Nemenkos Šiaurės ir Baltijos šalių teritorijos yra padengtos durpių sluoksniu. Tačiau tenka pripažinti, kad durpžemiai, ypač naudojami žemdirbystei, iki šiol nepakankamai ištirti. Ką vertėtų auginti durpžemiuose? Ir kodėl nusausintų žemapelkės durpžemių nerekomenduojama palikti savaiminei renatūralizacijai?

Mūsų šalyje durpžemiai užima apie 9,9 proc. visos teritorijos. Net 43,7 proc. jų yra naudojami žemės ūkiui, o apie 25,3 proc. – miškų ūkyje, ir yra neatsiejama agroekosistemos dalis. Intensyviausiai žemės ūkiui yra naudojami durpingi pažemėjimai ir žemutinio tipo nusausintos pelkės, kurių gausu Vidurio Lietuvos žemumose, Rytų Žemaičių ir Vakarų Aukštaičių plynaukštėse. Šiuose regionuose esančiuose nusausintuose, žemės ūkiui naudojamuose durpžemiuose intensyviausiai vyksta durpių mineralizacija – jos yra ir netenkama organinės anglies.

Organinės anglies kiekio dirvožemyje išsaugojimas yra vienas iš pagrindinių uždavinių, siekiant užtikrinti tvarų agroekosistemų funkcionavimą ir dirvožemio našumo palaikymą. Optimalaus organinės anglies kiekio palaikymas glaudžiai susijęs su dirvoje esančios drėgmės išsaugojimu, augalams augti palankios agregatinės ir kapiliarų struktūros palaikymu. Ir nors tai yra agronomams gerai žinomos tiesos, tačiau, vis labiau augant žemės ūkio produkcijos poreikiui, net ir diegiant modernias žemės ūkio technologijas ir žemės dirbimo sprendimus, šiandien sunkiai sekasi suvaldyti organinės anglies mažėjimo dirvoje problemą.

Iš dalies taip yra todėl, kad vis dar nepakanka žinių apie dirvožemyje esančios organinės medžiagos humifikacijos ir mineralizacijos procesus. Organinės medžiagos kaupimosi ypatumus lemia ir intensyvi žmogaus ūkinė veikla. LAMMC Žemdirbystės institute kartu su Aleksandro Stulginskio ir Vilniaus universitetais yra vykdomas LMT projektas „Ilgalaikio įvairaus intensyvumo išteklių naudojimo poveikis skirtingos genezės dirvožemiams ir kitiems agroekosistemų komponentams“. Šio projekto vienas iš uždavinių yra nustatyti organinės medžiagos pokyčius dirvožemyje dėl ilgalaikės žemės ūkio veiklos.

Organinės anglies pokyčiai

Sunkoka stebėti ir patikimai vertinti organinės anglies kokybinius ir kiekybinius pokyčius mineraliniame dirvožemyje, kai tas kiekis ir taip yra labai nedidelis. LAMMC Agrocheminių tyrimų laboratorijos duomenimis, Lietuvos žemės ūkio naudmenose organinės anglies dažniausiai yra apie 2 procentus. Dabar atliekami Lietuvos agroekosistemose esančių ir žemės ūkio reikmėms naudojamų durpžemių tyrimai. Dėl didelės organinės medžiagos koncentracijos juose nepalyginti ryškiau matyti organinės anglies kiekybiniai ir kokybiniai pokyčiai, vykstantys dėl žemės ūkio veiklos intensyvumo kitimo.

Durpžemiuose durpių pavidalu sukauptos organinės anglies kiekio pokyčiai svarbūs ne tik klimato kaitos, tačiau ir agroekosistemų tvarumo kontekste. Remiantis šių tyrimų rezultatų analize, galima ieškoti sprendimų, kaip padidinti organinės anglies kiekį Lietuvos agroekosistemose vyraujančiuose priemolio dirvožemiuose.

Nusausinus durpžemį, durpių susidarymą ir organinės anglies kaupimąsi pakeičia durpių irimo, mineralizacijos ir suslūgimo procesai. Šis klausimas aktualus ir priemolio dirvožemiuose, kai juos sausinant kinta drėgmės ir oro užpildytų porų santykis, o kartu kinta ir organinės medžiagos mineralizacijos intensyvumas. Kalbant apie durpžemius, organinės medžiagos mineralizacijos intensyvumui ir profilio struktūros pokyčiams daug įtakos turi durpžemio nusausinimo laipsnis bei jo dirbimas ir tręšimas.

Organinės anglies kiekybiniai ir kokybiniai pokyčiai nusausintame durpžemyje, vadovaujant mokslininkams Alvyrai Šlepetienei ir Jonui Šlepečiui, buvo apibendrinti 2016 m. Kristinos Amalevičiūtės disertacijoje „Sekliojo žemapelkės durpžemio (Pachiterric Histosol) savybių pokyčiai dėl skirtingo naudojimo ir renatūralizacijos“. Atliktame tyrime buvo įvertinti durpžemio pokyčiai, įvykę dėl skirtingo jo naudojimo bei pastaruosius dešimt metų vykusios renatūralizacijos.

Pokyčiams įvertinti nusausintame nenukastame sekliame žemapelkiniame durpžemyje tirta:

• nenaudota žemapelkė;
• netręšta daugiamečių miglinių žolių pieva;
• sėjomainos laukas (bulvės, žieminiai rugiai, raudonieji dobilai), Pz₆₀K₁₂₀;
• raudonųjų dobilų ir motiejukų laukas, P₆₀K₁₂₀;
• daugiamečių miglinių žolių pieva (pašariniai motiejukai + tikrieji eraičinai + beginklės dirsės – 40 + 40 + 20 proc.), P₆₀K₁₂₀ 

Per tyrimą (2016 m.) žemapelkės durpžemyje buvo susiformavusi šios botaninės sudėties augalų bendrija: pievinės miglės, paprastieji varpučiai, dirvinės usnys, gailiosios dilgėlės, paprastosios kiaulpienės, rauktalapės rūgštynės, paprastosios garšvos, pelkinės žliūgės.

Nusausintoje nukastoje seklioje žemapelkėje durpžemio pokyčiams vertinti pasirinkta:

• savaiminės kilmės mišriu mišku apaugusi žemapelkė, kurioje prieš 25 metus vykdyti ilgalaikiai tręšimo bandymai, o šiuo metu vyrauja sumedėjusi augalija: karpuotieji beržai, paprastosios blindės, paprastieji šaltekšniai, paprastosios avietės, paprastieji lipikai;
• sėjomainos laukas, kuriame iki 2001 metų buvo ilgametė pieva. Tyrimų laikotarpiu auginti javai, grikiai, rapsai;
• sėtinė pieva, kuri prieš 35 metus suarta ir persėta, o šiuo metu auga pievinės miglės, paprastieji varpučiai, paprastosios kiaulpienės, siauralapės karpažolės, vienagraižės vanagės, paprastosios kraujažolės, dėmėtieji rūgtys, dirviniai asiūkliai, dirvinės našlaitės.

Durpžemio profilio pokyčiai

Atlikti tyrimai rodo, kad nusausintuose ir naudojamuose žemės ūkio reikmėms durpžemiuose vyksta negrįžtami morfologiniai ir organinės medžiagos kiekybiniai bei kokybiniai pokyčiai. Tai prasideda nutrūkus durpėdaros procesams ir prasidėjus susikaupusių durpių mineralizacijai.

Ryškiausiai matyti viršutiniame 0–30 cm sluoksnyje (paveiksle – A profilio dalis), kuris labiausiai kinta dėl intensyvios žemės ūkio veiklos. Durpžemio organinių horizontų fizinių dalelių dydžių pokyčiai išryškina ribą tarp jo natūralios, gamtinių procesų suformuotos, ir sukultūrintos dalies. Iki maždaug 30 cm gylio, lyginant su giliau esančiais durpiniais horizontais, matyti ryškus 250–38 μm dydžio dalelių kiekio padidėjimas. Šie pokyčiai yra būdingi nusausintiems ir intensyviai žemės ūkyje naudojamiems sekliems žemapelkės durpžemiams. Gilesniuose horizontuose vyrauja stambesnės (1 000–2500 μm) dalelės. Tai rodo, kad durpės šiuose horizontuose yra mažiau susiskaidžiusios.

Pokyčiai rodo dėl durpžemio nusausinimo ir sukultūrinimo 0–30 cm sluoksnyje vykstančią stiprią organinės medžiagos mineralizaciją ir stabilių organinės anglies formų netekimą, jas pakeičiant vandenyje tirpia organine anglimi.

Profilyje dėsningi suminės organinės anglies ir vandenyje tirpios organinės anglies (C_H2O) pokyčiai. Jie siejasi su durpių mineralizacijos laipsniu. Kuo durpės labiau mineralizuotos (0–20 cm), tuo jose daugiau fiksuojama vandenyje tirpios ir atitinkamai mažiau suminės organinės anglies.

Šis dėsningumas yra matyti sukultūrintoje (maždaug iki 30 cm gylio) durpžemio profilio dalyje. Sukultūrinimo nepaveiktuose horizontuose (30–75 cm) matyti vandenyje tirpios organinės anglies, palyginti su sumine, santykinis sumažėjimas.

Anglies pokyčiai durpžemyje

Suminės organinės anglies kiekis žemapelkės durpžemyje tiesiogiai susijęs su durpžemio morfologija ir naudojimu. Daugiausiai suminės organinės anglies yra nenukasto durpžemio, o mažiausiai – nukasto durpžemio durpėse.

Taip yra todėl, kad po nukasimo viršutinis durpžemio sluoksnis yra permaišytas su mineraline dirvožemio dalimi, intensyviau veikiamas mineralizacijos, todėl jame sumažėja organinės medžiagos kiekis. Išimtis yra nukastas durpžemis, kuriame auga natūralus miškas – čia žymus suminės organinės anglies kiekio padidėjimas yra susijęs su natūraliu organinės medžiagos kaupimusi miško paklotėje.

Suminės organinės anglies kiekio svyravimai nusausintame nenukastame žemapelkės durpžemyje siejasi su durpžemio naudojimu ir durpių mineralizacijos intensyvumu. Todėl mažiausias suminės organinės anglies kiekis yra nustatytas nenaudojamose žemapelkės durpėse, kuriose vyksta intensyviausia mineralizacija, o didžiausias kiekis – tręštoje miglinių žolių pievoje.

C:N santykis durpžemyje rodo organinės anglies junginių stabilumą ir atsparumą mineralizacijos procesams. Stipriausia humifikacija, didžiausias C:N santykis nustatytas nusausinto nenukasto žemapelkės durpžemio tręštoje miglinių žolių pievoje (403–440) ir buvusioje raudonųjų dobilų – motiejukų pievoje (387–374), ir nusausinto nukasto žemapelkės durpžemio savaiminiame miške. Todėl agroekologiniu požiūriu C:N santykiai palankiausi tuo atveju, kai, naudodami nusausintą žemapelkę žemės ūkio reikmėms, joje įsėjame miglinių žolių pievą ar ją apželdiname mišku.

Mineralizacijos nepaveiktiems durpžemio horizontams yra būdingas žymus labilios anglies kiekio sumažėjimas, palyginti su viršutiniu, intensyviai žemės ūkio reikmėms naudojamu 0–30 cm durpžemio sluoksniu, kuris dėl durpžemio nusausinimo patiria intensyvią mineralizaciją. Nenukastame durpžemyje intensyviausia mineralizacija yra būdinga nenaudojamai žemapelkei, o žemapelkės naudojimas, taikant sėjomainą ar daugiametes žoles, mineralizaciją silpnina, kartu mažina ir labilios anglies kiekį.

Intensyvus nusausinto nenukasto durpžemio naudojimas žemės ūkio tikslams skatina labilios anglies kiekio viršutiniame 0–10 cm sluoksnyje didėjimą, ypač esant mažesniam suminės organinės anglies kiekiui.

Agroekologiniu požiūriu durpžemių nusausinimas ir jo naudojimas, nepriklausomai nuo ūkinės veiklos, mažina durpių patvarumą ir skatiną jų mineralizaciją. Tuo neigiamai prisidedama prie aplinkos pokyčių – anglies emisijos į atmosferą didėjimo. Todėl šiuo požiūriu rekomenduotina, nusausinus žemapelkės durpžemį, nepalikti jo savaiminei renatūralizacijai.

Rekomenduotina rinktis reguliuojamą durpžemio renatūralizaciją: joje auginti daugiametes miglinių ir pupinių žolių pievas. Toks nusausinto žemapelkės durpžemio naudojimas didina durpės organinių medžiagų tvarumą (skatina humifikaciją), skatina organinės anglies akumuliaciją, mažina jos transformaciją į labilius junginius.

Rekomendacijos

Apibendrinant gautus duomenis ir remiantis anksčiau atliktais tyrimais, galime teigti, kad durpinių dirvožemių derlingumas priklauso nuo durpių kilmės ir jų susiskaidymo. Kuo durpės daugiau susiskaidžiusios, tuo jos derlingesnės.

Durpes daugiausia skaido aerobiniai mikroorganizmai. Taigi, kuo daugiau durpės ariamos ir purenamos, tuo labiau jų netenkama. Per metus galime netekti iki 5 cm durpių sluoksnio (6–8 t/ha sausų durpių). Netenkame per tūkstančius metų susidariusios organinės medžiagos sluoksnio, kurio 10 cm susidaryti prireikia šimtmečio.

O kur dar vėjo erozijos katastrofiški padariniai, kurie pasireiškia sausesnę vasarą, intensyviau vartant perdžiuvusį durpių sluoksnį, pavyzdžiui, kaupiant bulves ar auginant kitas daržoves. Štai dėl ko vienmečių augalų auginimas nusausintuose durpynuose, šių dienų supratimu, yra pragaištingas. Kad nepatirtume nuostolių ir nesiektume vienadienės naudos, o galvotume ir apie ateitį, nusausintus durpynus palikime vešliems žolynams.

***

Labilios (vandenyje tirpios) ir suminės organinės anglies santykis rodo organinės medžiagos tvarumą durpžemyje. Juo labilios anglies durpžemyje daugiau, tuo jame intensyvesni mineralizacijos procesai.

***

Remiantis tyrimo rezultatais, palankiausias organinės anglies stabilizavimo atžvilgiu yra nusausinto durpžemio įsėjimas daugiametėmis miglinėmis ir pupinėmis žolėmis.