vidutinis rentabilumas tradiciškai, minimaliai dirbant žemę ir taikant tiesioginę augalų sėją į neįdirbtą dirvą, buvo atitinkamai 29, 20 ir 6 procentai.

Apibendrinus 2000–2006 metais Dot­nuvoje atliktų tyrimų duomenis konstatuota, kad dirvožemio fizikinės savybės buvo geriausios tradiciškai įdirbant žemę (mažiausias tankis, didžiausias oro laidumas) arba paliekant augalų liekanas ant dirvos paviršiaus, arba jas pašalinant iš lauko. Blogiausios fizikinės dirvožemio savybės buvo dirvų neariant, augalus sėjant tiesiai į nepurentą dirvą. Tiesioginė augalų sėja į neįdirbtą dirvą iš esmės pakeičia multifunkcines dirvožemio savybes, palyginti su tradiciniu žemės dirbimu.

Dirvožemio kietumas galėtų būti vienas iš svarbiausių kriterijų vertinant fizikinę dirvožemio būklę. Įterptos į dirvožemį augalų liekanos pagerino fizikines dirvožemio savybes: dirvožemio oro laidumas 5–20 cm sluoksnyje buvo vidutiniškai 47,3 proc. didesnis, palyginti su oro laidumu dirvoje, iš kurios augalų liekanos buvo pašalintos.

Dirvų neariant, 0–5 ir 5–10 cm dirvožemio sluoksnyje drėgmės kiekis didėjo, bet gilesniuose sluoksniuose drėgmės buvo mažiau, palyginti su tradiciniu ir minimaliu žemės įdirbimu. Šis drėgmės kiekio pasiskirstymas dirvožemyje išliko per visą augalų vegetaciją. Augalų liekanos didino visų armens sluoksnių drėgmės kiekį.

Žemdirbystės būdas ir dirvožemio fizikinės savybės

2003–2005 m. LŽI lengvo priemolio giliau karbonatingame sekliai glėjiškame rudžemyje tirta trijų tausojančiųjų žemės dirbimo (skirtingo pagrindinio ir priešsėjinio žemės dirbimo) sistemų ir augalų liekanų įtaka dirvožemio fizikinėms savybėms (tankiui, kietumui, dirvožemio laidumo orui, sėklos guolio suformavimui), pasėlių piktžolėtumui ir vasarinių miežių grūdų derlingumui. Nustatyta, kad mažiausias dirvožemio kietumas buvo žemę įdirbant įprastu būdu (skutimas ir arimas, priešsėjinis purenimas kombinuotu žemės dirbimo agregatu), o didžiausias – neįdirbtos dirvos. Kuo mažesnis buvo žemės dirbimo gylis ir mažesnis intensyvumas, tuo blogesnis dirvožemio oro laidumas, didesnis tankis.

Laukuose, kuriuose buvo taikomos tausojamosios žemės dirbimo sistemos, sėklos guolio sluoksnyje pagausėjo dirvožemio trupinėlių (> 5 mm). Dėl įterptų augalų liekanų visų žemės dirbimo sistemų dirvose susidarė kokybiškas sėklos guolis. Sėjant tiesiai į ražieną, vasarinių miežių grūdų prikulta 4,32 t ha-1, t. y. vidutiniškai 8,5 proc. mažiau negu žemės dirbimo sistemose, kuriose taikytas mechaninis žemės dirbimas. Laukeliuose su augalų liekanomis grūdų prikulta vidutiniškai tik 2 proc. mažiau negu laukeliuose, iš kurių jos buvo pašalintos.

Dirvožemio kietumas turėjo tiesioginę įtaką miežių grūdų derlingumui. Ir oro laidumas, ir tankis vasarinių miežių derlingumą veikė ne tiesiogiai, bet sąveikaudami su dirvožemio kietumu. Dirvožemio oro laidumo tyrimai padėjo atskleisti svarbaus reiškinio pradžią – dirvos skutimo pado formavimąsi 5–10 cm dirvožemio sluoksnyje. Giliai sunkiuoju kultivatoriumi purentose arba artose dirvose pado pavyko išvengti.

Žemės dirbimo gylio ir intensyvumo mažinimas bei tiesioginė sėja 8–17 proc. mažino javų derlingumą, palyginti su tradiciniu žemės dirbimu. Vasarinių rapsų derlingumas buvo 16 proc. mažesnis juos sėjant tiesiogiai į neįdirbtą dirvą, palyginti su sekliai ar giliau neverstuviniu būdu įdirbtose dirvose subrandintu derliumi. Javų grūdų ir vasarinių rapsų derlingumas buvo tik 2 proc. mažesnis sėjant juos į dirvą, kurios paviršius padengtas priešsėlio augalų liekanomis, palyginti su augalų derlingumu, gautu laukuose, iš kurių jos buvo pašalintos.

Per visą trejų metų sėjomainos rotaciją augalų liekanos lėmė trumpaamžių piktžolių pagausėjimą vidutiniškai 38 proc., o sėjant į dirvą be liekanų jų kiekis sumažėjo vidutiniškai 18 proc. Skirtingas žemės įdirbimas neturėjo didelės įtakos trumpaamžių piktžolių plitimui, tačiau daugiamečių piktžolių skaičiaus pokyčiai skyrėsi iš esmės. Dirvą skutant ir ariant, prieš sėją sekliai purenant kombinuotu žemės dirbimo agregatu, taip pat dirvą purenant universaliuoju skutikliu ir purškiant glifosatų grupės herbicidu ir prieš sėją sekliai supurenant kombinuotu žemės dirbimo agregatu, šių piktžolių skaičius sumažėjo vidutiniškai 77 proc. Dirvas skutant ir purškiant glifosatų grupės herbicidu, o prieš sėją sekliai supurenant freza, daugiamečių piktžolių sumažėjo 57 proc. Rudenį dirvos visiškai neįdirbant, bet purškiant glifosatų grupės herbicidu ir sėjant tiesiai į nedirbtą dirvą, šių piktžolių sumažėjo 56 procentais.

Augalų derlingumas iš esmės mažėjo, taikant tiesioginę sėją. Sėjant tiesiai į ražieną, prikulta vidutiniškai 8,5 miežių, 17 žieminių kviečių ir 15,5 proc. vasarinių rapsų mažiau negu taikant mechaninio žemės dirbimo sistemas. Augalų liekanų įtaka derlingumui buvo nedidelė. Vasarinių miežių derlingumas pradėjo mažėti, kai trumpaamžių piktžolių skaičius buvo 25, daugiamečių piktžolių – 12 vnt. m-2, o vasarinių rapsų ir žieminių kviečių pasėliuose – atitinkamai 30 ir 9 bei 19 ir 7 vnt. m-2.

Mūsų klimato sąlygomis, ypač sumažėjus agromelioracinių dirvų gerinimo darbų mastui, vyksta dirvų jaurėjimo procesas. Augalų maisto medžiagos bei dirvožemio dumblo dalelės plaunamos į gilesnius dirvožemio sluoksnius. Lietuvoje dar visai neseniai, prieš pradedant arti dirvas plūgais, nederlingas podirvis slūgsojo 15 cm gylyje. Šiuo metu jis randamas 28–30 cm gylyje.

***
Atsisakydami gilaus (20–25 cm gyliu) dirvų arimo ar gilaus neariamojo purenimo ir metų metais naudodami vien tik seklų paviršinį žemės įdirbimą, mes sąmoningai atiduosime gamtai apie pusę dabartinio armens sluoksnio (nuo 10–12 cm ir giliau) natūraliems, tačiau nebūtinai pageidaujamiems dirvodaros procesams. Suprantama, kad dabartinis armens sluoksnis greitai nesuplonės, tačiau realus pavojus tokiam reiškiniui vykti išlieka.