Mineralinėmis trąšomis nepavyks išlaikyti nepakitusios dirvožemio kokybės. Vienas iš efektyvių būdų papildyti jį organinėmis medžiagomis – perdirbti augalų liekanas lauke.

Organinių medžiagų skilimas – biologinis procesas. Jo greitis priklauso nuo dirvožemyje esančių mikroorganizmų (skaidytojų), dirvožemio fizikinių ir cheminių savybių bei skaidomų augalinių liekanų sudėties (šiaudų struktūros). Vykstant skaidymui išskiriamas anglies dioksidas (CO₂), energija, vanduo, maisto medžiagos, perdirbami organinės anglies junginiai ir susidaro sudėtingesnė organinė medžiaga – humusas. Jis padidina dirvožemio agregaciją ir stabilumą, užtikrina gebėjimą pritraukti ir išlaikyti maisto medžiagas, suteikia N, P ir kitų maisto medžiagų.

Mikroskopinių grybų poveikis augalų liekanoms skaidyti

Ne visi mikroorganizmai geba skaidyti celiuliozę, nes ji natūraliai yra netirpi. Mikroorganizmai, kurie pasižymi tik celiuliozę ardančių fermentų išskyrimu, negali jos suardyti, kadangi šiaudo sienelėje celiuliozę dengia kiti polimerai: hemiceliuliozė (ksilogliukanas, ksilanas ir mananas) ir antrinėje ląstelės sienelėje esantis ligninas. Tai padaro celiuliozę neprieinamą. Ligninas – sudėtingas polifenolinis junginys, jo konstrukcinė medžiaga reikalinga augalų struktūrai. Dirvožemyje esantiems mikroorganizmams ligninas yra didžiausias barjeras „prieiti“ prie šiaudo maisto medžiagų. Lignoceliuliozė – kitas sudėtingas angliavandenių junginys, kurį sudaro celiuliozė, hemiceliuliozė ir ligninas. Šiam junginiui suskaidyti reikia keleriopo fermentų komplekso. Kviečių šiaudą vidutiniškai sudaro: 11–26 proc. lignino, 32–45 – celiuliozės ir 20–45 proc. hemiceliuliozės, baltymų, vaško, druskos (K, Ca), netirpių pelenų (šlako), silicio.

Augalų liekanas efektyviai skaido mikroskopiniai grybai Trichoderma reesei BVO5, Trichoderma asperellum BVO6, Trichoderma longibrachiatum BVO7, kurie auga, skaido ir vystosi plačiame pH diapazone, t. y. tiek rūgštiniame, tiek šarminiame pH – todėl tampa patrauklūs naudoti praktikoje. Šie saprotrofai yra nereiklūs maisto aplinkai, t. y. neeikvoja dirvos išteklių, o savo poreikiams reikalingas maisto medžiagas ima iš augalų liekanų, o vėliau kaupia savo biomasėje. Ypatinga jų biologinė savybė yra augimo greitis, kuris 1,5 karto didesnis nei kitų mikroskopinių grybų, o tai ypač svarbu, kadangi augalų liekanų masę reikia suskaidyti per pakankamai trumpą laiką – liepos–spalio mėn. (vėliau, žemėjant temperatūrai, skaidymo greitis mažėja). Šių trijų mikroskopinių grybų mišinyje yra fermentų kompleksas, kuriuo augalinės liekanos visiškai „išlukštenamos“ suardant šiaudo lignino-celiuliozės- hemiceliuliozės sistemą.

Organinės anglies kiekis dirvožemyje

Atliekant augalų liekanų skaidymo efektyvumo bandymą, tyrimų pradžioje 2017 m. organinės anglies (C_-org) kiekis dirvožemyje sudarė 0,87 proc. Toks organinės anglies kiekis priskiriamas mažo humusingumo grupei. 2018 metais variante, kuriame buvo naudojami mikroskopiniai grybai, C_-org koncentracija buvo 0,07 proc. vnt. (santykiniais skaičiais tai būtų 8 proc.) didesnė nei 2017 metais. 2019 metais bandyme dirvožemio C-org svyravo nuo 0,92 iki 0,95 proc. Palyginus su bandymo įrengimo metais (2017 m.), nustatyta C_-org padidėjimo tendencija. Šis padidėjimas siekė 9,3 procento.

2020 metais bandyme dirvožemio C_-org svyravo 0,93–0,97 proc. ribose. Palyginus su bandymo įrengimo metais (2017 m.), nustatyta C_-org padidėjimo tendencija. Variante, kur buvo naudojami mikroskopiniai grybai, šis padidėjimas siekė 11,5 proc. 2021 metais bandyme dirvožemio C_-org svyravo 0,95–1,05 proc. ribose. Palyginti su bandymo įrengimo metais (2017 m.), nustatyta C_-org padidėjimo tendencija. Variante, kur buvo naudojami mikroskopiniai grybai, šis padidėjimas siekė 19,5 procento.

Dirvožemio C_-org ir N_-sum koncentracijos (C/N) ir kaupimosi pobūdis armenyje, taikant skirtingo augalų liekanų skaidymo technologijas bei mikroskopinius grybus, nulėmė skirtingą C/N santykį. Variante, kur buvo naudoti Trichoderma mikroskopiniai grybai, C/N santykis padidėjo 11,7 proc. Vadinasi, pakito ir mineralizacijos, ir humifikacijos procesų santykis pastarojo naudai.

Huminių ir fulvorūgščių santykis

Veikiant trąšoms, esmingai didėja humuso mineralizacija, ypač veikiant azoto trąšoms. Kiekvienas azoto vienetas papildomai mobilizuoja iki 1,2 vnt. azoto iš dirvožemio. Tačiau azotas, atsiradęs humuso mineralizacijos eigoje, kaip ir azotas iš mineralinių trąšų, pradeda geocheminę migraciją. Dėl šio reiškinio iš ariamojo sluoksnio prarandama apie 10–40 proc. azoto. Naudojant mineralines trąšas pakinta fulvo- ir huminių rūgščių santykis. Didelis humuso kiekis ir mažas huminių ir fulvorūgščių santykis (HR/FR) rodo, kad šis humusas nėra ilgalaikis ir tokiame dirvožemyje humifikacijos procesai yra silpni. Bandymo plote priešsėlių augalų liekanos kasmet buvo susmulkintos ir įterptos dirbant žemę. HR/FR santykis svyravo nuo 0,33 iki 0,68, t. y. buvo labai nedidelis. Vis dėlto analizių rezultatai atskleidė, kad šis santykis buvo vidutiniškai dukart didesnis nei kontroliniame variante.

Dirvožemio mineralinis azotas

Mėginiai mineraliniam azotui nustatyti imti iš 0–60 cm dirvožemio sluoksnio, rudenį – lapkričio, o pavasarį – kovo mėnesiais. 2017 m. rudenį paimtuose mėginiuose mineralinio azoto buvo 68,9 ir 86,4 kg/ha atitinkamai. Nustatyta, kad variante, kuriame naudota Trichoderma reesei BVO5, Trichoderma asperellum BVO6, Trichoderma longibrachiatum BVO7, mineralinio azoto buvo 25,4 proc. daugiau nei kontroliniame variante.

2018 m. pavasarį imtuose mėginiuose mineralinio azoto nustatyta 24,5 proc. daugiau arba per žiemą išsiplovė mažiau tame variante, kur naudoti Trichoderma reesei BVO5, Trichoderma asperellum BVO6, Trichoderma longibrachiatum BVO7. Tų pačių metų rudenį mineralinio azoto nustatyta 24,9 proc. daugiau nei kontroliniame variante.

2019 m. pavasarį imtuose mėginiuose mineralinio azoto nustatyta 24 proc. daugiau arba per žiemą išsiplovė mažiau tame variante, kur naudoti Trichoderma reesei BVO5, Trichoderma asperellum BVO6, Trichoderma longibrachiatum BVO7, palyginti su kontroliniu variantu. Rudenį imtuose mėginiuose mineralinio azoto buvo 24 proc. daugiau nei kontroliniame variante. 2020 m. pavasarį imtuose mėginiuose mineralinio azoto nustatyta 21,3 proc. daugiau arba per žiemą išsiplovė mažiau variante, kur naudoti Trichoderma reesei BVO5, Trichoderma asperellum BVO6, Trichoderma longibrachiatum BVO7, palyginti su kontroliniu variantu. Rudenį mineralinio azoto buvo 21,1 proc. daugiau nei kontroliniame variante.

2021 m. pavasarį imtuose mėginiuose mineralinio azoto nustatyta 19,4 proc. daugiau arba per žiemą išsiplovė mažiau variante, kur naudoti Trichoderma reesei BVO5, Trichoderma asperellum BVO6, Trichoderma longibrachiatum BVO7, palyginti su kontroliniu variantu. Rudenį mineralinio azoto buvo 18,7 proc. daugiau nei kontroliniame variante.

Anglies šaltiniai

Yra šešios pagrindinės anglies šaltinių grupės: angliavandeniai, karboksirūgštys, aminorūgštys, polimerai, aminai ir kiti anglies šaltiniai. Angliavandenių reikšmė organizmuose – energijos šaltinis, būtina gyvųjų organizmų medžiaga. Karboksilinių rūgščių pokyčiai labiausiai priklauso nuo sezoniškumo, augmenijos tipo, dirvožemio tipo bei gylio, jos taip pat įeina į huminių rūgščių struktūrą. Polimerinių anglies šaltinių reikšmė dirvožemiui – dirvožemio dalelių sukibimas didėja, daugėjant monosacharidinių ir polisacharidinių polimerų. Mikrobiniai polisacharidai yra vienas iš svarbiausių komponentų, kurie didina agregatų stabilumą. Aminorūgštys yra svarbus augalų azoto šaltinis, milijonai baltymų dalyvauja gyvybiniuose procesuose. Aminų didėjimas dirvožemyje reikalingas CO₂ emisijoms švelninti. Ši grupė yra pagrindinė gyvybės procesus valdančių veiksnių dalis, taip pat pagrindinis elementas aminorūgštyse ir baltymų membranose.

Per tyrimą nustatyta, kad variante, kur buvo naudoti mikroskopiniai grybai, bendrai anglies šaltinių buvo 16,2 proc. daugiau nei kontroliniame variante. Padidėjimas grupėse sudarė: angliavandenių – 8,8 proc., karboksirūgščių – 22,4, polimerų 22,2, aminorūgščių – 10,3, aminų –18,4, kitų anglies šaltinių – 25 procentais.

Prioritetinis augalų liekanų panaudojimo būdas – grąžinti jas į dirvožemį. Šis būdas padeda palaikyti dirvožemio charakteristikas (grąžinti būtinąsias maisto medžiagas, t. y. mikro- ir makroelementus), kurios yra būtinos mažinti dirvos eroziją ir gerinti derlingumo rodiklius. Augalų liekanos pasižymi puikia absorbcija, todėl prisideda prie dirvožemio drėgmės išlaikymo. Įterpti šiaudai gali pagerinti deguonies įsiskverbimą.