Dėl rūgštėjimo mažėja dirvožemio pH, todėl kinta jo ekosistema, kaupiasi sunkieji metalai ir mažėja derlius - tai teiginys iš šių metų Europos Sąjungos Dirvožemio apsaugos teminės strategijos apie neigiamas dirvožemių rūgštėjimo proceso pasekmes. Per pastaruosius du dešimtmečius, kai dirvožemių kalkinimo veikla nutraukta ir šiai veiklai neskiriama jokios valstybės paramos, rūgščių dirvožemių plotai Vakarų Lietuvoje padidėjo 15-21 proc.

Rūgštūs dirvožemiai (pH ≤ 5) Vakarinėje Lietuvos dalyje sudaro apie 31,3 proc., Vidurio Lietuvoje - apie 6,7 proc., o Rytų Lietuvoje - 11procentų. Per pastaruosius du dešimtmečius rūgščių dirvožemių plotai ypač padidėjo Plungės rajone ir siekia 29,9 proc., o kai kuriose šio rajono bei Šilalės rajono kadastrinėse vietovėse sąlygiškai rūgščių dirvožemių padaugėjo net iki 35-45 procentų. Rytų ir Vidurio Lietuvoje dirvožemiai rūgštėja gerokai lėčiau.

Kodėl pavojingas dirvožemių rūgštėjimas

Intensyvius rūgštėjimo procesus, vykstančius Vakarų Lietuvos dirvožemiuose (morenino priemolio balkšvažemiuose ir išplautžemiuose) lemia gausūs krituliai (daugiau negu 800 mm per metus) ir giliau negu 2 metrai slūgsantis karbonatingasis sluoksnis. Šių dirvožemių sorbuojamajame komplekse vyrauja dideli kiekiai vandenilio, gausu judriojo aliuminio bei mangano, geležies, vario ir cinko.

Judrusis aliuminis yra daug toksiškesnis augalams negu vandenilis. Aliuminis dirvožemio tirpaluose, priklausomai nuo tirpalo pH, gali įgyti skirtingas jonines formas. Iš jų reaktyviausia, augalams prieinama ir kenksmingiausia rūgščiuose tirpaluose yra trivalentė forma (Al⁺³). Trivalenčio aliuminio junginiai (ypač Al(OH)₃) labiausiai slopina šaknų ir jaunų daigelių augimą. Augalų šaknys būna trumpos, pastorėjusios ir susisukusios, o augalų daigų viršūnės ruduoja ir apmiršta.

Šis aliuminio toksiškas poveikis pasireiškia labai rūgščiame dirvožemyje, kai jo kiekiai siekia 50-100 mg kg^-1 ir daugiau. Tokiame dirvožemyje daugelis žemės ūkio augalų (kviečiai, miežiai, dobilai, kukurūzai, rapsai, liucernos, cukriniai runkeliai) derliaus neišaugina, o tiesiog sunyksta anktyvaisiais augimo tarpsniais. Jau žinoma, kad judrusis aliuminis tampa kenksmingas augalams, jei jo kiekis viršija 10 mg kg^-1 dirvožemio, o augimas gerokai sulėtėja jo kiekiui padidėjus iki 30-50 mgkg^-1

Minėtų teiginių kontekste akivaizdu, kad dirvožemio rūgštėjimas yra natūralus procesas, kurį pirmiausia lemia gamtiniai veiksniai: dirvodarinė uoliena ir klimatas. Pastaruoju metu dėl padidėjusio atmosferos užterštumo sieros ir azoto junginiais iškritę rūgštieji lietūs skatina vandenilio ir Al⁺³ jonų gausėjimą dirvožemyje, o dažnėjantys lietaus pavidalo krituliai šaltuoju metų laikotarpiu bei liūtiniai lietūs šiltuoju skatina šarminių katijonų (Ca⁺² ir Mg⁺²) išsiplovimą.

Šiuos teiginius patvirtina dabartinė po pakalkinimo rūgštėjančių dirvožemių cheminė būklė: mažėja mainų katijonų suma ir didėja toksiško aliuminio kiekis. Mokslininkė Liudmila Tripolskaja šiuos procesus įvardija antriniu kalkintų dirvožemių rūgštėjimu. Visa tai rodo, kad dirvožemio rūgštėjimo procesas turi tendenciją stiprėti ir jį stabdančios priemonės kaip niekad anksčiau yra būtinos ne tik derliaus išauginimo atžvilgiu, bet ir dirvožemio, kaip gamtinio resurso, išsaugojimo prasme.

Naujos kalkinės medžiagos

Pasak agrochemiko Jono Mažvilos, siekiant pristabdyti šalies dirvožemių rūgštėjimą, mainų katijonų mažėjimą ir judriojo aliuminio didesnio toksiško kiekio atsiradimą dirvožemiuose, kurių pH 5,0 ir mažiau, būtina nedelsiant pradėti palaikomąjį kalkinimą. Ar šiam kalkinimui tinkamos dabar Lietuvos rinkoje pasirodžiusios granuliuotos kalkinės medžiagos Kalktrąšė atsakyti padės Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų tyrimo centro Vėžaičių filiale atliekami tyrimai.

Ventoje gaminamos granuliuotos kalkinės medžiagos Kalktrąšė būna skirtingų frakcijų - 0,01-2 mm ir 2-4 mm skermens. Jų sudėtis: CaO > 43 proc., MgO > 2,5 proc. (arba CaCO₃ >77 proc., MgCO₃ >22 proc.); Fe₂O₃ > 1 proc.; K₂O > 1,9 proc.; SO₃ - 2,4 procento. Kalkinės medžiagos gaminamos ir su humuso priedu (0,5 proc.), jos taip pat būna dviejų skirtingų frakcijų - 0,1-2 mm ir 2-5 mm.

Kalkinės medžiagos gaminamos iš šalutinio produkto cemento gamybos technologijoje. Cemento gamybai naudojamos vietinės gamtinės medžiagos - tai Karpėnų klinčių karjero klintys, Šaltiškių karjero molis ir smėlis. Visų šių medžiagų mišinys degamas 1 200 ^oC temperatūroje sukamoje krosnyje ir gaminamas cemento klinkeris. Gamybos proceso metu susidaro dulkės, kurios nusėda elektrostatiniuose filtruose. Šios dulkės, turinčios daug šarminių elementų (kalcio, magnio oksidų), pašalinamos kaip netinkamos cemento gamybai ir panaudojamos Kalktrąšei. Šių granuliuotų kalkinių medžiagų efektyvumui dirvožemiui ir augalų derliui įvertinti pastaruoju metu atliekami moksliniai tyrimai.

Moksliniai tyrimai Vėžaičiuose

Vėžaičių filiale daugiau kaip puse amžiaus buvo atliekami tyrimai su dulkios ir trupintos frakcijos kalkinėmis medžiagomis. Buvo nustatyta, kad greičiausiai dirvožemį neutralizuoja dulkiosios kalkinės medžiagos, o trupintų veikimas gerokai lėtesnis. Mokslinių tyrimų duomenų apie granuliuotų kalkinių medžiagų veiksmingumą rūgštumui neutralizuoti iki šiol Lietuvoje nebuvo atlikta. Tik remiantis užsienio mokslininkų duomenis žinoma, kad granuliuotos kalkinės medžiagos, palyginti su dulkiosiomis, ilgiau reaguoja su dirvožemio sorbuojamuoju kompleksu.

Granuliuotų kalkinių medžiagų veiksmingumui įvertinti 2009 m. pradėti tikslieji moksliniai tyrimai LAMMC Vėžaičių filiale. Tyrimai įrengti moreninio priemolio nepasotintajame balkšvažemyje. Dirvožemis buvo labai rūgštus (pH_KCl 4,46 ± 0,02), turintis daug augalams toksiško judriojo aliuminio (63,87 ± 4,41 mg kg^-1), didelio hidrolizinio rūgštumo (59,6 ± 1,18 mekv. kg^-1), mažai mainų kalcio (654 ± 37,5 mg kg^-1). Kalkinimui naudota dviejų skirtingų frakcijų Kalktrąšė: 0,01-2,0 mm (smulkioji frakcija) ir 2,0-4,0 mm (stambioji frakcija) skersmens granulės.

Kalkinta 0,5 ir 1,0 normomis pagal tuo metu esantį hidrolizinį dirvožemio rūgštumą. Su 0,5 (mažosios) normos išberta gryno CaCO₃ 3,5 t ha^-1, iš viso fiziniu svoriu 4,5 t ha^-1. Su 1,0 (didžiąja) norma pateko gryno CaCO₃ 7,0 t ha^-1, o fiziniu svoriu - 9,0 t ha^-1. Kalkinės medžiagos išbarstytos ir kultivatoriumi sekliai (6-7 cm gyliu) įterptos rudenį.

Kalkinta granuliuotomis kalkinėmis medžiagomis pagal tokią tyrimų schemą:

1. Nekalkinta

2. Kalkinta 4,5 t ha^-1 smulkiosios frakcijos

3. Kalkinta 9,0 t ha^-1 smulkiosios frakcijos

4. Kalkinta 4,5 t ha^-1 stambiosios frakcijos

5. Kalkinta 9,0 t ha^-1 stambiosios frakcijos

Greičiausiai dirvožemį neutralizuoti pradėjo granuliuotų kalkinių medžiagų smulkioji frakcija. Po kalkinimo praėjus pusmečiui, pH_KCl padidėjo nežymiai - 0,03-0,09 vnt. Po metų - pH_KCl padidėjimas buvo per 0,1 vnt. dirvožemyje pakalkintame smulkiosios frakcijos tiek mažesniąja (4,5 t ha^-1), tiek didesniąja (9,0 t ha^-1) norma. O praėjus dviems metams po kalkinimo pH_KCl labiausiai padidėjo nuo didžiosios kalkinių medžiagų normos tiek smulkiosios, tiek stambiosios frakcijos, pH_KCl pokytis buvo nuo 4,5 iki 4,7 vnt.

Judriojo aliuminio kiekis dirvožemyje sparčiausiai mažėjo įterpus smulkiosios frakcijos tiek mažesniąją, tiek didesniąją normas. Po pusmečio - judrusis Al sumažėjo atitinkamai nuo 77,7 iki 51,6 mg kg^-1 ir nuo 60,7 iki 28,9 mg kg^-1. O praėjus vieniems metams po kalkinimo, nustatytas judriojo Al sumažėjimas ir nuo stambiosios frakcijos abiejų normų. Po dviejų metų nustatyta, kad dirvožemyje, pakalkintame didžiąja (9,0 t ha^-1) kalkinių medžiagų norma tiek smulkiosios (0,01-2,0 mm), tiek stambiosios (2,0-4,0 mm) frakcijos granulėmis, judrusis Al pasiekė augalams nekenksmingą kiekį, atitinkamai 8,5 ir 8,9 mg kg^-1. Pakalkinus mažesniosiomis (4,5 t ha^-1) abiejų frakcijų normomis, išliko augalams kenksmingi judriojo Al kiekiai - 50,1 ir 35,2 mg kg^-1.

Mainų kalcio dirvožemyje labiausiai padidėjo nuo smulkiosios frakcijos didžiosios (9,0 t ha^-1) normos. Praėjus pusmečiui po kalkinimo mainų Ca dirvožemyje padidėjo iki 1 134 mg kg^-1, po metų nustatytas jo dar didesnis kiekis - 1 368 mg kg^-1. Minėtas kiekis yra artimas rekomenduojamam daugeliui augalų augti kiekiui (apie1 500 mg kg^-1). O praėjus dvejiems metams, mainų Ca kiekis dirvožemyje stabilizavosi ir daugiausia (980-1 040 mg kg^-1) jo nustatyta ten, kur buvo įterptos abiejų frakcijų didžiosios normos.

Priklausomai nuo dirvožemio rūgštumo ir augalų jautrumo rūgščiai dirvožemio reakcijai bei kalkinių medžiagų, žemės ūkio augalų derlius gali padidėti dvigubai ir net daugiau. Bandyme pirmaisiais (2010) metais buvo auginami vasarinai miežiai, antraisiais (2011) - žieminiai kviečiai. Pakalkintuose laukeliuose pirmaisiais metais miežiams veiksmingiausia buvo granuliuotų kalkinių medžiagų smulkioji frakcija.

Didžiausias (5,37 t ha^-1) vasarinių miežių grūdų derlius buvo dirvožemyje pakalkintame smulkiosios frakcijos didžiąja (9,0 t ha^-1) norma arba jis buvo 24 proc. didesnis negu dirvožemyje, kalkintame tos pačios frakcijos mažesniąja (4,5 t ha^-1) norma ir 29 proc. didesnis negu kalkinat stambiosios frakcijos didžiąja norma.

Granuliuotos kalkinės medžiagos turėjo teigiamos įtakos žieminiams kviečiams, augintiems po vasarinių miežių. Pakalkintame (abiem normomis ir abiem jų frakcijomis), dirvožemyje žieminių kviečių grūdų derlius buvo 1,9-2,6 karto didesnis, palyginti su nekalkintu. Didžiausias 1,73 t ha^-1 kviečių grūdų derlius buvo smulkiosios frakcijos kalkinių medžiagų 9,0 t ha^-1 norma kalkintame dirvožemyje, nes užaugo ilgiausios varpos, buvo daugiausia grūdų varpoje ir didžiausia 1 000-čio grūdų masė. Dėl nepalankių žiemos ir pavasario meteorologinių sąlygų žieminių kviečių pasėlis buvo retas, todėl ir grūdų derlius gautas nedidelis.

Kokias išvadas galima daryti įvertinus tyrimų rezultatus? Ūkininkaujant Vakarų Lietuvoje, kur vyrauja iš prigimties labai rūgštūs (pH_KCl 4,3-4,5) moreninio priemolio dirvožemiai, turintys labai daug (48,3-77,7 mg kg^-1) augalams toksiško judriojo aliuminio bei didelį (54,1-62,4 mekv. kg^-1) hidrolizinį rūgštumą, Kalktrąšę rekomenduojama naudoti taip:

• Visiškam šio labai rūgštaus dirvožemio rūgštumo neutralizavimui būtina norma yra 9,0 t ha^-1 (tai yra 1,0 norma pagal hidrolizinį dirvožemio rūgštumą), tiek smulkiosios, tiek stambesniosios frakcijų granulių.

• Praėjus dviems metams po kalkinimo, dirvožemio ariamajame sluoksnyje (0-20 cm) judrusis aliuminis pasiekė augalams netoksišką kiekį (8,5 mg kg^-1), nepriklausomai nuo granuliuotos kalkinės medžiagos frakcijos stambumo.

• Kalkinės medžiagos granulių dydis turėjo įtakos neutralizavimo proceso greičiui. Spartesnis (praėjus pusmečiui po pakalkinimo) kalcio ir magnio perėjimas iš granuliuotų kalkinių medžiagų į dirvožemio sorbuojamąjį kompleksą buvo smulkiosios (0,01-2 mm) frakcijos, o stambiosios (2-4 mm) frakcijos efektyviausias neutralizuojantis poveikis pasireiškė po pakalkinimo praėjus pusantrų metų.

• Granuliuotų kalkinių medžiagų normos mažinimas iki 4,5 t ha^-1 t. y. per pusę, tokiame labai rūgščiame priemolio dirvožemyje yra nerekomenduotinas, nes dirvožemis ir po dviejų metų išlieka rūgštus su dideliu augalams toksiško judriojo aliuminio kiekiu.

Vertinant granuliuotų kalkinių medžiagų efektyvumą rūgščių dirvožemių neutralizavimui būtina akcentuoti ir tai, kad šios medžiagos, palyginti su dulkiomis, yra lengviau paskleidžiamos, naudojant išcentrinio tipo trąšų barstytuvus.

R. Repšienė, D. Karčauskienė, J. A. Mituzas

Mano ūkis, 2012/09