Intensyvus ūkininkavimo būdas žemdirbį labiau orientuoja į didesnį augalų derlių ir produkcijos pelningumą, mažiau – į dirvožemio derlingumo ir aplinkos išsaugojimą. Vienas iš nepageidaujamų reiškinių tokiuose ūkiuose – dirvožemyje mažėja humuso. Kaipgi padidinti ar bent išlaikyti esamą dirvožemio humusingumą ir stabilizuoti pasėlių produktyvumą?

Ilgą laiką dirvožemio organinė medžiaga (humusas) buvo ignoruojama ir neįvertinta jos reikšmė. Pagrindinė dirvožemio organinės medžiagos sudedamoji dalis yra anglis, kurią fotosintezės metu fiksuoja dirvožemio paviršiuje gyvenančios augalų bendrijos. Pasibaigus augalų vegetacijai ar nuėmus augalų derlių, dalis sukauptos anglies augalų ir gyvūnų liekanų pavidalu grįžta į dirvožemį, o dirvožemio mikroorganizmai skaido šias liekanas. Tai ne šiaip organinių liekanų sunaikinimas, o humusinių medžiagų susidarymas dirvožemyje. Organinių medžiagų humifikacija (Corg. kaupimasis) – tai palankus dirvožemiui procesas, kadangi dėl jo didėja organinių medžiagų resursai ir maisto medžiagų atsargos augalams. Gamtoje anglies ir azoto apytakos ciklai glaudžiai susiję. Todėl siekiant padidinti dirvožemio humuso kiekį, ang­lies ir azoto balansas turi būti teigiamas.

Vienašakiuose augalininkystės ūkiuose, kurie augina daug javų ir rapsų, į dirvožemį patenka didelio anglies (C) ir azoto (N) santykio šių augalų šaknys ir liekanos arba šalutinė produkcija – šiaudai. Be to, intensyvus mechaninis dirvų dirbimas, mineralinių trąšų (ypač azoto) naudojimas, maisto medžiagų išplovimas, pesticidų naudojimas ir kiti veiksniai skatina patenkančių augalų liekanų ir dirvožemio organinių medžiagų mineralizacijos ir slopina humifikacijos procesus. Todėl dirvožemio organinių medžiagų (Corg.) kiekis – vienas pagrindinių dirvožemio derlingumo rodiklių – mažėja.

Kartu prastėja daugelis su dirvožemio organinės medžiagos mažėjimu susijusių jo našumo rodiklių: fizikinės, cheminės, mikrobiologinės dirvožemio savybės bei drėgmės, oro, šilumos režimas, o kartu ir augalų derlius. Ūkininkai, siekiantys padidinti derlių, didina mineralinių azoto trąšų normas, kurios neretai lemia azoto perteklių dirvožemyje ir padidėjusią nitratų koncentraciją gruntiniuose ir paviršiniuose vandenyse. Be to, prasidėjus dirvožemio degradacijai, mažėja trąšų efektyvumas.

Daugiametės pupinės žolės

Vienas pagrindinių organinės medžiagos papildymo šaltinių išlieka augalų šaknys ir liekanos, kurios kompensuoja laipsnišką dirvožemio organinių medžiagų eikvojimą. Literatūros šaltiniuose nurodoma, kad, priklausomai nuo ūkio specializacijos ir augalų rūšies, augalų liekanos gali kompensuoti 20–75 proc. sunaudotų dirvožemio organinių medžiagų. Dėl gausių augalų liekanų ir tinkamos jų cheminės sudėties bei ilgesnį laikotarpį nedirbamos dirvos daugiametės pupinės žolės (taip dabar siūloma vadinti ankštines žoles) tapo vienos pagrindinių dirvožemio organinės medžiagos didinimo šaltinių. Tyrimai sunkaus priemolio rudžemyje parodė, kad daugiausia augalų liekanų paliko mėlynžiedės liucernos (ketvirtų naudojimo metų) – 13,7 t ha-1 sausųjų medžiagų (SM), raudonieji dobilai (antrų naudojimo metų) – 9,2 t ha-1 SM, o vienametis vikių ir avižų mišinys – tik 5,0 t ha-1 SM. Be to, pupiniai augalai vertinami dėl dirvožemio praturtinimo simbiotiniu (fiksuotu iš atmosferos) azotu. Po mėlynžiedžių liucernų su augalų liekanomis ir šak­nimis į dirvą azoto pateko 234,8 kg ha-1, kurio didžiąją dalį (156,5 kg ha-1) sudarė iš atmosferos fiksuotas azotas, po raudonųjų dobilų – atitinkamai 99,9 ir 66,2 kg ha-1. Tuo tarpu su žieminių kviečių šaknimis ir ražienomis (2,15 t ha-1 SM) įterpiama apie 10 kg ha-1 azoto, su šiaudais (4,0–5,0 t ha-1) – apie 25 kg ha-1.

LŽI Joniškėlio bandymų stotyje derlingame sunkaus priemolio rudžemyje atliktų tyrimų duomenys tik patvirtina seniai žinomą tiesą, kad pupinės daugiametės žolės (nenaudojant jokių mineralinių trąšų) yra geras priešsėlis žieminiams javams. Raudonieji dobilai, kaip priešsėlis, javų grūdų derlingumą didino dvejus metus. O žieminius kviečius pirmus metus auginant po mėlynžiedžių liucernų, grūdų derlingumas gautas, kaip ir naudojant vidutines 60–90 kg ha-1 azoto trąšų normas. Šio priešsėlio įtaka javų grūdų derliui tęsiasi dar dvejus metus.

Po pupinių augalų trejus metus auginant dirvožemio derlingumą išnaudojančius miglinius javus (kviečius ir miežius), dirvožemio humusas sumažėjo po mėlyn­žiedžių liucernų ir raudonųjų dobilų, o po vikių ir avižų mišinio kito mažai, palyginti su duomenimis prieš bandymo įrengimą. Todėl, kad po liucernų ir dobilų augę javai geriau derėjo ir daugiau sunaudojo maistingųjų medžiagų. Tačiau didžiausias humuso kiekis vis tiek išliko po liucernų priešsėlio. Todėl mišrios specializacijos ūkiuose, kur auginamos daugiametės žolės ir tręšiama mėšlu, išlaikyti ir padidinti dirvožemio humusingumą yra lengviau. Augalininkystės ūkiuose vietoj juodojo pūdymo galima auginti daugiametes žoles, jos ne tik praturtins dirvą organinėmis medžiagomis, bet ir reikės mažiau mineralinių azoto trąšų.

Žaliosios trąšos nauda

O kaipgi žaliosios trąšos? Apie jas literatūroje galima rasti labai įvairių nuomonių. Sunkaus priemolio rudžemiuose atlikti tyrimai parodė, kad perteklinę daugiamečių pupinių žolių biomasę panaudojus žaliajai trąšai, pirmais metais augintų žieminių kviečių derlių jos padidino vidutiniškai 0,22 t ha-1 (0,02–0,44 t ha-1). Nors mėšlas javų grūdų derlingumą padidina labiau (vidutiniškai 0,46 t ha-1). Organinių trąšų, skirtingai negu mineralinių azoto, apčiuopiama įtaka augalų derliui truko kelerius metus: mėšlo – trejus, žaliųjų trąšų – dvejus.

Mineralinės azoto trąšos ir pupinių augalų žalioji masė, naudojama trąšai, trejus metus auginant javus, sumažino dirvožemio humuso kiekį, palyginti su buvusiu prieš bandymo įrengimą. Tam įtakos turėjo ne tik reiklių azotui javų auginimas, bet ir padidėjusi dirvožemio aeracija, ruošiant dirvą javams, ir tręšimas azoto ir organinėmis trąšomis. Šios priemonės suaktyvino dirvožemio mikrobiologinius procesus ir buvo mineralizuojamos įterptos ir dirvožemyje susikaupusios lengvai skaidomos organinės medžiagos. Skirtingai buvo tręšiant mėšlu – įterptos jau iš dalies humifikuotos organinės medžiagos humuso kiekį padidino iš esmės.

Tarpiniai pasėliai

Augalininkystės ūkiuose, neturint mėš­lo ir neauginant daugiamečių žolių, papildyti dirvožemio organinės anglies atsargas galima naudojant trąšai šalutinę produkciją ar žaliąsias trąšas. Daugelis ūkininkų mano, kad sideraciniam pūdymui (augalai žaliajai trąšai) skirti atskirą sėjomainos lauką nėra tikslinga, nes tai mažina pagrindinės produkcijos gamybą. Tačiau daugelio pasaulio šalių ūkininkai augina tarpinius pasėlius. Šie augalai rudens laikotarpiu fiksuoja biomasėje anglį ir maistingąsias medžiagas. Panaudojus juos žaliajai trąšai, vėl patenka į dirvožemį ir tampa kitais metais augančių augalų maistingųjų medžiagų šaltiniu, o organinė anglis papildo dirvožemio organinių medžiagų atsargas.

Mūsų tyrimų duomenimis, su tarpinių pasėlių antžemine ir požemine mase į dirvą galima įterpti nemažą kiekį (nuo 4,02 iki 7,29 t ha-1 SM) organinių medžiagų. Daugiausia antžeminės masės užaugino įsėliniai raudonieji dobilai ir paprastosios šunažolės, pavasarį įsėtos į žieminius kviečius. Posėlinių augalų, kurie sėti rugpjūčio pradžioje po javų derliaus nuėmimo, biomasė buvo mažesnė ir labiau priklausė nuo meteorologinių sąlygų.

Tai priklauso nuo patenkančių į dirvą organinių medžiagų (žaliųjų trąšų) cheminės sudėties. Geriausiai humifikuojasi tos organinės medžiagos, kuriose anglies ir azoto santykis (C:N) yra 15–20:1. Esant mažam ir dideliam C ir N santykiui, organinės medžiagos irsta joms mineralizuojantis ir nepapildo dirvožemio organinių medžiagų (humuso) atsargų.

Todėl galima teigti, kad įterpta į dirvožemį bastutinių ir pupinių augalų antžeminė masė (augalams esant žydėjimo tarpsnio pradžioje) dėl jų sudėtyje esančių daug ir lengvai skaidomų azoto junginių (kitaip tariant mažo C ir N santykio) didžia dalimi mineralizuosis ir didins javų derlių.

Be to, iš žaliųjų trąšų atsipalaidavus dideliam azoto kiekiui, jis žiemos, o ankstyvą pavasarį gali būti išplautas. Skaidydami mažai azotingą miglinių augalų antžeminę masę, dirvožemio mikroorganizmai azotą naudos iš dirvožemio, mažindami jo organinių medžiagų (humuso) atsargas.

Augalų antžeminės masės anglies ir azoto santykis nėra pastovus dydis, jis augalui bręstat didėja: mažėja masės azotingumas ir formuojasi patvarūs junginiai (pvz., ligninas). Tad jeigu bastutinių augalų antžeminę masę įterpsime pradėjus medėti stiebui ir formuojantis apatinėms ankštaroms, dėl didesnio C ir N santykio augalų azotą sunaudos dirvožemio mikroorganizmai, ir kitais metais javų derliaus priedo nebus. Tačiau mikroorganizmų sunaudotas azotas bus grąžinamas augalams dar kitais metais, mikroorganizmų biomasė – puiki žaliava humusui susidaryti.

Naudojant pupinių ir miglinių žolių mišinius žaliajai trąšai, dalį iš ankštinių augalų biomasės atpalaiduoto azoto sunaudos mikroorganizmai miglinių augalų biomasei skaidyti, taip sumažindami perteklinio laisvojo azoto kiekį dirvožemyje ne augalų vegetacijos metu. Mikroorganizmų sunaudotas azotas kitais metais gali būti pateiktas augalams kaip maisto šaltinis ar įeiti į humuso sudėtį.

Skirtingos kokybės organinės trąšos

Sunkiausiai dirvožemyje yra skaidomi šiaudai dėl didelio C ir N santykio (C:N = 109:1). Be to, jų sudėtyje gausu sunkiai skaidomo lignino, kuris, tinkamai jį panaudojus (tik tokiu atveju!), gali humifikuotis didesniu laipsniu, palyginti su kitomis organinėmis medžiagomis. Taigi tyrimais siekta patikrinti hipotezę, ar šiaudų mineralizacijai rekomenduojamas mineralines azoto trąšas (amonio salietros formoje) gali pakeisti tarpinių pasėlių augalų biomasė, kuri pagal idėją turi padidinti javų derlių ir, optimizuodama šiaudų C:N, papildyti dirvožemio humuso atsargas. Literatūros šaltinių duomenimis, lengvai irstančių (pvz., dobilų antžeminė masė) ir iš dalies atsparių (pvz., šiaudai) degradacijai organinių medžiagų skaidymosi ciklai susiję, nes lengvai irstančios organinės medžiagos aprūpina mikroorganizmus anglimi, energija ir mitybos elementais, kad galėtų skaidyti sunkiai irstančius junginius.

Humuso kaupimasis, ypač jo patvarių junginių susidarymas, yra ilgas ir sudėtingas procesas. Trumpalaikiais tyrimais galima tik numatyti panaudotų priemonių įtaką dirvožemio organinės medžiagos kitimo tendencijoms. Kadangi susidarę įvairaus sudėtingumo junginiai vėl įtraukiami į sintezės ir destrukcijos reakcijas, šie procesai dirvožemyje vyksta nuolat ir nepertraukiamai. Mūsų tyrimai parodė, kad įterptų organinių medžiagų humifikacijos laipsnį mažiau humusingame dirvožemyje didina šiaudai, panaudoti su mineralinėmis azoto trąšomis ar pupinių žolių antžemine mase.

Didesnio humusingumo dirvožemyje tik šiaudus įterpus kartu su raudonųjų dobilų biomase, humifikacijos laipsnis buvo didžiausias. Mineralinės azoto trąšos yra priemonė greitai padidinti ariamų žemių produktyvumą, tačiau ne visada poveikis būna ilgalaikis ir vienodas.

Kiekvienam dirvožemiui būdingas savas augalų derlingumo potencialas, kuriam esant išlieka stabilus ir mažai kintantis humuso kiekis. Tam daug įtakos turi konkretus dirvožemis, naudojamų technologijų intensyvumas ir meteorologinės sąlygos. Reikia stebėti savo pasėlių būklę, jie dažnai parodo jame vykstančius procesus.

Siekiant išlaikyti ir stabilizuoti pasėlių ir dirvožemio produktyvumą, reikia rinktis saugesnes aplinkai žemdirbystės technologijas. Daugiametės pupinės žolės dėl dirvožemio praturtinimo dideliu organinių medžiagų kiekiu ir iš atmosferos fiksuotu azotu yra vienos iš vertingiausių augalų agrocenozėse. Tik reikia ieškoti naujų jų panaudojimo būdų. Tarpiniuose pasėliuose verta auginti pupinių ir bastutinių šeimos augalus, nes jie atlieka sėjomainos paįvairinimo ir dirvosaugos funkcijas.