Klimato pokyčiai daro didžiulę įtaką žemės ūkiui. Siekiant sumažinti klimato kaitos poveikį žemės ūkiui, vienas iš galimų sprendimų – įprasto drenažo konstrukcijos pertvarkymas į reguliuojamo nuotėkio drenažo sistemas. Tokiose sistemose galima reguliuoti gruntinio vandens lygį pagal augalų poreikius ir sumažinti maistingųjų medžiagų išplovimą su drenažo vandeniu.

Teigiama, kad vidutinės metinės meteorologinės charakteristikos nekinta taip reikšmingai, kaip ekstremalių sausrų arba drėgnų laikotarpių reikšmės ir jų trukmė. Analizuojant klimato kaitos ateityje scenarijus, prognozuojama, kad visais metų laikais, išskyrus vasarą, kritulių vidurkis didės visame Baltijos jūros regione, o vasaros laikotarpiais – mažės.

Lietuvoje sausros nėra itin dažnas reiškinys, tačiau pastaraisiais dešimtmečiais jos Lietuvoje periodiškai kartojasi ir dažnėja. Pasak meteorologų, vietinės reikšmės stichinės sausros kartojasi vidutiniškai kas 9 m. Įvairaus intensyvumo ir trukmės sausros būna beveik kasmet. Net ir normalaus ar padidėjusio drėgnumo metais pasitaiko laikotarpių, kai augalams trūksta drėgmės. Dažniausiai tai atsitinka pavasarį gegužės, birželio mėnesiais, o kartais ir rudenį, kai reikia sėti žieminius javus.

Itin šlapiais 2017 m. Vidurio Lietuvos regione nepalankus augalams augti laikotarpis tęsėsi ilgiau kaip mėnesį (nuo gegužės 22 iki birželio 23 d.). Hidroterminis koeficientas minėtu laikotarpiu kito nuo 0,1 (labai sausa) iki 0,9 (nepakankamas drėgnumas).

Dėl nepalankių orų Lietuvoje žemdirbių patiriami nuostoliai vidutiniškai būna apie 34 mln. eurų kasmet, o 2017 m., kurie buvo ekstremaliai drėgni, nuostoliai dėl liūčių siekė apie 40 mln. eurų. Vienas iš galimų sprendimų, siekiant sumažinti klimato kaitos poveikį žemės ūkiui, yra įprasto drenažo konstrukcijos pertvarkymas į reguliuojamo nuotėkio drenažo sistemas. Tokiose sistemose galima reguliuoti gruntinio vandens lygį pagal augalų poreikius ir sumažinti maistingųjų medžiagų išplovimą su drenažo vandeniu.

Nauja drenažo praktika

Vandens sulaikymas nuleidžiamuosiuose grioviuose ar drenažo sistemose jau keletą dešimtmečių taikomas Europos šalyse, ypač Olandijoje, Danijoje, Suomijoje, Švedijoje, taip pat JAV, Kanadoje, Kinijoje. Šalyse, kur drenažo sistemos įrengtos tik vandens pertekliui pašalinti, pritaikomos ir normuotai jam sulaikyti. Tyrimai rodo, kad reguliuojamo drenažo nuotėkis tam tikromis sąlygomis gali būti 70–90 proc. mažesnis negu tradicinio, o dirvožemio maistingųjų medžiagų sulaikymas gali siekti iki 40 procentų.

Nors užsienyje drenažo nuotėkio reguliavimas auginant kai kuriuos augalus (sojas, kukurūzus) populiarus, Lietuvoje ši drenažo praktika iki šiol netaikoma, išskyrus kelis eksperimentinius plotus. Nepaisant epizodinių tyrimų, reguliuojamo drenažo teikiama nauda auginant tradicines kultūras Lietuvos gamtinėmis sąlygomis kol kas nėra pakankamai įvertinta, taip pat nenustatyta, kur ir kokia aprėptimi ši priemonė gali būti taikoma, nes ne visi plotai tam tinka. Norint išsamiai atsakyti į šį klausimą, reikia atlikti daugelio kriterijų analizę, įtraukiant duomenis apie reljefą, dirvožemių granuliometrinę sudėtį, esamų drenažo sistemų pritaikymo ar rekonstrukcijos galimybes ir ekonominį tikslingumą. Projekto metu atliktų mokslinių tyrimų pagrindu numatytas bendrųjų rekomendacijų inovacijai diegti šalies mastu parengimas.

Prognozuojama, kad Lietuvoje pritaikius dirvožemio drėgmės reguliavimo sistemas sumažėtų dėl žemės ūkio veiklos Nemunu į Kuršių marias patenkančių biogeninių medžiagų kiekis, kuris dabar sudaro apie 5,3 mln. tonų, iš jų 25 tūkst. t azoto ir 2,2 tūkst. t fosforo, tai yra 20 ir 35 proc. viso į upes patenkančio šių medžiagų kiekio. Drenažo nuotėkio reguliavimo sistemų įrengimas tam tinkamuose plotuose žemės naudotojams leistų gauti papildomą derlių (ir pajamas) net ir esant nepalankioms meteorologinėms sąlygoms (sausrai) ir prisidėtų prie pasklidosios taršos iš žemės ūkio mažinimo bei paviršinių vandens telkinių būklės gerinimo.

Vandens politika

Vandens politikos srityje ES yra priėmusi nemažai direktyvų, kurių tikslas – kad iki 2027 m. visų vandens telkinių būklė taptų gera. Vadovaujantis Europos Tarybos reglamentu (EB) Nr. 1257/1999, visos ES šalys narės (tarp jų ir Lietuva) privalo įgyvendinti Agrarinės aplinkosaugos programas ir vykdyti agroaplinkosaugos reikalavimus. Lietuvos Respublikos Vyriausybės nutarimu patvirtinta vandenų srities plėtros 2017–2023 m. programa ir šios programos įgyvendinimo veiksmų planas (2017 m. gegužės 5 d. Nr. D1- 375/3D-312). Vienas iš šiame plane iškeltų uždavinių – sumažinti vandens telkinių taršą iš žemės ūkio šaltinių, taip pat numatytos priemonės tikslui pasiekti.

Lietuvoje 83,3 proc. žemės ūkio naudmenų nusausinta uždaru drenažu, jo įtaka vandens kokybei yra reikšminga, nes spartina biogeninių medžiagų išplovimą į paviršinio vandens telkinius. Azoto ir fosforo prietaką iš drenažo sistemų galima sumažinti naudojant pažangias technologijas ir taikant gerąją žemės ūkio praktiką bei ją skatinant. Intensyvios žemės ūkio veiklos teritorijose, kur apkrovos iš žemės ūkio didelės, greta sugriežtintų agrotechninių reikalavimų siūloma įgyvendinti papildomas technines priemones, kurių esmė – neleisti drenažo nuotėkiui tiesiogiai patekti į vandens imtuvus. Egzistuoja tiesioginė priklausomybė tarp drenažu nutekančio vandens kiekio ir iš dirvožemio išnešamų tirpių azoto ir fosforo junginių kiekių. Todėl rekomenduojamas vandens sulaikymo priemonių rizikos vandens telkinių baseinuose taikymas, tai yra įprasto drenažo konstrukcijos pertvarkymas į reguliuojamo drenažo sistemas.

Veikia skirtingu intensyvumu

Reguliuojamas drenažas gali veikti skirtingu intensyvumu. Esant perteklinei drėgmei, drenažas veikia įprastiniu režimu – dirvožemio vandens lygis nuosekliai žemėja. Pasiekus tam tikrą drėgmės lygį (minimalią sausinimo normą), jo žemėjimą naudinga pristabdyti, drėgmę sulaikant dirvožemyje. Esant sausringiems augalų vegetacijos laikotarpiams, sistema gali sumažinti augalų patiriamą stresą dėl drėgmės trūkumo.

Drenažo nuotėkį galima sulaikyti pastačius specialų įrenginį ar šulinį. Užsienio šalyse naudojami įvairūs dirvožemio drėgmės režimo reguliavimo įrenginių konstrukciniai inžineriniai ir praktiniai sprendimai.

Šulinyje reguliuojamas drenažo vandens ištekėjimo lygis. Drenažo žiočių patvankos aukštis šulinyje nustatomas atsižvelgiant į auginamus augalus. Daugeliui žemės ūkio augalų optimalus dirvožemio vandens lygis kinta nuo 0,5 iki 0,75 m nuo žemės paviršiaus. Ankstyvoje augalų vystymosi fazėje vandens lygis gali būti seklesnis, kad geriau išsivystytų šaknų sistema ir augalai būtų atsparesni sausroms.

Vandens lygio pakėlimas ar nuleidimas sietinas su technikos pravažumu, kuris priklauso nuo oro sąlygų ir dirvožemio drėgmės atsargų. Jei laikotarpis sausesnis negu įprastai, vandens lygis keliamas 10– 15 cm aukščiau; jei laikotarpis šlapesnis negu įprastai, vandens lygis nuleidžiamas 10–15 cm žemiau. Lengvesniuose (priesmėlio) dirvožemiuose vandens lygis gali būti 10–15 cm aukščiau negu sunkesniuose (priemolio) dirvožemiuose.

Kai gruntinio vandens lygis pakeliamas virš drenažo vamzdžių, daugiau jo lieka dirvoje, taip susiformuoja didesnės gruntinio vandens atsargos. Patvenktoje zonoje amonio jonai (NH₄) nesitransformuoja į nitratų jonus (NO₃), todėl amonio jonai neišplaunami iš dirvožemio. Daugiau nitratų jonų (NO₃) šaknų zonoje virsta laisvu azotu (N₂), mažiau nitratų pasišalina iš dirvos į aplinką.

Reljefui įvertinti naudoti erdvinių duomenų rinkiniai ir topografiniai žemėlapiai: paviršiaus nuolydis nustatytas iš reljefo modelio, drenuoti plotai – pagal LR teritorijos M 1:10 000 žemių melioracijos būklės ir užmirkimo duomenų bazę Mel_DR10LT, dirvožemiai – pagal 2015 m. patikslintą LR teritorijos dirvožemio duomenų bazę Dirv_DR10LT. Didžioji dauguma tyrimų plotų yra intensyvios žemdirbystės teritorijose Vidurio Lietuvos žemumoje (Kauno, Kėdainių, Biržų r. sav.), kiti – Žemaičių aukštumoje (Plungės ir Raseinių r. sav.). 2017 m. rudenį ūkininkų laukuose buvo įrengta 11 šulinių. Kadangi metai buvo šlapi, jie veikė sausinamuoju režimu.

Vandens kokybės rodikliai

Atliekant tyrimus stebimi ištekančio drenažo vandens kokybės rodikliai (bendrojo, nitratinio, amoniakinio azoto, bendrojo ir fosfatų fosforo koncentracijos bei pH). Preliminarūs drenažo vandens tyrimai parodė, kad didžiausią neigiamą įtaką drenažo vandens kokybei visuose tiriamuose objektuose daro azotas. Didžiausios N_bendr. ir NO₃-N koncentracijos nustatytos Šiuraičių k. (Plungės r.) ir Peiksvos k. (Kėdainių r.) – atitinkamai 37,9 ir 25,4 mg/l bei 13 ir 20,5 mg/l. Šios koncentracijos ribinę reikšmę viršijo 3,2 ir 2,1 karto bei 1,4 ir 2,3 karto.

Kituose ūkiuose drenažo vandens kokybė pagal Nbendr. ir NO₃-N ribinę koncentraciją viršijo nedaug: N_bendr. – 1,1 karto Žiogaičių k. (Kėdainių r.), 1,6 ir 1,4 karto – Šiekštininkų k. (Biržų r.), 1,3 karto – Kazliškių k. (Kauno r.). NO₃-N koncentracijos Šiuraičių k. (Plungės r.) buvo didesnės už ribinę nuo 1,1 iki 1,4 karto, Šiekštininkų k. (Biržų r.) – nuo 1,2 iki 1,3 karto, Kazliškių k. (Kauno r.) – 1,3 karto, o azoto junginių koncentracijos nustatytos Žiogaičių k. (Kėdainių r.) mažesnės už ribinę reikšmę.

Bendrojo ir fosfatų fosforo kiekiai drenažo vandenyje visuose tiriamuose ūkiuose buvo maži, kito nuo 1,35 iki 0,014 mg/l ir buvo mažesni už ribinę (bendrojo fosforo RK – 1,6 mg/l), išskyrus vieną atvejį, kuris galėjo būti atsitiktinis reiškinys dėl šulinių montavimo darbų.

Subalansuoto tręšimo svarba

Pasklidoji žemės ūkio tarša – intensyvaus ūkininkavimo ir nesubalansuoto tręšimo rezultatas. Šiuo metu didžiausią dėmesį ūkininkai skiria tręšimui azoto trąšomis, tačiau kitų reikalingų elementų (fosforo, kalio) augalai ne visuomet gauna optimalų kiekį. Dėl šios priežasties azoto pasisavinimas gali būti blokuojamas ir tada perteklinis neįsisavintas azotas per drenažą išplaunamas į vandens telkinius. Vykdant optimalų ir subalansuotą tręšimą (atsižvelgiant į pasėlių poreikius) užtikrinamas balansas tarp skirtingų maistinių medžiagų, todėl perteklinio (galinčio išsiplauti) azoto kiekis dirvožemyje sumažėja iki minimumo. Ekspertų nuomone, optimizuojant tręšimą galima sulaikyti vidutiniškai 14 proc. bendrojo azoto.

Ūkininkai skatinami taikyti subalansuotą tręšimą: drėgmės režimo reguliavimo plotuose atlikti dirvožemio tyrimai ir nustatytas esamas augalams prieinamų maistingųjų medžiagų kiekis dirvožemyje. Pagal šiuos rodiklius, atsižvelgiant į pasėlių rūšį, priešsėlių paliekamą azoto kiekį ir dirvožemio savybes sudaryti tręšimo planai. Ekonominę naudą galima pasiekti tręšiant optimaliomis trąšų normomis. Apskaičiuota, kad tiriamų ūkių savininkai vidutiniškai prarado po 21,5 Eur/ha: didžiausią nuostolį patyrė Kėdainių r. ŽŪK „Mūsų ūkis“ – 30 Eur/ha, subalansuotai tręšė Raseinių r. ūkininkas A. Bardauskas. Jo nuostoliai buvo 8 Eur/ha.

Preliminariais tyrimais nustatyta, kad N_bendr. koncentracijos drenažo vandenyje didėja, kai yra didesnis mineralinio azoto kiekis dirvožemyje, tačiau nustatytas ryšys nėra statistiškai patikimas. Apibendrinant galima teigti, kad dirvožemio drėgmės reguliavimas skatina vandens išteklius tausojantį, ekonomiškai perspektyvų, klimato kaitos poveikiui atsparų žemės ūkį. Perėjimas prie ekologinės gamybos sistemų tobulina procesus, kuriais siekiama išsaugoti aplinką, nes dirvožemio drėgmės reguliavimas turi teigiamos įtakos visoms vandens ekosistemoms, sulaikydamas maisto medžiagas ten, kur jas pasisavina žemės ūkio augalai.

Ypač pasiteisina sausuoju laikotarpiu

Dirvožemio drėgmės reguliavimas ir kontroliuojamo drenažo sistemų įrengimas tam tinkamuose plotuose žemės naudotojams leidžia gauti papildomą derlių ir pajamas, net ir esant nepalankioms meteorologinėms sąlygoms. Anksčiau atlikti eksperimentiniai bandymai parodė, kad laukuose, kuriuose buvo įrengtas reguliuojamas drenažas, augalai jautriai reaguoja į dirvožemio vandens lygio pokyčius. Augalo stiebo aukštis, grūdų stambumas ir atstumas nuo patvankos pradžios reikšmingai vienas nuo kito priklauso. Tradicinio drenažo plote sausais metais derlius buvo 21 proc. mažesnis, palyginti su vidutinio drėgnumo metais, o plote, kuriame drenažo nuotėkis buvo reguliuojamas, sausais metais derlius sumažėjo tik 16 proc. Vidutiniškai drėgnu vegetacijos laikotarpiu drenažo nuotėkio reguliavimas reikšmingos įtakos derliui neturėjo. Sausu vegetacijos laikotarpiu iš reguliuojamo drenažo ploto papildomai buvo gauta 0,26 t/ha žieminių kviečių, bendrai javų derlius padidėjo 5,6–10 proc. Besikeičiančio klimato kaitos sąlygomis ir dažnėjant sausringiems laikotarpiams panašių rezultatų galima tikėtis ir su kitais augalais.

Lietuvos laukų masyvuose įrengtos drenažo sistemos turi vienpusį veikimo pobūdį ir yra nevaldomos. Įrengus reguliuojamą drenažą, reikalinga vandens lygio stebėsena. Sėkmingai valdyti nuotėkio reguliavimo sistemą reikia žinių, patirties ir įgūdžių. Drenažo nuotėkį galima reguliuoti rankomis arba automatizuotai, tai yra vandens lygio pakėlimo mechanizmas pakeliamas ir nuleidžiamas mechaniškai arba automatiškai, atsižvelgiant į nustatytus parametrus.

Norint tinkamai valdyti tokias sistemas, reikalingos žinios apie klimato sąlygas, drenažo veikimo periodiškumą, drenavimo laipsnį, dirvožemius, auginamų augalų poreikius. Užsienio šalyse jau sukurtos automatinės, nuotoliniu būdu valdomos vandens lygio reguliavimo sistemos. Jeigu ir Lietuvoje nuotėkio valdymo technologijos būtų ištobulintos tiek, kad drenažo sistemose būtų galima pritaikyti automatizuotą nuotolinį valdymą, ūkininkai būtų labiau suinteresuoti įsirengti būtent tokio tipo drenažą. Tai skatintų tausų vandens išteklių valdymą ir švelnintų klimato kaitos poveikį žemės ūkiui.

***

Kriterijai, į kuriuos atsižvelgta parenkant plotus drėgmės režimui dirvožemyje reguliuoti ūkininkų – projekto partnerių – laukuose

• Reguliuojamas drenažas projektuojamas laukuose, kur jau yra įrengtos požeminės drenažo sistemos, (rekonstruojamos, naujai statomos ar įrengiamos), kurios gali būti pritaikytos drenažo nuotėkiui reguliuoti, jei tik sistemos galimybės leidžia parinkti tinkamą vietą sistemoje.
• Ūkio dalyje, kurioje rengiamas reguliuojamas drenažas, turėtų būti ūkininkaujama intensyviai.
• Drenažo nuotėkio reguliavimo šuliniai gali būti statomi ant pagrindinio rinktuvo netoli nuo žiočių – melioracijos griovio apsauginėje juostoje arba kelių rinktuvų susijungimo vietose.
• Tinkamas plotas gali apimti visą sausinimo sistemą arba jos dalį, priklausančią vienam žemės savininkui (naudotojui). Pageidautina, kad tinkamas plotas reguliuojamo drenažo sistemai įrengti būtų ne mažesnis kaip 1 hektaras.
• Žemės paviršius reguliuojamo drenažo plote turėtų būti išlygintas, be didesnių įdubų, kad vandens lygis nuo žemės paviršiaus būtų vienodame lygmenyje ir garantuotų vienodas augalų augimo sąlygas visame plote.
• Lauko nuolydis neturėtų būti didesnis kaip 1 proc. Esant didesniam nuolydžiui, vandens lygiui palaikyti reikia daugiau nuotėkio reguliavimo šulinių.
• Reguliuojamam drenažui rengti tinkamiausi lengvos ir vidutinės granuliometrinės sudėties dirvožemiai, kurių laidumas vandeniui aukščiau drenažo yra didelis, o žemiau vyrauja gruntai, kurių laidumas mažesnis.
• Pageidaujama, kad gruntinio vandens lygis būtų 1,5–2 m nuo žemės paviršiaus.

***

Siekiant moksliškai pagrįsti ir pritaikyti reguliuojamą drenažą Lietuvoje, vykdomas projektas ,,Drėgmės režimo dirvožemyje reguliavimas“. Projekto partneriai – ūkininkai, konsultantai ir žemdirbius vienijančios organizacijos. Jis vykdomas pagal Lietuvos KPP 2014–2020 m. programą. Europos inovacijų partnerystės (toliau – EIP) veiklos grupių kūrimo idėja paremta bendradarbiavimu tarp mokslo, verslo ir konsultavimo veiklas vykdančių institucijų. Projekto veikla nukreipta į žemės ūkio verslo problemos sprendimą, grindžiama turima praktine ir moksline patirtimi, užsienio šalyse taikomomis inovacijomis. Projekto esmė – pasirengti inovacijų įgyvendinimo procesams, įtraukiant į aktualių žemdirbiams problemų sprendimą EIP veiklos grupės narius, suteikti žemdirbiams specialių žinių ir skatinti diegti savo ūkiuose dirvožemio drėgmės reguliavimo (kontrolinio drenažo) sistemas, optimizuoti maisto medžiagų naudojimą, mažinant jų patekimą į paviršinius vandens telkinius. Visa tai padėtų užtikrinti ūkių konkurencingumą ir tausų gamtos išteklių valdymą.