23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2020/01
Metas naujai pažvelgti į žemių sausinimą
  • Rasa JAGAITĖ
  • Mano ūkis

Pertvarkyti pasenusias ir blogai veikiančias žemių sausinimo sistemas būtina, prieš tai įvertinus dabarties būklę ir numačius pokyčius, kurie gali įvykti ateityje. Anksčiau taikyta praktika yra keistina, nes ją labai koreguoja aplinkosauginiai reikalavimai ir klimato kaita.

Tikrąją mūsų šalies sausinimo sistemų būklę atskleidė itin lietinga 2017 m. vasara. Daugelyje vietų drenažas neveikė, grioviai neatliko savo funkcijų. Ne naujiena, kad Lietuvos melioracijos statiniai yra smarkiai nusidėvėję: drenažo sistemos – 63 proc., o magistraliniai grioviai – net 86 proc. Visi ūkininkai žino faktą, kad sausinimo sistemų remontui ir priežiūrai, palyginti su poreikiu, skiriama mažai lėšų – vos 10,4 mln. Eur metams. Šios lėšos padengia tik būtiniausius remonto darbus. Sausinimo sistemų rekonstrukcijai pinigų nėra. Nepaisant to, turime galvoti apie ateitį ir ieškoti galimybių, kaip naujai jas pertvarkyti.

Kaip drėgmės pasiskirstymą veikia kintantis klimatas

Mokslininkai ieško naujų sausinimo sistemų rekonstrukcijos sprendimų. Kaip pasakoja Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademijos (VDU ŽŪA) Vandens išteklių inžinerijos instituto direktorius prof. habil. dr. Arvydas Povilaitis, inovacijų reikia ir dėl to, jog keičiasi klimatas. Kinta per metus iškrintančių kritulių kiekis ir sausringų laikotarpių trukmė, todėl keičiasi ir sausinimo poreikis.

„VDU ŽŪA kartu su kitų mokslo institucijų kolegomis tyrė, kaip keičiasi Lietuvoje klimatas ir koks prognozuojamas jo poveikis vandens telkiniams ateityje. Tyrimas parodė, kad šalies drenažo sistemose per pastaruosius 40 metų įvyko sezoninio nuotėkio pokyčių. Dėl padidėjusios temperatūros drenažu pratekančio vandens labai padaugėjo žiemos laikotarpiais. Tačiau laukų sausinimo poreikis tuo metu yra minimalus. Aplinkosauginiu ir ūkiniu požiūriu (iš dirvožemio su vandeniu išplaunamos tirpios maistinės medžiagos) toks reiškinys yra žalingas. O pavasarį drenažinio vandens kiekis mažėja.

Panašios tendencijos stebimos ir Lietuvos upėse. Pavasario potvyniai tapo mažesni ir taip atsitiko dėl to, kad žiemomis nebesusidaro ilgalaikė sniego danga, kuri ištirpdavo tik pavasarį“, – apie dabarties klimato pokyčius pasakoja mokslininkas.

Tačiau dar svarbiau, kokių dėl klimato kaitos padarinių tikėtis ateityje? Mokslininkai kuria artimos – iki 2036 m. ir tolimos – iki 2100 m. ateities prognozes. Jos rodo, kad nuotėkis Lietuvos upėse, o kartu ir drėgmės kiekis dirvožemyje ženkliai didės žiemos laikotarpiais (gruodžio– vasario mėnesiais). Kita vertus, bendras metinis vandens kiekis tiek upėse, tiek atitekantis iš drenažo sistemų turės tendenciją mažėti, tačiau numatomas ryškus sezoninio nuotėkio persiskirstymas. Taigi – jis didės žiemą, labai sumažės pavasarį ir vasaros pradžioje.

Vadinasi, tuo laiku, kai pradedantiems augti pasėliams reikia daugiausia drėgmės, jos dirvose bus mažiau ir gali trūkti. Pavasarį, kai augalams būtina drėgmė, vertėtų pasirūpinti, kad drenažas leistų kaupti vandenį. Klimatui keičiantis vasarą dažnės trumpalaikių, bet stiprių liūčių tikimybė. Tada drenažas turi veikti efektyviai. Rudenį, ypač spalio ir lapkričio mėnesiais, vėl tikėtini sausesni laikotarpiai, kas buvo visai nebūdinga mūsų klimatui praeityje.

„Tokios klimato pokyčių prognozės labai panašios ir į realią pastarųjų dvejų metų situaciją mūsų laukuose. Praėjusiais metais pavasarį buvo sausa, vasaros viduryje lijo dažnai ir gana gausiai, rudenį vėl drėgmės trūko. Vadinasi, rekonstruojant senas ir projektuojant naujas drenažo sistemas, privalome atsižvelgti į tai, kaip žemės ūkį veiks besikeičiantis klimatas. Iškyla uždavinys, kaip drėgmę sukaupti laikotarpiais, kai dirvoje jos trūksta, ir kaip ją kuo greičiau pašalinti, kai yra perteklius“, – sako A. Povilaitis.

Dar viena problema, kuria kaltinamas žemės ūkis, yra ta, kad per drenažo sistemas su nuotėkiu išplaunamos ir tirpios azotinės (daugiausia kaip nitratai) medžiagos, kurių perteklius sukelia paviršinių vandens telkinių eutrofizaciją (dumblių žydėjimą, ištirpusio deguonies kiekio sumažėjimą, organikos kaupimąsi) ir jų ekologinės, biologinės ir estetinės būklės pablogėjimą. Atlikti tyrimai rodo, kad per metus gali būti išplaunama daugiau kaip 40 kg/ha.

Taigi, kalbant apie ateities sausinimo sistemas, reikia spręsti klausimą, kaip dirvožemyje sulaikyti azotą (kiek mažesnė problema yra fosforas), kad per drenažo sistemas jis nepatektų į upelius, upes ir Baltijos jūrą. Vasarą nitratus ir kitas maistines medžiagas iš dirvožemio gausiai paima augalai. O žiemą, kai vegetacija nevyksta ir žieminių augalų nėra, nitratai ir maistinės medžiagos lengvai išplaunamos iš dirvožemio. Ypač palankios sąlygos tam susidaro šiltomis žiemomis (oro temperatūra +4 – +7 °C). Įvertinant tai, kad žiemos mėnesiais jau stebimas, o ateityje prognozuojamas dar ryškesnis drenažo nuotėkio padidėjimas, azoto išplovimas drenažu tampa didele problema.

Akivaizdu, jog reikia pertvarkyti sausinimo sistemas taip, kad vandenis teršiančių medžiagų išsiplautų mažiau ir jos, taip reikalingos augalams, būtų sulaikomos dirvožemyje. Pasak A. Povilaičio, Vakarų Europos, Skandinavijos šalyse ir JAV pradėta vadovautis taisykle: „.Laukus sausinti tiek, kiek būtina užtikrinti technikos pravažumą ir tinkamą augalų augimą. Nė lašo daugiau!

Visi paminėti iššūkiai verčia vandens inžinerijos mokslininkus, melioracijos specialistus, taip pat apie ateitį galvojančius žemdirbius ieškoti naujų sprendimų pertvarkant sausinimo sistemas.

Sausinimo sistemų rekonstrukcijos sprendimai

Kokie jie? „Yra seniai žinomų, tačiau kiek primirštų, ir visai naujų idėjų, kurias įgyvendiname dabar“, – sako A. Povilaitis.

Mokslininkas primena skaičių, kad 86 proc. melioracijos griovių yra susidėvėję ir blogai atlieka savo funkcijas, vadinasi, juos reikia kuo skubiau rekonstruoti. Tai – didžiulės lėšos! Tenka svarstyti ne tik kaip griovius rekonstruoti, bet ir kaip vėliau pigiau juos prižiūrėti.

Dviejų pakopų skerspjūvio grioviai

Vienas mokslininkų siūlomų variantų, griovius daryti ne trapecijos formos skerspjūvio kaip buvo iki šiol, o labiau panašius į parabolę. Gamtoje, jeigu atidžiau įsižiūrėtume, upių skerspjūviai nėra trapecijos formos, o panašesni į parabolę. Taip pati gamta formuoja stabilesnę vagą, kai lėčiau ardomas dugnas ir deformuojasi krantai. Tas pats tinka ir grioviams.

Pasak A. Povilaičio, trapecinės formos griovių „silpnoji vieta“ yra ta, jog juose vandens masės jėga nukreipiama į siaurą vagos dugną. Taip greičiau prasideda dugno ardymas, kuris sukelia ir šlaitų deformacijas. Nestabilūs šlaitai suardo griovio vagą ir drenažo žiotis. Siekiant ateityje tokių bėdų išvengti, melioracijos griovius reikia projektuoti ir rekonstruoti naujai. Todėl sausinimo sistemose siūlomi dviejų pakopų skerspjūvio grioviai. Tai yra tarsi du grioviai viename.

Dviejų pakopų skerspjūvio griovys atsparesnis vagos dugno ir šlaitų deformacijoms, jame geresnis nešmenų srauto balansas. Didelio nuotėkio laikotarpiais tokiame skerspjūvyje geriau išsisklaido srauto energija, o mažo nuotėkio sąlygomis ji koncentruojama. Taip sumažėja šlaitų ardymas ir sedimentacija vagoje.

„Tokius griovius įrengti kainuoja brangiau negu tradicinius, tačiau vėliau juos prižiūrėti būna lengviau ir pigiau“, – dviejų pakopų griovių privalumus įžvelgia mokslininkas. Palyginti su tradiciniais trapecijos skerspjūvio grioviais, dviejų pakopų griovio eksploatacijos kaštai gerokai mažesni, tačiau reikalingos didesnės išlaidos jam įrengti (pagilinti ir paplatinti), kadangi daugiau paimama žemės (apytiksliai 0,5 ha vienam kilometrui vagos). Tiesa, Lietuvoje jų įrengimo patirties dar nėra. Tačiau amerikiečių patirtis rodo, kad intensyviai žemės ūkį plėtojančiose valstijose didžioji dalis trapecinės formos griovių dabar rekonstruojami į dviejų pakopų.

„Jeigu pinigus skaičiuoti mokantys amerikiečiai tą daro, vadinasi, verta. Tokius griovius pradėjo įrenginėti ir mūsų netolimi kaimynai suomiai“, – sako A. Povilaitis, lankęsis JAV Ajovos ir Minesotos universitetuose ir susipažinęs su mokslininkų atliekamais naujausiais melioracijos sistemų tyrimais, kuriems amerikiečiai skiria daug dėmesio bei lėšų.

Dar vienas naujos formos griovių privalumas tas, kad jie duoda ne tik eksploatacinės naudos pinigine prasme, bet ir saugo aplinką. Dabar ir ateityje aplinkosaugos klausimai bus labai aktualūs. Mokslininkas neabejoja, kad, naudojant įvairią finansinę paramą melioracijai, ES reikalaus didelį dėmesį skirti aplinkosaugos aspektams. Tokios konstrukcijos grioviai geriau apsaugo vagą nuo nešmenų ir tirpių azoto bei fosforo junginių prietakos. Per potvynius – net iki 2–7 kartų! Medžiagų „sulaikymas“ ten vyksta suformuotose mikrosalpose (bermose), kurios labai padidina ir bioįvairovę. Dviejų pakopų griovių mikrosalpose susiformuoja labai specifinės mikroorganizmų ir augalų bendrijos, kurios intensyviai vartoja azotą, bet to, ten vyksta azoto junginių skaidymas dėl denitrifikacijos (vandenyje esančio nitratinio azoto transformacija į dujinę jo formą) ir biofiltracija.

Reguliuojamas drenažas arba patvankinės technologijos

Kita sausinimo sistemų pertvarkos technologija, apie kurią dabar labai daug kalbama, yra reguliuojamas drenažas arba vadinamosios patvankinės technologijos. Reguliuojamo (patvenkto) drenažo idėja žinoma jau seniai. Pirmieji ją iškėlė ir išbandė amerikiečiai. Daug tyrimų atlikta Skandinavijos šalyse. Šios technologijos tyrimų „bumas“ vyko prieš 20–25 metus. Tačiau tik praėjus nemažai metų ji pradėta diegti praktikoje. Tikimasi, kad bus plačiau taikoma ir Lietuvoje.

„Tradicinis drenažas gali veikti nuolatos. Tačiau dažnėja laikotarpių, kai jaučiamas drėgmės stygius, o auginamiems pasėliams reikia daug drėgmės. Tuomet sprendžiama, kaip su drenažo sistemomis tokiems laikotarpiams iš anksto pasiruošti ir drėgmę dirvožemyje sulaikyti. Tam tikslui prie drenažo žiočių įrengiami vandens lygio reguliavimo šuliniai, kuriuose specialia įranga pakeliamas ir palaikomas reikiamas gruntinio vandens lygis“, – apie reguliuojamo arba dvipusio veikimo drenažo principus pasakoja A. Povilaitis.

Reguliuojamas drenažas gali tarnauti ir kaip sausinimo, ir kaip podirvinio drėkinimo sistema. Įdiegus tokį drenažą, reikia sugebėti jį valdyti, t. y. tinkamai parinkti drėgmės reguliavimo režimą. Prieš sėją ar per derliaus nuėmimą dirva negali būti pernelyg šlapia (neįvažiuos žemės ūkio technika), o per vegetaciją būtina užtikrinti, kad gerai vystytųsi augalų šaknys.

Mokslininko A. Povilaičio nuomone, Lietuvoje ši technologija tiktų apie 30 proc. žemės ūkio naudmenų, t. y. ten, kur lygūs laukai. Kai kurių mūsų šalies ūkių nedideliuose plotuose jau išbandomas reguliuojamas drenažas. Sausais 2018 m. jį taikant pavyko sulaikyti daugiau drėgmės, o tai lėmė nuo 12 iki 42 proc. didesnį javų derlių. Tiesa, drėgnais 2017 m. efekto nebuvo nustatyta. Daug ilgesni tyrimai JAV parodė, kad gali būti pasiekiamas 5–15 proc. derliaus priedas.

Labiausiai reguliuojamas drenažas tinka priemolio ir molinguose dirvožemiuose (kur yra ne mažiau kaip 15 proc. molio dalelių), o žemės paviršiaus nuolydis ne didesnis kaip 1–2 proc. Esant didesniam nuolydžiui, įrengti reguliuojamą drenažą sunkiau, nes norimam vandens lygiui palaikyti visame sausinamame plote reikia daugiau nuotėkio reguliavimo įrenginių (šulinių arba drenose įrengtų sklendės principu veikiančių vožtuvų).

Apskaičiuota, kad kiekvienam 30 cm žemės paviršiaus peraukštėjimui drenuotame plote būtinas atskiras nuotėkio reguliavimo įrenginys. Lengviau tai atlikti taikant automatines nuotoliniu būdu išmaniosiomis technologijomis valdomas vandens lygio reguliavimo sistemas. Žinoma, tai – tik ateities dalykas, tačiau amerikiečių ūkininkai ir tokias jau turi.

Reguliuojamo drenažo privalumas ne tik tas, kad dirvožemyje sulaikoma drėgmė (tai darosi vis aktualiau, nes dėl klimato kaitos daugėja sausringų laikotarpių), bet ir tai, kad padidėja augalų paimamas azoto kiekis, vyksta denitrifikacija. Taip mažėja nitratų išsiplovimas.

Reguliuojamas drenažas gali sumažinti azoto junginių metinį išsiplovimą nuo 20 iki 50 proc., o bendrojo fosforo – nuo 10 iki 35 proc. Tačiau pagrindinis medžiagų išplovos (tuo pačiu ir taršos) sumažinimo efektas gaunamas dėl dirbtinai sumažinto drenažo nuotėkio. Lietuvoje atlikti tyrimai rodo, kad priklausomai nuo meteorologinių sąlygų, reguliuojamas drenažas veikia vidutiniškai 40–60 proc. trumpiau, o nuotėkis yra vidutiniškai 25 proc. mažesnis, palyginti su tradiciniu drenažu.

Rekonstravimo ypatumai

Rekonstruojant drenažo sistemas svarbu galvoti ne tik apie didesnį augalų derlingumą, aplinkosauginius reikalavimus, bet ir apie darbams skiriamas lėšas, t. y. suderinti drenažo teikiamą naudą su jo įrengimo kaštais. Prieš pradedant darbus būtina apsispręsti, koks drenažas tinkamesnis – gilesnis, bet retesnis, ar seklesnis, bet tankesnis. Kaip pasiekti didžiausią ekonominę naudą mažiausiai veikiant aplinką?

„Naujausi užsienio kolegų skaičiavimai rodo, kad gilesnis, bet retesnis drenažas ekonominiu ir aplinkosauginiu požiūriu yra pranašesnis už seklų ir tankų. Tuomet iš drenažo sukuriama vertė vienam investicijų vienetui žemės ūkyje yra didesnė. Lietuvoje drenažo sausintuvai dažniausiai klojami 90–100 cm, o rinktuvai – 120–130 cm gylyje. Atstumai tarp sausintuvų – 16–25 m. Pagal naujas rekomendacijas rinktuvai turėtų būti klojami giliau kaip 130–180 cm, o atstumai tarp sausintuvų turėtų būti ne mažesni kaip 22–30 m. Žinoma, tikslūs parametrai paaiškėja remiantis konkrečiais skaičiavimais“, – pasakoja A. Povilaitis.

Kitas svarbus konstrukcinis drenažo elementas – vamzdžius nuo užnešimo dirvožemio dalelėmis saugančios filtracinės medžiagos. Jos būna austinės ir neaustinės, sintetinės ir natūralaus pluošto. Šiandien kyla dar daug klausimų, kurios Lietuvos sąlygomis yra geriausios.

Yra daug gamintojų, kiekvienas jų vardija savų medžiagų privalumus, o praktika parodo, kad jų efektyvumas skirtingas. Tarp melioracijos specialistų kyla daug diskusijų šia tema. VDU Žemės ūkio akademijos Vandens išteklių inžinerijos instituto mokslininkai atlieka įvairių gaminių tyrimus, pagal kuriuos bus įvertinti skirtingų medžiagų privalumai ir trūkumai. Tai padės projektuotojams parinkti tinkamiausius variantus.

Pagal skirtingus IPCC (Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija) pateiktus tipinius šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijų (RCP) scenarijus, Lietuvoje iki 2036 m. (palyginti su 1986–2005 m. laikotarpiu) oro temperatūra pagal pesimistiškiausias prognozes gali padidėti 1,7 °C, o iki 2100 m. – 3,8 °C. Prognozuojama, kad metinis kritulių kiekis atitinkamai padidės 12 ir 20 proc. Įvairiais mėnesiais kritulių padidėjimas bus skirtingas ir kis nuo 7 iki 30 proc. Ryškiausi (> 25 proc.) kritulių kiekio padidėjimai prognozuojami vasario ir gruodžio, taip pat liepos mėn. Tačiau nuo 2 iki 14 proc. mažiau kritulių prognozuojama sausį, kovą, rugsėjį ir lapkritį. Dėl šiltėjančių žiemų ir sniego akumuliacijos nebuvimo žiemomis (gruodžio–vasario mėn.) nuotėkis upėse bus didesnis iki 15–18 proc. Vakarų Lietuvoje; nuo 6 iki 8 proc. – Vidurio ir Rytų Lietuvoje. Prognozuojama, kad nuo 21 iki 30 proc. didesnis nuotėkis bus liepos–rugpjūčio mėnesiais. Šie padidėjimai bus susiję su trumpalaikėmis, bet labai intensyviomis liūtimis. Tačiau mažesnis (iki 30–40 proc.) nuotėkis prognozuojamas pavasarį ir vasaros pradžioje (kovo–birželio mėn.). Šie dėsningumai paveiks ir nuotėkį drenažo sistemose.