Nors didžiąją dalį iš žemės ūkio veiklos išskiriamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų (ŠESD) emisijos lemia mineralinių trąšų naudojimas, nemažai klausimų kyla ir dėl azoto turtingų organinių trąšų, kurios paskleidžiamos ant dirvožemio. Todėl svarbu nuodugniai ištirti jų kokybę, įvertinti saugą.

Organinių trąšų įvairovė yra palyginti plati – kompostai, įvairūs substratai ir vienos populiariausių – gyvulinės kilmės mėšlas. Pastaraisiais metais didėja ir biodujų gamybos procese perdirbto biosubstrato naudojimas. Gaminant biodujas reaktoriuje, bedeguonėje aplinkoje, pasitelkiant bakterijas, skaidomos organinės medžiagos. Išsiskyrus biodujoms, kurių pagrindą sudaro metanas (CH₄) ir anglies dvideginis (CO₂), lieka perdirbta biomasė, dar vadinama digestatu ar tiesiog biosubstratu.

Biosubstrato kokybė, jo cheminė sudėtis labai priklauso nuo biodujų gamybai naudojamos žaliavos. Per procesą suskaidoma didžioji dalis anglies, o kitos medžiagos patenka į biosubstratą. Tiesa, jei perdirbimui naudojamas ne tik mėšlas, kukurūzų biomasė ar žolė, bet ir papildomos įvairių maisto, pašaro ar kitų produktų gamybos atliekos, be žemės ūkio augalams naudingų medžiagų, tokių kaip fosforas, kalis, magnis ar kt., galime rasti ir sunkiųjų metalų ar kitų kenksmingų elementų bei junginių. Todėl svarbu, kad kiekvieną kartą, prieš naudojant tokį biosubstratą augalams tręšti, būtų nuodugniai ištiriama jo kokybė ir įvertinama produkto sauga.

Biosubstrato nauda augalams

Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centre biodujų gamybos procese perdirbto substrato tyrimai atliekami nuo 2007 metų. Tiriant skystą biosubstratą, atsivežtą iš dalies Lietuvoje veikiančių biodujų jėgainių, sunkiųjų metalų normos jame leistinųjų neviršijo, o azoto koncentracija varijavo nuo 0,19 iki 0,78 proc., fosforo – nuo 0,02 iki 0,21 proc., kalio – nuo 0,12 iki 0,34 proc. natūralioje medžiagoje.

Tyrimais nustatyta, kad tokiu biosubstratu augalus tręšti yra naudinga. Javų ir daugiamečių žolių derlingumas, tręšiant biosubstratu, prilygsta ar yra tik nežymiai mažesnis, palyginti su mineralinėmis trąšomis patręštais pasėliais. Vertinant grūdų kokybę buvo nustatyta, kad tiek vasarinių, tiek žieminių kviečių baltymingumas, tręšiant augalus 120 kg/ ha azoto, esančio biosubstrate, norma yra kiek mažesnis negu tręšiant mineralinėmis trąšomis, tačiau, padidinus metinę trąšų normą iki 170 kg/ ha (maksimaliai leistinos Lietuvoje), grūdai savo kokybe prilygo mineralinėmis trąšomis tręštų javų grūdų kokybei.

Žinoma, šių trąšų pasisavinimui, kaip, beje, ir mineralinių trąšų, labai didelę įtaką turi vyraujančios meteorologinės sąlygos. Esant labai sausiems orams, lėtai vyksta mineralizacijos procesai ir jos pasisavinamos sunkiau, o esant labai lietingiems – padidėja azoto išsiplovimo rizika. Nepaisant to, skirtingai negu neperdirbtame gyvūninės kilmės mėšle, biosubstrate esančios augalams naudingos medžiagos yra labiau augalams prieinamų formų ir todėl greičiau pasisavinamos. Vertinant visas žemės ūkyje naudojamas priemones, o ypač trąšas, būtina atkreipti dėmesį ir į jų poveikį aplinkai.

Šiemet jau trečius metus Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centre vykdomi ŠESD emisijų iš dirvožemio matavimai. Nors CO₂ emisija buvo matuojama ir anksčiau, sėkmingas bendradarbiavimas su Suomijos natūralių išteklių institutu sudarė galimybes tirti ne tik CO₂, bet ir metano (CH₄) ir azoto suboksido (N₂O) emisijas.

Metano (CH₄) ir azoto suboksido (N₂O) išmetami kiekiai yra gerokai mažesni negu CO₂, tačiau neigiamas poveikis aplinkai net iki kelių šimtų kartų didesnis. Užsienio mokslininkų teigimu, metano molekulės sugeria iki 25 kartų daugiau nuo žemės atspindėtos šilumos, o azoto suboksido – net 298 kartais daugiau negu anglies dvideginis (CO₂).

Kokybę lemia naudojamos žaliavos

Biosubstrato kokybę, tikėtina, ir įtaką ŠESD emisijoms, lemia biodujų gamybai naudojamos žaliavos. Tyrimuose buvo naudotas biosubstratas, gautas iš Lietuvoje veikiančių biodujų jėgainių, perdirbančių vištų, kiaulių ir karvių mėšlą bei kitas priemaišas.

Nors toliau bus kalbama apie skirtingų substratų poveikį įvardinant juos pagal mėšlo kilmę, tačiau turime žinoti, kad papildomai buvo naudojamos ir kitos organinės medžiagos, kurios galėjo turėti įtakos rezultatams.

ŠESD emisijų tyrimai atliekami tiek laboratorinėmis, tiek lauko sąlygomis Akademijoje, Kėdainių r. Naudojant uždarą sistemą oro ėminiai kas dvi savaites (laboratorijoje – kas savaitę) paimami virš skirtingomis trąšomis tręštų pasėlių ir analizuojami pasitelkiant dujų chromatografiją.

Stebimas tik trumpas emisijų šuolis

Per pirmuosius dvejus metus pastebėta, kad CO₂ emisija iš dirvožemio auginant vasarinius kviečius gerokai padidėja po tręšimo biosubstratu, o vėliau jų koncentracija vienoda tiek netręštuose, tiek mineralinėmis trąšomis tręštuose pasėliuose. Tikėtina, kad šį emisijos šuolį labiausiai lemia suaktyvėjusi dirvožemio mikroorganizmų veikla tuo laikotarpiu, todėl tai turėtume vertinti kaip teigiamą biosubstrato naudojimo savybę.

Praėjus savaitei ar dviem po tręšimo, matyti ypač staigus CO₂ padidėjimas tręšiant kiaulių mėšlo biosubstratu, tačiau po to jis taip pat greitai mažėja ir kai kuriais matavimais yra net mažesnis už emisijas iš kontrolinio (netręšto) lauko. Atlikus laboratorinius tyrimus lengvame priesmėlio ir sunkesniame rudžemio dirvožemiuose nustatyta, kad iš priesmėlyje auginamų augalų pasėlio ŠESD emisijos yra didesnės.

Svarbu pažymėti, kad, atliekant nacionalinę ŠESD emisijų inventorizaciją, tiesioginės CO₂ emisijos nėra įtraukiamos, nes žinoma, kad šio natūralaus proceso metu išsiskiriantis anglies dioksidas yra sunaudojamas per augalų kvėpavimą ir akumuliuojamas jų biomasėje.

Todėl šiuos tyrimų rezultatus galime laikyti teigiamais, nes padidėjusios anglies dvideginio emisijos, tikėtina, atsirado dėl mikroorganizmų veiklos suaktyvėjimo, o tai rodo dirvožemio kokybės ir mikrobiologinio aktyvumo didėjimą ir kartu teigiamą poveikį dirvožemiui.

Azoto suboksido emisijai iš dirvožemio pastarojo kilmė didelės įtakos neturėjo. Taip pat kaip ir CO₂, emisijos padidėjimas buvo matyti tik porą savaičių po tręšimo, o vėliau jokių skirtumų nenustatyta.

Metano emisija iš dirvožemio visu tyrimų laikotarpiu buvo labai panaši taikant visas tiriamąsias priemones. Tik 2018 m. po pirmojo tręšimo emisija šiek tiek padidėjo, bet, tikėtina, kad tam daugiau įtakos turėjo ir meteorologinės sąlygos.

Pirmieji duomenys suteikia vilties

Tyrimais nustatyta, kad daugeliu atvejų ŠESD emisijoms įtakos turi dirvožemio drėgnis. Buvo pastebėta, kad metano emisija iš dirvožemio didėja, didėjant jo drėgniui, tačiau dirvožemio drėgniui pasiekus apie 15 proc., ji pradeda tendencingai mažėti. O štai CO₂ didėja didėjant dirvožemio drėgniui.

Taigi, pirmųjų dvejų metų tyrimų duomenys suteikia vilties, kad organinių trąšų naudojimas tik momentiškai ir nežymiai didina ŠESD emisijas, todėl, atsižvelgiant į kitas teigiamas jo savybes, tokias kaip organinės anglies didinimą dirvožemyje, mineralinių trąšų poreikio mažinimą ar kitas, galime šiuos biosubstratus laikyti perspektyvia žemės ūkio organine trąša.

Žinoma, tęsiami tyrimai, kuriais tikimasi papildyti žinias apie meteorologinių sąlygų įtaką ŠESD emisijoms, ilgalaikį tokių trąšų naudojimo poveikį augalams, dirvožemiui ir aplinkosaugai.