Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ALEKSANDRO STULGINSKIO UNIVERSITETAS
TVIRTINU: ………………………
ASU Prorektorius Romualdas Zemeckis
2016 m. lapkričio mėn. 7 d.
ŽEMĖS ŪKIO, MAISTO ŪKIO IR ŽUVININKYSTĖS MOKSLINIŲ TYRIMŲ IR
TAIKOMOSIOS VEIKLOS PROGRAMA
BIOLOGINIŲ PRIEDŲ ĮTAKA DIRVOŽEMIO DRĖGMĖS SULAIKYMUI LIETUVOS
KLIMATO KAITOS KONTEKSTE
2016 M. GALUTINĖ ATASKAITA
Tyrimo vadovas
Inga Adamonytė
Kaunas - Akademija
2016
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
2
Projekto vadovė:
Doc. dr. Inga Adamonytė,
Aleksandro Stulginskio universitetas, Vandens išteklių inžinerijos institutas
Mokslinio tyrimo vykdytojai:
Doc. dr. Vilda Grybauskienė,
Aleksandro Stulginskio universitetas, Vandens išteklių inžinerijos institutas
Dr. Egidijus Kasiulis,
Aleksandro Stulginskio universitetas, Vandens išteklių inžinerijos institutas
Doc. dr. Algis Kvaraciejus,
Aleksandro Stulginskio universitetas, Vandens išteklių inžinerijos institutas
Doc. dr. Laima Taparauskienė,
Aleksandro Stulginskio universitetas, Vandens išteklių inžinerijos institutas
Lekt. mag. Gitana Vyčienė,
Aleksandro Stulginskio universitetas, Vandens išteklių inžinerijos institutas
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
3
TURINYS
ĮVADAS ............................................................................................................................................................ 5
TERMINAI IR SANTRUMPOS ....................................................................................................................... 7
1. Tyrimų objektas, metodika, priemonės, medžiagos ir tyrimų organizavimas ................................................ 8
1.1. Tyrimų objektas ...................................................................................................................................... 8
1.2. Tyrimų metodika ..................................................................................................................................... 8
1.2.1. Drėgmės kiekio ir jos pokyčio laboratoriniai bandymai .................................................................. 8
1.2.2. Drėgmės kiekio ir jos pokyčio bei augimo intensyvumo lauko bandymai ...................................... 10
1.2.3. Dirvožemio drėgmės nustatymas .................................................................................................... 11
1.2.4. Dirvožemio tankio nustatymas ....................................................................................................... 11
1.2.5. Tiesioginis dirvožemio drėgmės nustatymas .................................................................................. 12
1.2.6. Gylio drėgmės matavimams parinkimas ........................................................................................ 13
1.3. Tyrimuose naudotos medžiagos, priemonės ir eksperimentų organizavimas ....................................... 14
1.3.1. Medžiaga - biologinė medžiaga šaknų mirkymui Agricol® ........................................................... 14
1.3.2. Tyrimų atlikimas ir organizavimas agroperlito poveikiui dirvos drėgmės sulaikymui .................. 14
1.3.3. Tyrimuose agroperlito poveikiui grunte drėgmės sulaikymui naudotos medžiagos ....................... 16
1.3.4. Tyrimams agroperlito ir vermikulito poveikiui dirvos drėgmės sulaikymui naudota įranga ir
priemonės ................................................................................................................................................. 17
1.3.5. Tyrimų atlikimas vermikulito įtakai drėgmės sulaikymui dirvožemyje nustatyti ............................ 18
1.3.6. Tyrimuose vermikulito poveikiui dirvožemio drėgmei nustatyti naudotos medžiagos ................... 18
2. Biologinių priedų apžvalga .......................................................................................................................... 19
2.1. Biologiniai priedai ir jų naudojimas dirvožemio drėgmei reguliuoti .................................................... 19
2.2. Hidrogelių naudojimas .......................................................................................................................... 23
2.3. Organinių priedų poveikio dirvos savybėms apžvalga .......................................................................... 28
3. Biologinių priedų kaina, kiekis bei naudojimo specifika žemės ūkio laukuose ....................................... 31
3.1. Gamintojai ir tiekėjai Lietuvos rinkai ................................................................................................... 31
3.2. Biologinių priedų kainos vertinimas ..................................................................................................... 32
3.3. Biologinių priedų kiekio ir investicijų į ploto vienetą pagrindimas ...................................................... 34
3.4. Perlito ir vermikulito naudojimo sričių ir rekomendacijų apžvalga ...................................................... 39
3.4.1. Perlito naudojimo sričių ir rekomendacijų apžvalga ................................................................... 39
3.4.2. Vermikulito naudojimo sričių ir rekomendacijų apžvalga ........................................................... 40
4. Biologinių priedų drėgmės sulaikymo, sukaupimo ir vandens atidavimo intensyvumo tyrimai svoriniu
termostatiniu būdu ............................................................................................................................................ 42
4.1. Drėgmės dirvoje su biologiniais priedais sulaikymo ir atidavimo dinamika nustatyta svoriniu
termostatiniu būdu lauke auginant svogūnus White Paris ........................................................................... 42
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
4
4.2. Drėgmės dirvoje su biologiniais priedais sulaikymo ir atidavimo dinamika nustatyta svoriniu
termostatiniu būdu lauke auginant baltagūžius gūžinius kopūstus Brassica oleracea ................................. 43
4.3. Drėgmės dirvoje su biologiniais priedais sulaikymo ir atidavimo dinamika nustatyta svoriniu
termostatiniu būdu lauke auginant egles (Pice Abies) .................................................................................. 45
4.4. Drėgmės dirvoje su biologiniais priedais sulaikymo ir atidavimo dinamika nustatyta svoriniu
termostatiniu būdu lauke auginant bulves Gloria ........................................................................................ 46
5. Biologinių priedų įtaką augimo intensyvumui ir drėgmės pokyčiui (tiesioginis eksperimentas) ............ 49
5.1. Tyrimų rezultatai biologinio priedo Agricol® įtaka paprastosios eglės (Pice Abies) sodinukams ........ 49
5.2. Tyrimo rezultatai biologinio priedo Agricol® įtaka bulvėms Gloria.................................................... 50
5.3. Biologinių priedų įtaka svogūnų White Paris augimo intensyvumui .................................................... 51
6. Drėgmės sulaikymo laipsnio naudojant priedus vertinimas (svoriniu termostatiniu būdu, imituojant
kritines temperatūrų sąlygas) ........................................................................................................................... 53
6.1. Drėgmės dirvožemyje sulaikymo tyrimai naudojant Stockosorb®, agroperlitą, vermikulitą ir
universalias hidrogranules laboratorijos sąlygomis ..................................................................................... 53
6.2. Agroperlito įtakos drėgmės sulaikymui dirvožemyje drėgmės pokyčių tyrimų rezultatai ............... 55
6.2.1. Dirvožemio drėgmės pokyčių tyrimų rezultatai (20 oC) ........................................................... 55
6.2.2. Dirvožemio drėgmės pokyčių analizė tyrimų rezultatų analizė (25 oC) ................................... 57
6.2.3. Dirvožemio drėgmės pokyčių tyrimų rezultatų analizė (30 oC) ................................................ 60
6.2.4. Tyrimo duomenų analizė vertinant suminį vandens išgaravimą .............................................. 61
6.3. Vermikulito įtakos drėgmės sulaikymui dirvožemyje drėgmės pokyčio tyrimų rezultatai ................... 64
6.3.1. Dirvožemio drėgmės pokyčių tyrimų rezultatai (20 oC) ........................................................... 64
6.3.2. Dirvožemio drėgmės pokyčių tyrimų rezultatai (30 oC) ................................................................. 65
6.4. Biologinių priedų įtaka dirvožemio sulaikymui bandinius džiovinant 20 oC temperatūroje
klimatinėje spintoje ...................................................................................................................................... 67
7. Praktinės rekomendacijos ir patarimai, biologinių priedų ir jų kiekių parinkimui, siekiant sureguliuoti
dirvožemio drėgmę ........................................................................................................................................... 69
IŠVADOS ........................................................................................................................................................ 73
PRIEDAI .......................................................................................................................................................... 81
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
5
ĮVADAS
Augalų produktyvumas priklauso nuo daugelio veiksnių: vietos dirvožemio savybių ir
klimato sąlygų, drėgmės režimo dirvožemyje, kritulių kiekio, anglies dioksido koncentracijos ore,
augalų rūšies ir veislės genetinių savybių, augimo stadijos, kenkėjų, ligų ir pan.
Kritulių kiekis augalų vegetacijos laikotarpiu pasiskirsto labai netolygiai. Pavienių metų
kritulių nukrypimas nuo normos (vidutinių daugiamečių) yra iki 40 proc., o mėnesių – net iki 60 proc.
Toks netolygumas yra labai nepalankus žemės ūkiui (Dirsė, 2001). Dėl nepalankių orų Lietuvoje
2000–2014 m. žemdirbių patirti nuostoliai siekia vidutiniškai apie 5 proc. bendrosios augalininkystės
produkcijos. Keičiantis klimatui reikšmingai dažnėja sausų periodų, todėl racionalus natūraliai
besikaupiančios dirvožemio drėgmės naudojimas gali būti priemone nepalankiam dirvožemio
drėgmės režimui reguliuoti. Dirvožemio drėgmės atsargos kaupiasi pavasario sniego tirpsmo ir lietaus
metu. Pagrindinės sąlygos, kurios lemia vandens atsargų buvimą augalų šaknų prieinamoje zonoje
yra dirvožemio granuliometrinė sudėtis, grunto absorbcinė geba, humusingumas, geologiniai
sluoksniai, žemėnauda, žemės dirbimo technologijos ir daugelis kompleksiškai susijusių veiksnių,
tokių kaip žemės paviršiaus nuolydis ir pan. Vandens ir oro režimas priklauso nuo dirvožemio
granuliometrinės sudėties, jo struktūringumo, tankio, armens sluoksnio storio ir kitų veiksnių.
Lietuvos dirvožemių humusingas sluoksnis artimas ariamajam sluoksniui ir yra apie 20–25 cm.
Humuso įtaka sunkios granuliometrinės sudėties dirvožemiui yra daugiareikšmė, su jo kiekiu susiję
ne tik drėgmės režimas, biologinis aktyvumas, sorbcijos imlumas, cheminės ir biologinės savybės,
augalų mitybos stabilumas, bet ir struktūros patvarumas, lemiantis fizinės brandos trukmę pavasarį ir
kitas agronominiu požiūriu svarbias savybes (Maikštėnienė ir kt., 2007).
Keičiantis klimatui, pastebimai didėja ekstremalių temperatūrų ir drėgmės deficito grėsmė.
Pagal HadCM3-A1B klimato kaitos scenarijų, Lietuvoje numatyta ateityje nemenkas dirvos drėgmės
sumažėjimas gegužės–rugpjūčio mėnesiais visoje Lietuvoje. Lyginant su 1971-2000 m., dirvožemio
drėgmė jau 2001-2030 m. sumažės 15-18 proc. Didžiausi pokyčiai tikėtini Vakarų Lietuvoje bei
Šiaurės Rytų dalyje, vidutinis pokytis visoje Lietuvos teritorijoje sudarys ‒ 15,9 proc.
Prognozuojama, kad labiausiai išdžius ant lengvų dirvodarinių uolienų (smėlių ir priesmėlių)
susiformavęs dirvožemio paviršinis sluoksnis. Manoma, kad XXI a. II pusėje 200 mm storio
dirvožemio sluoksnis jau aktyvios vegetacijos laikotarpio pradžioje pasižymės gerokai mažesniu nei
dabar drėgmės kiekiu (Stonevičius ir kt., 2008).
Kai kritulių kiekis aktyviosios augalų vegetacijos laikotarpiu sudaro 40-70 proc. normos,
konstatuojama labai stipri arba stipri sausra. Keičiantis klimatui, kylant oro temperatūrai, mažėjant
kritulių kiekiui ir dienų su lietumi šiltuoju metų laiku skaičiui, stebint nepalankaus dirvožemio
drėgmės režimo sukeliamas problemas, tenka ieškoti įvairių sprendimo variantų ir juos grįsti mokslo
tyrimų metodais. Produktyviąsias dirvožemio drėgmės atsargas, kurios pavasarį sudaro nuo 80 mm
(priesmėlio dirvožemiuose) iki 130 mm (molio dirvožemiuose), tausiai naudoti gali padėti įvairių
priedų naudojimas.
Alternatyvių priemonių ir įvairių metodų drėgmės sulaikymui žemės ūkyje svarba tik didėja
dėl klimato kaitos tendencijų ir vandens išteklių mažėjimo. Biologiniai priedai ‒ agroperlitas,
vermikulitas, universalios hidrogranulės, Agricol® ir hidrogelis Stockosorb®, pasižymi vandens
absorbcinėmis savybėmis, jie gali savyje sulaikyti ar sukaupti daugiau vandens nei patys sveria, tai
gali būti 400-1500 g vandens 1 sauso priedo gramui, ir sausuoju laikotarpiu lėtai atiduodami savo
masėje sukauptas vandens atsargas gali papildyti būtinąsias vandens atsargas dirvožemyje.
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
6
Darbo tikslas – ištirti biologinių priedų įtaką dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos
klimato sąlygomis.
Tikslui pasiekti, iškelti uždaviniai:
1. Apžvelgti biologinius priedus skirtus Lietuvos rinkai.
2. Įvertinti biologinių priedų kainą ir kiekį, bei naudojimo specifiką žemės ūkio laukuose.
3. Svoriniu termostatiniu būdu nustatyti biologinių priedų drėgmės sulaikymo, sukaupimo
ir vandens atidavimo intensyvumą.
4. Tiesioginio eksperimento metu nustatyti biologinių priedų įtaką (ne mažiau kaip 3
kultūrų) augimo intensyvumui ir reakciją į drėgmės pokytį.
5. Svoriniu termostatiniu būdu (imituotomis kritinių temperatūrų sąlygomis) įvertinti
drėgmės sulaikymo laipsnį prieduose klimato kaitos kontekste.
6. Praktinės rekomendacijos ir patarimai biologinių priedų naudojimui ir jų kiekiams,
siekiant sureguliuoti dirvožemio drėgmę.
.
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
7
TERMINAI IR SANTRUMPOS
Hidrogelis (kartais vadinamas akvageliu) ‒ vandenyje netirpių polimero grandinių tinklas,
kurio tarpai užpildyti vandeniu.
Mulčias – natūralios organinės ir sintetinės medžiagos, naudojamos dirvos paviršiui dengti,
siekiant išsaugoti drėgmę, palaikyti šilumą, padidinti derlingumą, sustabdyti piktžolių augimą,
mažinti eroziją arba dėl estetinių priežasčių.
Dirvožemio drėgmė –vandens kiekis dirvožemyje, išreikštas absoliučiai sauso dirvožemio
masės bei tūrio procentais.
Agroperlitas (arba perlitas) – termiškai išplėstos vulkaninės uolienos ir turi daug porų bei
kapiliarų, pH neutralus, nedegus, jam įtakos neturi ir jo neskaido rūgštys, bazės, bakterijos arba
saulės šviesa.
Vermikulitas (arba agrovermikulitas) – neorganinis priedas, inertiškas ir sterilus, šarminis
(neutralizuotas durpėmis), ventiliavimo charakteristikos, turi aukštą vandens sulaikymo gebą.
Universalios hidrogranulės – augimo stimuliatorius, skatinantis šaknų augimą ir lapijos
vystymąsi. Vandenį sugeriantys polimerai didina dirvos sugebėjimą fiksuoti vandenį ir trąšas.
Hidrogelis – Stockosorb® – biologinis priedas visų tipų augalams, mažinantis drėkinimo ir
tręšimo dažnį, sustiprinantis šaknų augimą, užtikrinantis augalo išlikimą pasodinus, turi ilgalaikį
efektą, padidina augalui prieinamo vandens kiekį.
Agricol® – natūrali, biologinė, koloidinė medžiaga (žele šaknų mirkymui), gaminama iš
rudųjų jūros dumblių.
Vandentalpa (Wp) – visos dirvožemyje esančios poros užpildytos vandens.
Lauko drėgmės imlumas (Wl) (mažiausias lauko drėgmės imlumas) – likęs dirvožemyje
vandens kiekis, kai iš jo nuteka gravitacinis vanduo. Viršutinė optimalios drėgmės augalams riba.
Kapiliarų nutrūkimo drėgmė (Wk), kuriai esant nutrūksta vandens pakilimas kapiliarais
iki garavimo paviršiaus (augalams trūksta drėgmės).
Vytimo drėgmė (Wv) – toks drėgmės kiekis, kai augalai nuvysta (prarandamas turgoras), jie
nebeatsigauna net vandens garų prisotintoje aplinkoje.
Maksimali hidroskopinė drėgmė (Wh) – tai drėgmės kiekis, kurį sausas dirvožemis gali
absorbuoti iš vandens garų prisotintos aplinkos. Ji neprieinama augalams, jos tankis ir šilumos
imlumas didesnis, joje netirpsta druskos.
Vandentalpa (Wp) – visos dirvožemyje esančios poros užpildytos vandens.
Lauko drėgmės imlumas (Wl) (kartais vadinamas mažiausiu lauko drėgmės imlumu) – likęs
dirvožemyje vandens kiekis, kai iš jo nuteka gravitacinis vanduo. Viršutinė optimalios drėgmės
augalams riba.
http://lt.wikipedia.org/wiki/Polimerashttp://lt.wikipedia.org/wiki/Dirvahttp://lt.wikipedia.org/wiki/Pikt%C5%BEol%C4%97http://lt.wikipedia.org/wiki/Erozija
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
8
1. Tyrimų objektas, metodika, priemonės, medžiagos ir tyrimų organizavimas 1.1. Tyrimų objektas
Tiriant biologinių priedų įtaką dirvožemio drėgmės sulaikymui naudojami drėgmės režimo
natūriniai tyrimai, kurie atliekami lauko sąlygomis su skirtingomis žemės ūkio kultūromis, taip pat
atliekami laboratoriniai bandymai įterpiant įvairias organinių priedų normas.
Tyrimo objektas ‒ šiuo metu Lietuvos rinkoje egzistuojantys biologiniai priedai: tyrimai
vykdomi atliekant mokslinės literatūros studijas, vykdant natūrinius tyrimus naudojant agroperlitą,
vermikulitą, universalias hidrogranules, hidrogelį Stockosorb®, priedą Acricol®. Kaip papildoma
priemonė naudotas ežerinės kilmės dumblas ˗ sapropelis. Visi priedai, remiantis gamintojų
rekomendacijomis, sumaišomi su mineralinio dirvožemio mišiniu skirtingais santykiais. Dalis tyrimų
atlikta lauko sąlygomis, galutiniai rezultatai pateikiami atlikus visą bandymų kompleksą ir
išanalizavus rezultatus.
1.2. Tyrimų metodika
1.2.1. Drėgmės kiekio ir jos pokyčio laboratoriniai bandymai
Vegetaciniai tyrimai atliekami kontroliuojamose sąlygose, siekiant ištirti skirtumus tarp
bandymo variantų: lauko sąlygomis ir laboratorijoje.
Dirvožemio drėgnis (SWC) apskaičiuotas pagal formulę (Fenta et al., 2012):
𝑆𝑊𝐶 (𝑝𝑟𝑜𝑐. ) = [(𝑚𝑝 − 𝑚𝑠 ) · 𝑚𝑠−1 ] · 100, (1.1.)
čia mp ‒ pradinė dirvožemio mėginio masė;
ms ‒ sauso dirvožemio mėginio masė.
Tyrimas vykdytas dviem etapais: pirmuoju etapu tyrimas vykdytas laboratorijos sąlygomis
(1.1. pav.), antruoju – pasinaudota klimatine spinta, esančia Vandens išteklių inžinerijos instituto
tyrimų laboratorijoje (1.2. pav.). Svėrimas stabdomas, kai dirvožemio drėgmės pokytis
nebefiksuojamas.
Drėgmės sulaikymo dirvožemyje tyrimuose naudoti įvairūs biologiniai priedai ‒ Agricol®,
hidrogranulės Stockosorb®, agroperlitas ir vermikulitas bei įvairių proporcijų gruntų mišiniai su
universaliu durpių substratu ir ežerinės kilmės dumblu ‒ sapropeliu. Eksperimentinis tyrimas
atliekamas sudarant bandinių grupes pagal įterpto priedo kiekius ir eksperimento atlikimo
temperatūrą.
Temperatūra eksperimento metu parinkta remiantis daugiamečiais stebėjimo duomenimis
dažniausiai pasitaikančiomis nepalankiomis drėgmės režimo sąlygomis, t. y. 1 mėn. (liepos) vidutinė
paros temperatūra ‒ 20 oC, antrasis eksperimento variantas– 25 oC, trečiasis – 30 oC.
Norint nustatyti biologinių priedų įtaką, tiriamas drėgmės pokytis, taikant suminio
išgaravimo skaičiavimo metodiką, pagal Dirsės (1995) formulę nustatomas suminis išgaravimas.
Vandens išgaravimo dydis apskaičiuojamas pagal formulę:
E = H + m (A1-A2) - N, mm, (1.2.)
čia E – suminis išgaravimas, mm;
H – krituliai, mm;
m – liejimo norma, cm3;
A1 – A2 garintuvo masė tyrimo pradžioje ir pabaigoje;
N – prasisunkęs pro dirvožemio monolitą ir ištekėjęs vandens kiekis, mm.
1.1. pav. Dirvožemio drėgmės pokyčio tyrimai laboratorijoje naudojant skirtingus biologinius
priedus
1.2. pav. Dirvožemio drėgmės pokyčio tyrimas klimatinėje spintoje
Taip pat atliktas tyrimas pasinaudojant klimatine spinta, kurioje temperatūra visas 24 val.
tolygi (20 °C, 25°C, 30°C). Klimatinėje spintoje temperatūra palaikoma termostatų ir ventiliatorių
pagalba (1.2. pav.).
Tyrimo metu buvo vertinami biologinių priedų vandens sulaikymo dirvožemyje parametrai.
Biologiniai priedai, laikantis gamintojų rekomendacijų, buvo sumaišyti su mineralinio dirvožemio
mišiniu ir išpilstyti į vienodo dydžio indus. Drėgmės perteklius prisotinimo etape surenkamas.
Laboratorijos sąlygomis dirvožemio drėgmės kiekis nustatomas svoriniu metodu (1.1. pav.). Tyrimo
pradžioje organinis gruntas sumaišytas su biologiniais priedais ir pasvertas jam dar esant sausam.
Vėliau, indeliai prisotinti vandeniu iki maksimalaus vandens imlumo, ir sverti kiekvieną dieną tuo
pačiu laiku. Kiekvienas matavimas atliktas pakartojant tris kartus. Svėrimas nutraukiamas, kai
dirvožemio drėgmės pokytis nebefiksuojamas.
Drėkinimas atliekamas vieną kartą – eksperimento pradžioje, vėliau drėkinimo norma lygi
‒ 0 ml. Stebimas vandens nuotėkis N ml, kuris tikėtina bus 0 ml, todėl daroma prielaida, kad
išgaravimas laboratorijos sąlygomis yra svorių skirtumas stebėjimo pradžioje ir pabaigoje.
Laboratorinėmis sąlygomis vykdant bandymą drėkinimo norma priimta ‒ 200 ml.
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
10
1.2.2. Drėgmės kiekio ir jos pokyčio bei augimo intensyvumo lauko bandymai
Žemės ūkio kultūros (baltagūžiai gūžiniai
kopūstai Brassica oleracea ir valgomieji svogūnai
Allium cepa (veislė White Paris)) buvo auginti 2015
m. ir 2016 m. vasarą Aleksandro Stulginskio
universiteto tyrimų lauke, siekiant išsiaiškinti
biologinių priedų įtaką drėgmės kiekiui ir jo pokytį
dirvožemyje atliekant auginimo eksperimentus.
Lauko eksperimento bandymo laukelių schema (10
laukelių po 2,5 x 2,5 m) pateikta 1.3. pav. Bandymų
lauko dirvožemis yra karbonatingas, giliau glėjiškas
išplautžemis, pagal mechaninę sudėtį – lengvas
priemolis ant sunkaus priemolio. Dirvožemio
drėgmę sulaikančių priedų efektyvumas buvo tirtas
ant dirvožemio paviršiaus paskleidžiant skirtingo
storio (1 cm arba 4 proc., 2 cm arba 8 proc., 4 cm
arba 16 proc.) perlito arba vermikulito sluoksnį.
Tuose bandymų laukeliuose, kur drėgmę
sulaikančių priedų buvo paskleista storiausiai, t. y.
po 4 cm, plotas buvo dvigubai didesnis (1–2 ir 4–5
laukeliai). Perlitu padengti bandymų laukeliai nuo
vermikulitu padengtų laukelių buvo atskirti dvigubu
kontrolės laukeliu (3–8 laukeliai), kur dirvožemio
drėgmę sulaikantys priedai nebuvo naudoti.
Antras bandymų laukas buvo įrengtas
nustatyti biologinio priedo Agricol® įtakai
paprastosios eglės (Pice Abies) sodinukams.
Bandymų lauko dirvožemis yra karbonatingas,
giliau glėjiškas išplautžemis, pagal mechaninę
sudėtį – lengvas priemolis ant sunkaus priemolio.
Bandymo lauke įrengtas molinis vamzdžių drenažas,
drenavimo gylis ˗ 1,1 m, atstumas tarp vamzdžių 16
m.
1.3. pav. Lauko bandymų schema
Tyrimo metu buvo stebima, kokią įtaką biologinis preparatas Agricol® turi paprastosios eglės
sodinukams. Eglės sodinukai buvo sodinami eilutėmis, laikantis 14 cm tarpų tarp eilučių. Vieno
kvadratinio metro plotas buvo užsodinamas 70-75 vnt. sodinukų. Sodinukų išdėstymas laukelyje
pateikiamas 1.4. paveiksle. Lysvėje auginama 5 eilutės, atstumai tarp eilučių – 14 cm. Atstumai tarp
lysvių – 25 cm.
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
11
1.4. pav. Paprastosios eglės (Pice Abies) sodinukų išdėstymas laukeliuose ir Agricol® tirpalo
ruošinys šaknų mirkymui
Prieš sodinimą pavasarį eglės sodinukų šaknys buvo mirkomos skirtingo koncentrato
Agricol® tirpale. Buvo parinktas skirtingos koncentracijos tirpalas (0,5, 1,0 ir 1,5 proc.). Visi
sodinukai buvo drėkinami kintama drėkinimo norma nuo 150 – 250 m3·ha-1.
Sodinukai vegetacijos metu buvo tręšiami spygliuočių trąšomis, taikant 0,2-0,5 kg·10 m-2
normą. Tręšimas atliktas praėjus 2 savaitėm po pasodinimo bei liepos mėnesį. Drėgmės atsargos
palaikomos liejimais, palaikant dirvos drėgmę 80˗100 proc. ribose.
Bandymų laukai, lizimetruose su įrengtu moliniu drenažu, buvo užsodinti Gloria veislės
bulvėmis. Tyrimo metu buvo siekta išsiaiškinti kokią įtaką dirvožemio drėgmės režimui turi
biologinis preparatas Agricol®. Preparatas tolygiai pabertas dirvos paviršiuje 10 g·m-2 ir frezavimo
būdu įterptas. Bulvės bandymų laukelyje užsodintos gamybiniu būdu laikantis 70 cm atstumo tarp
vagų ir 30 cm atstumo tarp sodinamosios medžiagos.
1.2.3. Dirvožemio drėgmės nustatymas
Dirvožemio drėgmė parodo dirvožemyje susikaupusį vandens kiekį (išreiškiama proc. nuo
absoliučios dirvožemio masės). Augalų šaknims ne visa drėgmė, susikaupusi dirvožemyje, vienodai
prieinama. Dirvožemio drėgmė yra sorbuotoji arba surištoji ‒ augalams neprieinama, bei laisvoji
(skysta) ‒ augalams prieinama (neskaitant vytimo drėgmės, neprieinamos augalams), kurią įprasta
vadinti produktyviąja drėgme. Tiksliausias drėgmės įvertinimo metodas yra svorinis metodas.
Dirvožemio mėginiai imami pasluoksniui kas 10 cm iki 50 cm gylio. Iš skirtingo dirvožemio
sluoksnio paimtas mėginys, nuo apatinės grąžto dalies patalpinamas biukselius po 50-60 g. Biukseliai
sandariai uždaromi ir prieš džiovinimą pasveriami elektroninėmis svarstyklėmis, po to biukseliai
atidaromi ir parą džiovinami termostate prie 105 oC iki orasausės masės, tada pasveriami. Dirvožemio
tyrimai atliekami ASU Vandens išteklių inžinerijos instituto laboratorijoje.
Didžiausi drėgmės pokyčiai vyksta paviršiniame dirvos sluoksnyje dėl spartesnės vandens
dinamikos procesų (lemiamų klimatinių sąlygų bei dirvožemio savybių, tokių kaip kapiliarinės,
absorbcinės jėgos ir kt.), giliau esantys sluoksniai reaguoja tik į ilgalaikes tendencijas (ilgesnį
laikotarpį be kritulių, aukštesnę temperatūrą ir pan.) dėl vandens infiltracijos arba vandens judėjimo
kapiliarais link dirvos paviršiaus, t. p. suminio išgaravimo.
1.2.4. Dirvožemio tankio nustatymas
Dirvožemio kietosios fazės tankiu yra absoliučiai sauso dirvožemio kietosios fazės
(nepakitusios sudėties) tūrio vieneto masė išreikšta gramais 1 cm3, kurios dydis priklauso nuo
mechaninės ir agregatinės sudėties, susiskaidymo ir poringumo ir nusako dirvos tankumo laipsnį.
Nepakitusios sudėties tūrio masės nustatymas leidžia įvertinti absoliutų sukauptą vandens
kiekį dirvožemyje, poringumą, aeraciją bei maitinimosi elementus išreikštus tūrio vienetais.
Dirvožemio tankis nustatomas Kačinskio cilindrų metodu, bandiniai imami specialiais cilindrais
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
12
(skersmuo 55 mm, aukštis 40 mm). Tankis nustatytas Kačinskio metodu, apskaičiuotas pagal formulę
(Maikštėnienė ir kt., 2007):
St= (B - A)·V-1, (1.3.) čia St – dirvožemio tankis, g cm
-3;
B – cilindro su absoliučiai sausu dirvožemiu masė, g;
A – tuščio cilindro masė, g;
V – pilno cilindro tūris, cm3.
1.2.5. Tiesioginis dirvožemio drėgmės nustatymas
Drėgmės matavimo prietaisas (matuoklis/jutiklis) yra priemonė, suteikianti informacijos
apie drėgmės kiekį konkrečiame dirvožemyje tam tikru laiko momentu.
Standartinį dirvožemio drėgmės nustatymo būdą sudaro fizinis dirvožemio ėminių
paėmimas bei jų svėrimas prieš ir po džiovinimo, jie imami dirvožemio grąžtais. Dirvožemio
ėminiams naudoti grąžtai, kurie dirvožemio struktūros nesuardoa, tokiu būdu nustatomas ne tik
dirvožemio drėgmės kiekis, bet ir dirvožemio tankis (1.5. pav.).
1.5. pav. Grąžtas dirvožemio ėminiams imti ir dirvožemiui talpinti skirti indeliai
Drėgmės kiekis, išgaravęs džiovinimo metu, parodo dirvožemio drėgnumą ėminio paėmimo
momentu, tai yra vienintelis tiesioginis dirvožemio drėgmės nustatymo metodas, kuris dėl tiesioginio
dirvožemio pavyzdžių svėrimo vadinamas svoriniu (gravimetriniu), o Lietuvoje dažniausiai vadinamas
termostatiniu metodu. Naudojant šį metodą, dirvožemio drėgmė išreiškiama gravimetriniu drėgmės
kiekiu θg, tai bedimensis dydis (išgaravusios drėgmės kiekio ir tiriamojo dirvožemio ėminio tūrio
santykis (naudojama matavimo vienetai m-3·m-3). Išreiškiant dirvožemio drėgmę masės vienetais θv,
gravimetrinis drėgmės kiekis θg dauginamas iš dirvožemio tankio ir dalinamas iš vandens tankio.
Pagrindinė problema, kylanti nustatant dirvožemio drėgmę θv šiuo būdu, yra dirvožemio tankis.
Nustatant dirvožemio drėgmę gravimetriniu (termostatiniu) metodu, labai svarbus tikslumas, kurį
užtikrina atitinkamas pakartojimų skaičius (įvertinamas pagal standartinį vidurkio nuokrypį).
Tikslumas nustatant dirvožemio drėgmę gravimetriniu metodu turi būti 0,01 g, kai dirvožemio
ėminys sveria apie 100 g.
Norint dirvožemio drėgnumą nustatyti ne mažesniu tikslumu nei 0,001 m-3·m-3, dirvožemio
ėminiai sverti iškart tik juos paėmus arba patalpinti į sandarias talpas (dirvožeminius indelius) (1.5.
pav.), polietileno maišelius su sandarinimo juostele, taip pat reikia laikytis tinkamos ėmimo ėminio ir
transportavimo praktikos. Dirvožemio drėgmės nustatymo tikslumas priklauso ir nuo ėminio dydžio –
nuokrypis didėja mažėjant ėminio tūriui, todėl tiesioginiams dirvožemio drėgmės nustatymo tyrimams
imti apie 50 g mėginiai. Pasirinktas minimalus ėminio tūris pagal dirvožemio savybes.
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
13
1.6. pav. Lauko tyrimų organigrama
1.2.6. Gylio drėgmės matavimams parinkimas
Optimaliam dirvožemio drėgmės augalų šaknų gylyje įvertinimui būtina įvertinti augalų šaknų
įsiskverbimo į gruntą gylį. Pagal šaknų sistemos įsiskverbimo gylį pasirenkami eksperimentinio tyrimo
gyliai.
Augalų šaknų sistema gali būti labai įvairi, gilyn šaknys gali įsiskverbti iki 2–3 m gylio, nors
pagrindinė jų masė būna armens sluoksnyje. 40 proc. vandens yra sunaudojama paviršiniame
sluoksnyje, kuris sudaro 1/4 šaknų gylio, 30 proc., 20 proc. ir 10 proc. atitinkamai kas 1/4 šankų ilgio
einant gilyn (1.7. pav.).
1.7. pav. Augalų vandens įsisavinimas proc. pagal augalų šaknų įsiskverbimo gylį
Apibendrintos drėgmės tyrimo ėminių įrengimo gylio rekomendacijos pagal augalų rūšį
pateiktos 1.1. lentelėje.
1.1. lentelė. Rekomenduojamas drėgmės matavimo gylis (ėminio gylis) Augalas Matavimo
gylis, cm
Augalas Matavimo
gylis, cm
Augalas Matavimo
gylis, cm
Bulvės 20-25 Braškės 15 Dobilai 25
Kopūstai 30 Obelys 50 Ganyklos 20-40
Morkos 30 Miežiai 45 Javai 45
Pomidorai 45 Žirniai 45 Kukurūzai 45
Pupos 25-45 Svogūnai 30 Kviečiai 30-45
Gylio drėgmės matavimams parinkimas
Divožemio tankio nustatymas
Drėgmės kiekio ir jos pokyčio laboratoriniai tyrimai
Dirvožemio drėgmės nustatymas
Tiesioginis dirvožemio drėgmės nustatymas
Eksperimentinių tyrimų atrankos patikimumo vertinimas
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
14
1.3. Tyrimuose naudotos medžiagos, priemonės ir eksperimentų organizavimas
1.3.1. Medžiaga - biologinė medžiaga šaknų mirkymui Agricol®
Natūrali, biologinė, koloidinė medžiaga (žele šaknų mirkymui), gaminama iš rudųjų jūros
dumblių. Sudėtyje esanti rūgštis yra artima dirvožemio humusinei rūgščiai. Naudojama žemės ūkyje,
miškininkystėje, daržininkystėje ir aplinkos tvarkyme. Agricol® pasižymi daugkartiniu drėgmės
kaupimu ir atidavimu. Mažas kiekis Agricol® sugeria pakankamai daug drėgmės, kurią atiduoda
augalui.
Priedo Agricol® paskirtis
Saugoti viršutinį dirvos sluoksnį nuo vandens ir vėjo erozijos;
Reguliuoti drėgmės režimą dirvožemyje;
Saugoti sumedėjusių augalų šaknis nuo išdžiūvimo;
Skatinti augalų prigijimą po persodinimo;
Saugoti nuo ,,buferinio” druskų efekto;
Sukurti palankias sąlygas mikorizei;
Naudojimo normos
Dirvos viršutinio sluoksnio erozijai sumažinti – 5–10 g·m-² (50 – 100 g·10 m-²). Naudojant purškiamas priemones 0,25–0,5 proc. koncentracija (250-500 g·100-1 l vandens),
ryšulio tipo sodinukams – 0,5–0,75 proc. (500 – 750 g·100-1 l vandens). Sėklų dygimo skatinimui – 2 – 4 g·m-² (20 – 40 g·10-1 m²). Sumedėjusių augalų šaknų apsaugai – 0,5 kg·100-1 l. Šio kiekio užtenka 10 000 eglės sodmenų. Daigų prigijimui gerinti ir apsaugoti nuo ,,buferinio” druskų efekto – 0,5 – 1,5 kg·100-1 l. Sukurti palankias sąlygas mikorizės procesui – 0,5 kg·100-1 l. Reguliuoti drėgmės režimą dirvožemyje – 10 g·m-² (100 g·10-1 m²).
1.8. pav. Biologinis preparatas Agricol® (priedas gaminamas Vokietijoje)
Preparatas Agricol® miltelių forma, pakuotės po 10 g, 1 kg, 25 kg, veiklioji medžiaga ˗
cheminė formulė 80 proc. (C6H7NaO6). Produkto savininkas ˗ Stähler International GmbH & Co. KG
St. Peter Hauptstrass 40 Graz, Austrija.
1.3.2. Tyrimų atlikimas ir organizavimas agroperlito poveikiui dirvos drėgmės sulaikymui
Eksperimentinis tyrimas atliekamas sudarant bandinių grupes (1.2. lentelė) pagal įterpto
priedo kiekius ir eksperimento atlikimo temperatūrą.
1.2. lentelė. Tyrimų vykdymo grupės esant 20, 25 ar 30 oC (grupės A1, B1, C1)
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
15
Eil. Nr. Bandymo Nr. Eksperimento bandinio aprašas
Grupė su agroperlitu
1 0-1 100 proc. agroperlito
0 proc. grunto 2 0-2
3 0-3
4 1-1 50 proc. agroperlito
50 proc. grunto (substratas) 5 1-2
6 1-3
7 2-1 25 proc. agroperlito
75 proc. grunto (substratas) 8 2-2
9 2-3
10 3-1 75 proc. agroperlito
25 proc. grunto (substratas) 11 3-2
12 3-3
13 4-1 100 proc. grunto (substratas)
14 4-2
15 4-3
16 5-1 50 proc. grunto (dumblas)
50 proc. grunto (substratas) 17 5-2
18 5-3
19 6-1 100 proc. grunto (dumblas)
20 6-2
21 6-3
22 7-1 25 proc. agroperlito
75 proc. grunto (dumblas + substratas) 23 7-2
24 7-3
1.9. pav. Tyrimų atlikimo eksperimente su agroperlitu matrica, čia n yra 1, 2, 3, …, n ‒ bandinio
pakartojimai
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
16
1.10. pav. Eksperimentinių tyrimų organigrama
1.3.3. Tyrimuose agroperlito poveikiui grunte drėgmės sulaikymui naudotos medžiagos
Gruntas (1.11. pav. a) ˗ universalus substratas skirtas įvairių daržovių ir gėlių daigams auginti,
dirvožemiui pagerinti. Pagamintas iš ekologiškai švarių durpių, pagerintų maistiniais priedais ir
mikroelementais. Durpių frakcija 0–20 arba 0–40 mm (vidutinė).
Ežerinės kilmės dumblas – sapropelis, tai natūrali ekologiška koloidinės struktūros (drebučių
pavidalo) organinė medžiaga, susiformavusi per tūkstantmečius ežero dugne iš vandens gyvūnijos ir
augalijos liekanų. Sapropelis panašus į dumblą, bet nuo dumblo jis skiriasi savo fizikochemine
struktūra bei ypatinga vertingų medžiagų kompozicija.
Agroperlitas – EP200 natūralus smėlis su didelėmis poromis, sterilus, neutralaus pH, labai
lengvas, ventiliuoja dirvožemį ir sulaiko vandenį (iki 50 proc. tūrio) (1.3. ir 1.4. lentelės). Agroperlitas
tai termiškai išplėstos vulkaninės uolienos, jis turi daug porų bei kapiliarų, neutralus, nedegus, jam
įtakos neturi ir jo neskaido rūgštys, bazės, bakterijos arba saulės šviesa. Agroperlitas sumažina druskų
koncentraciją, o taip pat skatina ilgalaikį daugelio trąšų poveikį (Perlitas..., 2016).
1.3. lentelė. Agroperlito charakteristikos (Agroperlitas..., 2016) Agroperlitas apie 0,3-0,6 mm Ø vandens sulaikymui, ventiliavimui
– sausas: 80-100 kg·m-3
– drėgnas: 400-600 kg·m-3
pH vertė: 6-7
λL 0,04W·mK-1
Vandens sugeriamumas: apie 50 proc. pagal tūrį
SiO2 65-80 proc.
AIO3 12-16 proc.
Na2 3-5 proc.
K2O 0-2 proc.
CaO 0-2 proc.
Fe2O3 1-3 proc.
MgO 0-1 proc. Sterilus – bekvapis – baltas – atsparus puvimui, rūgštims, bazėms,
bakterijoms ir ugniai.
Durpių frakcija 0–20 arba 0–40 mm (vidutinė).
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
17
1.4. lentelė. Agroperlito pralaidumas (Agroperlitas..., 2016) Vandens paleidimas prie +20 oC temperatūros, 50-60 proc. santykinio drėgnumo
Sluoksnio gylis cm 10 cm
Reikalingos medžiagos
Vandens rezervuaras
Garavimo trukmė
40 l·m-2
20 l·m-2
816 val., 36 d.
100 l·m-2
50 l·m-2
3480 val., 145 d.
1.5. lentelė. Durpių substrato kokybiniai rodikliai (Durpių..., 2016) Kokybės rodikliai
pH (H2O) Maisto medžiagų, mg·l-1 Mikroelementai Elektrinis laidumas mS·cm-1
N P2O5 K2O
5,5 – 6,5 140 - 250 160 - 300 180 - 400 (Fe, Mn, Cu, B, Zn...) 1,0 – 1,5
1.3.4. Tyrimams agroperlito ir vermikulito poveikiui dirvos drėgmės sulaikymui naudota įranga ir
priemonės
Bendras tiriamojo grunto mišinio kiekis visuose bandiniuose (1.11. pav. d) – 1 l. Tūriui
nustatyti naudotas 1 l talpos plastikinis laboratorinis indas. Tyrimuose naudotas universalus substratas,
1 l talpos plastikiniai vazonėliai su nuotėkiui surinkti indu (DR22,5x17,5cm), laboratorinė spinta
SNOL 200/200 LSN 11 (6.12. pav. c). Ekonomiška žemos temperatūros laboratorinė spinta skirta
šiluminius bandymus atlikti iki 200 oC temperatūros. Bandiniai sverti sukalibruotomis laboratorijos
svarstyklėmis KERN 572 (0,01 g tikslumo).
a) b)
c) d)
1.11. pav. Laboratorinio bandymo įranga ir medžiagos: a – universalus durpių substratas; b –
laboratorinės svarstyklės; c – laboratorinė spinta; d – bandiniai (Autorių nuotraukos, 2016)
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
18
1.3.5. Tyrimų atlikimas vermikulito įtakai drėgmės sulaikymui dirvožemyje nustatyti
Eksperimentinis tyrimas atliktas sudarant bandinių grupes (1.6. lentelė) pagal įterpto
vermikulito kiekius ir eksperimento atlikimo temperatūrą.
1.6. lentelė. Tyrimų vykdymo grupės esant 20 ir 30 oC eksperimento temperatūrai Mėginio mišinio sudėtis Mėginio
grupės Nr.
Mėginio Nr.
Biologinis priedas (dumblas) 100 proc. 1 1-1
1-2
1-3
Mineralinis priedas (vermikulitas) 100 proc. 2 2-1
2-2
2-3
Gruntas (substratas) 25 proc.
Mineralinis priedas (vermikulitas) 75 proc.
3 3-1
3-2
3-3
Gruntas (substratas) 50 proc.
Mineralinis priedas (vermikulitas) 50 proc.
4 4-1
4-2
4-3
Gruntas (substratas) 75 proc.
Mineralinis priedas (vermikulitas) 25 proc.
5 5-1
5-2
5-3
Gruntas (substrato ir dumblo mišinys 50:50) 75 proc.
Mineralinis priedas (vermikulitas) 25 proc.
6 6-1
6-2
6-3
Gruntas (substratas) 100 proc. 7 7-1
7-2
7-3
Gruntas (substratas) 50 proc.
Gruntas (dumblas) 50 proc.
8 8-1
8-2
8-3
1.3.6. Tyrimuose vermikulito poveikiui dirvožemio drėgmei nustatyti naudotos medžiagos Tyrime naudotos medžiagos:
Gruntas – universalus substratas (aprašymas pateiktas 1.3.3. skyriuje).
Vermikulitas, 3-5 mm frakcijos dydžio (vidutinio stambumo) granulės. Gamintojas – UAB „REC BALTICVENT“ Švedija.
Dumblas ˗ sapropelis, išgautas iš Malmažos ežero (2014 – 2016 m.) Prieš vykdant tyrimus buvo nustatytas tyrime naudoto biologinio priedo dumblo ir substrato drėgnis.
Visi tyrimo rezultatai pateikti 1.7 ir 1.8 lentelėse.
1.7. lentelė. Dumblo drėgnio ir sausosios masės nustatymas Mėginio
masė, g
Mėginio masė
prieš
džiovinimą, g
Mėginio masė
po
džiovinimo, g
Drėgno
dumblo
masė, g
Sauso
dumblo
masė, ms g
Išgaravusio
vandens
masė, mv g
Dumblo
drėgmė
W proc.
Sausos
masės Ws
proc.
22,30 79,45 29,91 57,14 7,61 49,54 86,69 13,31
1.8. lentelė. Substrato drėgnio ir sausosios masės nustatymas Mėginio
masė, g
Mėginio
masė prieš
džiovinimą, g
Mėginio
masė po
džiovinimo, g
Drėgno
substrato
masė, g
Sauso
substrato
masė, ms g
Išgaravusio
vandens masė,
mv g
Substrato
drėgmė W
proc.
Sausos masė
W proc.
21,67 49,03 32,97 27,36 11,3 16,06 58,70 41,30
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
19
2. Biologinių priedų apžvalga
1 uždavinys: APŽVELGTI BIOLOGINIUS PRIEDUS SKIRTUS LIETUVOS RINKAI.
2.1. Biologiniai priedai ir jų naudojimas dirvožemio drėgmei reguliuoti
Biologiniai priedai pasižymi puikiomis vandens absorbcinėmis savybėmis, jie gali savyje
sulaikyti ar sukaupti šimtus kartų daugiau vandens nei patys sveria. Įterpiant priedus į gruntą augalų
auginimui sumažinamas laistymo dažnumas, skatinamas augalų prigijimas po persodinimo, priedai
saugo sumedėjusių augalų šaknis nuo išdžiūvimo, skatina sėklų sudygimą (Agaba et al., 2011). Kaip
teigia Bowman ir Evans (1991) 1 g sauso priedo gali absorbuoti 400-1500 g vandens.
Įvairūs biologiniai priedai gali turėti didelę reikšmę tuose regionuose, kur drėgmės ištekliai
riboti, drėkinimui naudojamo vandens kiekio nepakanka, fiksuojami staigūs klimato svyravimai ir
atskirais vegetacijos laikotarpiais fiksuojamas drėgmės trūkumas šaknų zonoje (Luo et al., 2011).
Literatūroje teigiama, kad šie priedai tiesiogiai veikia paviršinio vandens infiltracijos normas,
dirvos struktūrą, tankumą, dirvožemio granuliometrinę sudėtį, dirvožemio struktūros stabilumą.
Autoriai Helalia ir Letey (1989) patvirtino autorių Teyel ir Ei-hady (1981) taip pat Orikiriza et al.
(2013) nustatytą garavimo mažėjimo tendenciją, jei dirvožemyje yra įterpiami priedai.
Dossett (2006) teigia, kad organinės medžiagos pagerina dirvožemio fizinę struktūrą (pvz.
joms yrant, bakterijos ir grybeliai suformuoja humusą, kuris smėlingoje dirvoje padeda sulipti dirvos
dalelėms ir tokiu būdu sulaikyti daugiau vandens), o tik geros fizinės struktūros dirvožemis turi daug
įvairaus dydžio porų ir plyšių, dirva gali nusausėti, tačiau ne per greit.
Siekiant pagerinti dirvožemio pajėgumą sulaikyti vandenį ir sudaryti palankesnes sąlygas
augalams augti, gali būti naudojami įvairūs priedai, kai medžiagos, įmaišomos ir paskirstomos
dirvožemyje, norint pagerinti jo fizines savybes (Dossett, 2006). Priedai skirstomi į organinius ir
neorganinius. Pirmieji yra susidarę iš anksčiau buvusių gyvų medžiagų (pvz. durpės, medžio drožlės,
žolės, šiaudai, kompostas, mėšlas, medienos pelenai ir kt.), o antrieji – pagaminti žmogaus rankomis
(pvz. vermikulitas, perlitas ir kt.). Siekiant padidinti smėlingo, žvyringo ar granitinio dirvožemio
gebėjimą sulaikyti drėgmę, vertėtų rinktis gerai skaidomas medžiagas, kaip susiformavusį kompostą,
mėšlą ar durpes. Svarbu ir naudojamų medžiagų veikimo laikas. Greitai skaidomi produktai, kaip žolė
ar mėšlas, duoda greitus rezultatus, o lėtai skaidomos, tokios, kaip medienos drožlės, žievės skiedros,
durpės, leidžia pasiekti ilgalaikius rezultatus.
Hickman ir Whitney (2013) įvardija šiuos priedų teigiamus poveikius dirvai:
pagerinama dirvožemio struktūra ir vėdinimas;
sustiprinamas pajėgumas sulaikyti drėgmę;
palengvinamas vandens prieinamumas augalams;
sumažinamas dirvožemio tankis;
didinamas drenažo efektyvumas;
pagerinamas cheminių medžiagų įsisavinimas;
pagerinamas augalų šaknų vystymasis;
padidinamas derlius ir pagerinama jo kokybė. Priedai turi teigiamos įtakos ne tik dirvožemio struktūrai ir tankiui, bet ir infiltracijos lygiui,
kompleksiniam stabilumui bei plutos kietumui (Emami; Astaraei, 2012). Hattendorf (2012) tyrė
organinių priedų naudą, taip pat teigia, jog molingoje dirvoje organiniai dirvožemio priedai pagerina
infiltraciją ir sumažina tankį, tuo pačiu sukurdami didesnes poras augalų šaknims augti. Šie priedai taip
pat padeda sumažinti poras smėlingoje dirvoje, tokiu būdu padidindami pajėgumą sulaikyti drėgmę ir
vandens prieinamumą augalams. Dirvožemio priedai ne tik padeda sulaikyti drėgmę bei pagerina
dirvožemio struktūrą, bet ir teikia maistines medžiagas augalams, kartu pagerindami dirvožemio
gebėjimą jas kaupti (Schöning, 2013). Kai kurie autoriai, atlikę tyrimus siekiant palyginti organinių ir
neorganinių priedų teikiamą naudą, nustatė, jog didesnį teigiamą efektą dirvožemiui turėjo organiniai
priedai (Hammer et al., 2011).
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
20
Vieni dažniausiai dirvožemio drėgmei sulaikyti naudojami mineraliniai priedai yra
vermikulitas (arba agrovermikulitas), perlitas (arba agroperlitas), zeolitas ir gipsas.
Agrovermikulito ir agroperlito apdorojimo ir naudojimo būdai yra panašūs, tačiau kilmė
skiriasi. Agrovermikulitas gaunamas iš uolienų, kuriose yra didelių biotito ir flogopito kristalų. Kai
tokia uoliena kontaktuoja su oru, prasideda irimo procesas, leidžiantis įsiskverbti vandeniui, kuris
reaguoja su įvairiais uolienoje esančiais chemikalais. Vykstant šiam irimui ir cheminėms reakcijoms,
susiformuoja vermikulitas. Vermikulitas priklauso žėručio tipo mineralų grupei. Tarp silikato
sluoksnių vermikulitas turi įterptus vandens sluoksnius. Dėl šios priežasties, kaitinant šį mineralą,
vanduo pašalinamas ir pats mineralas plečiasi. Būtent tokia lengva ir išpūsta vermikulito forma yra
naudojama agrokultūroje.
Agrovermikulitas yra aliuminio silikatas – molio medžiaga, suformuota atmosferos ar
hidroterminiu būdu. Agrovermikulitas yra tamsesnės spalvos ir primena žėrutį. Agroperlitas padeda
vėdinti ir gerinti dirvožemio drenažą, palaiko drėgmę.
Vermikulitas, mineralas, hidratuotas magnio aliumosilikatas, pasižymintis labai kintama ir
sudėtinga chemine sudėtimi. Kristalizuojasi monoklininėje (kristalografinėje) sistemoje, dažniausiai
įgauna žvyninės konsistencijos pavidalą. Spalva – geltonai auksinė, ruda, alyvinė. Yra dūlėjimo
produktas žėrutis (flogopitas arba biotitas). Daugiausia yra išgaunamas JAV, Afrikoje (Pietų Afrikoje
ir Madagaskare), Australijoje, Azijoje (Kinijoje). Lenkijoje jis randamas Žemutinės Silezijos
rajonuose, tačiau labai mažais, eksploatavimui netinkamais, kiekiais.
Vermikulitui yra būdingas apimties padidėjimas (net 30 kartų), kai jis yra apdorojamas aukšta
temperatūra. Tokio proceso metu yra gaunamas pūstasis vermikulitas. Vermikulitas, būdamas
eksfoliacinės (išplėstos/išpūstos) formos, yra lengvas, nedegus, spūdus, labai absorbuojantis,
nereaguojantis ir gali turėti didelį gebėjimą mainyti katijonus.
Vermikulitas gali sugerti vandens nuo 3 iki 4 kartų daugiau savo tūrio, o perlitas – nuo 2 iki
4 kartų (The differences..., 2016). Didesnį vermikulito vandens sulaikymo pajėgumą lemia tai, kad jo
dalelės yra minkštesnės ir sugeria vandenį kaip kempinė, o perlitas drėgmę sulaiko mikroskopiniuose
burbuliukuose, tačiau pats vandens nesugeria ‒ todėl iš jame esančių tarpelių (burbuliukų) vanduo
pasišalina greičiau, nei iš vemikulito dalelių (The differences..., 2016; Chaney, 2014). Kadangi
vermikulito ir perlito vandens sulaikymo pajėgumas skiriasi, jie naudotini atsižvelgiant į skirtingų
augalų poreikius – vermikulitas tinkamas itin drėgmę mėgstantiems augalams, bet netinkamas tokiems,
kuriems būtinas kuo geresnis drenažas (pavyzdžiui, kaktusams ar rododendrams), nes vermikulitas
sulaiko per daug drėgmės ir gali lemti šių augalų šaknų puvimą (The differences..., 2016).
Agroperlitas yra gaunamas iš vulkaninės uolienos, tačiau taip pat plečiasi ir porėja kaitinamas
(gali išsiplėsti iki 20 kartų daugiau, nei pirminis tūris). Lavai išsiveržus iš vulkano, ji vėsta ir kietėja
itin greitai, kristalai nespėja susiformuoti, o vanduo – išgaruoti, todėl susiformuoja silikatinė uoliena,
turinti 2-5 proc. vandens ‒ kaitinimo metu jis virsta garais ir lemia mineralo plėtimąsi.
Agroperlitas yra baltas vulkaninio stiklo ir silicio dioksido darinys, jis tinkamiausias sėkloms
daiginti, yra purus, lengvas, neturi patogeninės mikrofloros. Agroperlitas Lietuvoje naudojamas
rečiau. Skirtingai nei durpių substratai, agroperlitas lengvai sudrėksta. Nepriklausomai nuo grunte
esančių drėgmės atsargų, jo paviršiuje nesusidaro kieta plutelė. Agroperlitas nesukietėja, gerai sulaiko
vandenį, plotą galima tręšti mineralinėmis, organinėmis bei mikrobiologinėmis trąšomis.
Agroperlitas pagerina dirvos struktūrą (atpalaiduoja, ventiliuoja), apsaugo nuo paviršiaus
inkrustacijos ir skatina sėklos išlindimą, saugo nuo išdžiūvimo. Patariama 25 proc. agroperlito įterpti
į 5-10 cm gylį. Agroperlitą siūloma naudoti, jei norima pagerinti sunkaus dirvožemio arba bendrosios
žemės ūkio paskirties drenažą (Agroperlitas, 2014).
Naudojant agroperlitą, daigai suformuoja neįprastai plačią šaknų sistemą, todėl lengvai
pakelia persodinimą į atskirus vazonėlius arba tiesiai į gruntą, todėl pasodinti naujoje vietoje augalai
greitai pradeda sparčiai augti.
Agroperlitas apsaugo augalus nuo temperatūros svyravimų visą parą, nes turi mažą elektrinį
laidumą. Gali būti naudojami net iki 6 m. kaip dirvožemio pakaitalas, nes yra sterilus, pagreitina
augimą (Turskis, 2014).
Priedo gamintojai įspėja nenaudoti:
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
21
mišraus, nesijoto agroperlito ar agrovermikulito;
smulkesnės nei 1,5 mm frakcijos agroperlito ar agrovermikulito, nes grūdeliai sulimpa ir daigeliams sunkiau išdygti;
stambesnės nei 2 mm frakcijos agroperlito ar agrovermikulito, nes tokie grūdeliai bus daug sunkesni ir didesni už sėklas, todėl joms bus sunku dygti.
Geriausia naudoti 1,5-2 mm sijotą agroperlitą ir 2 mm agrovermikulitą.
Agroperlitas mažina persodinimo šoką ir žalą. Dėka ventiliacijos poveikio ir kontroliuojamo
drėgmės pralaidumo, yra skatinamas smulkių šaknų augimas, o tai apsaugo augalus nuo išdžiūvimo,
sumažina druskų koncentraciją, o taip pat skatina ilgalaikį daugelio trąšų poveikį.
Agroperlitas yra vienas iš pagrindinių produktų, kuris naudojamas kaip dirvožemio
pakaitalas, kad augalai stabiliai augtų, pagreitintų dygimą, skatintų šaknų formavimąsi ir augimą, o tai
apsaugo augalus nuo išdžiūvimo ir sumažina temperatūros šoką. Be to, agroperlitas taip pat skatina
šaknų vystymąsi. Taip pat tai pigi auginimo terpė, palyginti su kitomis auginimo terpėmis.
Tiek vermikulitas, tiek agroperlitas gerina dirvožemio aeraciją, kadangi tarp jų dalelių esantys
tarpai gali sulaikyti orą ir aprūpinti augalų šaknis deguonimi. Agroperlito oro poringumas vertinamas
kaip aukštas, o vermikulito – kaip vidutinis (Chaney, 2014). Didesnis perlito poringumas lemia geresnę
dirvožemio aeraciją ir didesnį sulaikomo deguonies kiekį (The differences..., 2016). Robbins ir Evans
taip pat pabrėžia, kad perlitas, skirtingai nei vermikulitas, yra baigtinis produktas su uždaromis
ląstelėmis, kurios nesugeria ir nesulaiko vandens (Robbins, Evans, 2012).
Nors vermikulitas sulaiko daugiau vandens, nei agroperlitas, pastarasis yra pranašesnis
drenažo atžvilgiu – agroperlito poringumas leidžia lengviau nutekėti pertekliniam vandens kiekiui (The
differences..., 2016). Agroperlitas dažnai naudojamas drenažui gerinti, bet greičiau išdžiūsta tarp liūčių
ar laistymų, nei vermikulitas, kuris sulaiko didžiulius kiekius vandens – dėl šių skirtingų savybių, abu
priedai dažnai naudojami kartu.
Dirvožemio priedas prerlitas padidina vėdinimą ir nusausina dirvožemį, o jo natūralus
gebėjimas sugerti skystį tampa pagrindiniu privalumu, leidžiančiu jį naudoti 3-4 ciklus. Šio priedo
dalelių dydis leidžia augalui augti greičiau. Šiuos agroperlito ir vermikulito skirtumus parodo ir Sabahy
ir kt. (2014) mokslininkų atliktas tyrimas. Tyrimo metu buvo lyginamas skirtingų rūšių durpių, gryno
perlito ir vermikulito bei jų mišinių su durpėmis fizinės savybės: tankis, pajėgumas sulaikyti vandenį,
drėgnumas ir poringumas (Sabahy et al., 2014). Remiantis (2.1. lentelė) nurodytais tyrimo duomenimis,
galima teigti, jog vermikulitas sulaikė 38,36 proc. daugiau vandens, nei perlitas, tačiau pastarasis yra
poringesnis ir ženkliai mažesnio tankio, nei vermikulitas. Biologinis priedas – durpės – sulaikė mažiau
vandens, nei vermikulitas, bet daugiau, nei perlitas.
2.1. lentelė. Skirtingų dirvožemio priedų fizinių savybių palyginimas (Sabahy et al., 2014)
Savybės
Grunto tipas
M1 M2 M3 M4 M5 M6
Tankis, kg·m-3 108,5 119,7 95,7 125,8 104,66 114,1
Drėgmės kiekis proc. 30,7 26,8 23,3 32,5 28,48 28,75
Absorbcinė geba (g vandens·g-1 sausame grunte) g·g-1 3,9 4,4 2,7 3,6 3,54 4,15
Poringumas proc. 91 88 93 87 91 89
M1 lengvos durpės; M2 vermikulitas; M3 perlitas; M4 sunkios durpės;
M5 lengvos durpės su perlitu (70:30); M6 lengvos durpės ir vermikulitas (50:50)
Vermikulitas ir agroperlitas savyje neturi maistinių medžiagų ir negali jomis papildyti
dirvožemio – tuo jie skiriasi nuo kitų biologinių priedų. Vermikulitas gali sutraukti į save ir sulaikyti
kalį, kalcį bei magnį, o perlitas tokia savybe nepasižymi (Robbins, Evans, 2012). Vermikulitas yra
nepakankamai stabilios struktūros, todėl yra netinkamas naudoti ilgiems periodams, skirtingai, nei
perlitas, kuris yra stabili medžiaga ir gali būti naudojama kelerius metus. Kadangi abu priedai itin gerai
sugeria ir sulaiko drėgmę, nustatyta, kad jie ypač tinkami naudoti smėlingame, per daug pralaidžiame
dirvožemyje.
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
22
Ceolitas yra gamtinės kilmės mineralas. Šis kristalinės struktūros aliumosilikatas yra atsparus
aukštoms temperatūroms, agresyvioms terpėms ir jonizuojančiosios spinduliuotės poveikiui (Stomaitė,
Zagorskis, 2014). Per milijonus metų vulkaninių pelenų sluoksniai buvo veikiami aukštos temperatūros
ir slėgio ir tai sudarė sąlygas fiziniams ir cheminiams pokyčiams, kurie sukūrė įvairias ceolito grupes.
Kaip ir perlitas, ceolitas yra vulkaninės kilmės mineralas. Ceolito veikimo principas, sulaikant drėgmę,
yra panašesnis į vermikulitą, nes ceolitas taip pat yra atviros struktūros ir veikia kaip kempinė,
sugerdamas į save vandens molekules bei maistines medžiagas (Hoffman, Austin, 2006; Oxtoby et al.,
2011). Ceolito teigiamą įtaką drėgmės sulaikymui patvirtina Ippolito ir kt. atliktas tyrimas (Ippolito et
al., 2011). Šie autoriai tyrė ceolito ir azoto trąšų mišinio poveikį smėlingam dirvožemiui 6 savaičių
laikotarpyje, įterpus šį mišinį į dirvožemį 44,8 mg ha-1 ir nustatė, jog ceolitas padidino grunto drėgmę
2,1-2,6 proc., lyginant su dirvožemiu, kuriame šis priedas nebuvo naudojamas. Šio mineralo
poringumas, kaip ir vermikulito ar perlito, lemia geresnę dirvožemio aeraciją (Inglezakis et al., 2012).
Ceolito pranašumas, lyginant su kitais mineralais, yra ilgaamžiškumas – bėgant laikui jis nesuyra, yra
itin stabilios struktūros ir išlieka dirvožemyje (Inglezakis et al., 2012). Dėl savybės itin gerai sugerti ir
sulaikyti vandenį savyje, ceolitas, kaip ir perlitas bei vermikulitas, yra tinkamas naudoti smėlingame
dirvožemyje, nepasižyminčiame stipriu vandens sulaikymo pajėgumu.
Seniausiai naudojamas mineralinis priedas yra gipsas. Tai kalcio sulfato dihidratas (Shah,
2016). Gipsas neutralizuoja sodą dirvožemyje ir papildo jį kalciu, kuris paskatina molingo dirvožemio
dalelių flokuliaciją (t. y. smulkių molio dalelių susijungimą į didesnius vienetus, dribsnius ar gniutulus)
– šis procesas gerina didelio tankio molingo dirvožemio struktūrą, daro jį puresnį ir gerina vandens
įsiskverbimą. Remiantis mokslininkų nuomone galima teigti, kad gipsas gerina drenažą, aeraciją ir
pralaidumą. Be to, kalcis yra reikalingas augalų augimui ir dirvos cheminiam balansui (Fisher, 2011;
Shah, 2016). Yra mokslininkų priešingai vertinančių gipso naudą dirvožemio drėgnumui. Delate ir
Arora atliktas tyrimas parodė, jog įmaišius gipsą į dirvožemį santykiu 500 sv·a-1 (pastaba: 1 sv yra
453,59237 g., 1 a ‒ 4046,86 m²), drėgmės kiekis dirvožemyje nepasikeitė, o įmaišius santykiu 900 sv·a-
1 ‒ padidėjo tik 1,3 proc. (Delate, Arora, 2003). Tyrimo rezultatų suvestinė pateikiama 2.2. lentelėje.
2.2. lentelė. Gipso poveikis dirvožemio drėgmės sulaikymui ir augalų derliui (Delate, Arora, 2003) Drėgmė (proc.±SE)
Gipso 500 lb·akrą-1 (226,8 kg į 4046,86 m² t. y. 0,056 kg į m2) 25,0 ±0,4
Gipso 900 lb·akrą-1 (arba 408,2 į 4046,86 m² t. y. 0,1 kg į m2) 26,3± 0,9
Kontrolinis (be gipso) 25,0± 0,6
LSD 0,05 N.S
Drėgmė (proc.±SE)
Gipso 500 lb·akrą-1 25,0 ±0,4
Gipso 900 lb·akrą-1 26,3± 0,9
Kontrolinis (be gipso) 25,0± 0,6
LSD 0,05 N.S
Gipso savybės skiriasi nuo anksčiau minėtų priedų, nes jis nesugeria drėgmės į save,
priešingai, nei perlitas, ceolitas ar vermikulitas. Gipso poveikis panašesnis į organinių priedų, kurie
gerina dirvožemio struktūrą ir fizines bei chemines savybes, tuo pačiu didindami drėgmės sulaikymo
pajėgumą. Gipsas yra efektyvus tik molingame ir didelę sodos koncentraciją turinčiame dirvožemyje,
tačiau, kai kurių autorių teigimu, neturi jokio poveikio smėlingoje dirvoje (Chalker-Scott, 2014). Tuo
jis skiriasi nuo perlito, vermikulito ir ceolito, kurie itin gerai sulaiko drėgmę ir todėl yra naudingi
smėlingam dirvožemiui.
Priešingai, nei ceolitas, gipsas yra itin minkštas mineralas. Jis nėra ilgaamžis, jo poveikis gali
trukti tik apie keletą mėnesių (Chalker-Scott, 2014). Minėti autoriai pateikia ir daugiau gipso neigiamų
savybių, nebūdingų anksčiau minėtiems priedams: gipsas gali paskatinti aliuminio, geležies ir magnio
nutekėjimą ir pasišalinimą iš dirvožemio, kas sukelia šių medžiagų trūkumą (Chalker-Scott, 2014).
Vermikulitas, agroperlitas ir ceolitas efektyviai sugeria bei sulaiko savyje drėgmę ir yra
naudotini smėlingame dirvožemyje. Tuo tarpu gipso savybės skiriasi nuo kitų – jis reguliuoja
dirvožemio tankį, t. y. daro jį puresnį, skatina dalelių junginių formavimąsi ir yra rekomenduojamas
https://books.google.lt/books?op=lookup&id=p88zmymzTMUC&continue=https://books.google.lt/books%3Fid%3Dp88zmymzTMUC%26printsec%3Dfrontcover%26hl%3Denhttps://books.google.lt/books?op=lookup&id=p88zmymzTMUC&continue=https://books.google.lt/books%3Fid%3Dp88zmymzTMUC%26printsec%3Dfrontcover%26hl%3Denhttps://books.google.lt/books?op=lookup&id=p88zmymzTMUC&continue=https://books.google.lt/books%3Fid%3Dp88zmymzTMUC%26printsec%3Dfrontcover%26hl%3Den
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
23
molingam dirvožemiui. Mineralinių priedų veikimas panašus į hidrogelių, kadangi abeji sulaiko
drėgmę savyje, tačiau skiriasi jų kilmė – mineralai yra ne pagaminami, o susiformuoja natūraliai,
vykstant geologiniams procesams, ir vėliau yra apdorojami. Todėl jų kilmė skiriasi ir nuo organinių
priedų, savaime susiformuojančių biologinių procesų, t. y. organinių medžiagų irimo, metu.
Nepaisant dirvožemio priedų naudos, esama ir su jų naudojimu susijusių galimų neigiamų
pasėkmių. Viena dažniausių klaidų naudojant priedus, yra perdozavimas. Whiting ir kitų autorių
teigimu, tai gali lemti per aukštą dirvožemio druskos lygį, per didelį ar per žemą azoto lygį, anglies ir
azoto santykio disbalansą, per didelį drėgmės sulaikymo lygį ar per didelį kiekį amoniako, dėl to
nudega augalų šaknys ir lapai. Per didelis druskų kiekis sumažina augalų gebėjimą pasisavinti vandenį.
Mėšlo pagrindu sudaryti priedai turi aukštą druskos koncentraciją, kuri gali kauptis dirvožemyje. Tai
gali tapti problema sausringuose regionuose, nes juose nepakanka liūčių, kad druska iš dirvožemio būtų
natūraliai išplaunama. Tai riboja organinių priedų (ypač sudarytų mėšlo pagrindu) naudojimą
sausringuose dirvožemiuose (Cogger, Stahnke, 2013). Literatūroje pateikiama ir daugiau problemų,
kurias galimai sukelia priedų naudojimas (Cogger, Stahnke, 2013):
per didelis kiekis fosforo. Nors fosforas yra augalų maistinė medžiaga, daugelis priedų turi didesnį fosforo kiekį, nei būtina augalams. Dažnas priedų naudojimas gali sukelti per didelį
fosforo lygį dirvožemyje, tai padidina fosforo nuotėkio į ežerus ir kitus vandens telkinius
galimybę. Perdėtas fosforo kiekis ežeruose paskatina eutrofikacijos procesą (dumblių žydėjimą,
kuris mažina deguonies lygį vandenyje), taip darydamas žalą ekosistemai. Fosforo nuotėkio
problema ypač aktuali urbanizuotose teritorijose;
sumažėjusi velėnos kokybė ir tinkamumas naudoti. Jei per daug komposto įmaišoma į dirvožemį, šaknų zona gali sulaikyti per daug drėgmės, dėl ko paviršinis plotas tampa klampus, esant
drėgnajam periodui.
Schöning (2013) teigimu, azoto turintys neorganiniai priedai gali rūgštinti dirvožemį, todėl
būtina kalkinti, be to, naudojant priedus per dideliais kiekiais, dalis maistinių medžiagų su lietaus
vandeniu gali nutekėti į paviršinius ar požeminius vandenis, tokiu būdu užteršiant juos potencialiai
žalingomis medžiagomis (nitratais ar fosfatais).
2.2. Hidrogelių naudojimas
Terminas hidrogeliai ar biologiniai priedai gali būti sutinkami naudingų iškasenų pramonėje
(Emesih et al., 1999; Abd El-Rahim, 2006), medicinoje (Ohkawa et al., 1998; Hopkins, 2011), atliekų
tvarkymo, nuotekų dumblo perdirbimo, kalnakasybos pramonėje (Barvenik, 1994), taip pat ir žemės
ūkyje.
Hidrogelį sudaro ilgos akrilamido ir akrilo rūgšties molekulių grandinės. Iš tokių grandinių
susidaro poliakrilamido – į grybieną panašios medžiagos, galinčios sugerti daug vandens. Kai kurie
hidrogeliai yra nepaprastai veiksmingi ir gali sugerti iki 500 kartų daugiau vandens, nei sveria patys
(Hochmuth, 2013).
Biologinės sudėties priedams kaip atsvarą, chemijos pramonė išrado hidrogelius, kurie gali
būti skirstomi į tris pagrindines klases: gamtiniai polimerai, pusiau sintetiniai ir sintetiniai polimerai.
Praktikoje naudojamos vandenį sugeriančios universalios hidrogranulės, kurių sudėtyje yra
virš dvidešimties medžiagų, skatinančių augalų augimą. Augimo stimuliatoriai skatina šaknų
formavimąsi ir lapijos vystymąsi. Vandenį sugeriantys polimerai didina dirvos sugebėjimą fiksuoti
vandenį ir trąšas, daug kartų sugerdami ir atiduodami vandenį, padeda augalams sausros metu.
Granulių sudėtyje esančios ilgo veikimo trąšos (N; P2O5; K2O) aprūpina augalus maitinimo
medžiagomis keletą mėnesių. Ruošiant substratą augalų auginimui, 60 g hidrogranulių sumaišoma su
10 l substrato, pasodinus augalus gausiai paliejama, kad polimerai prisigertų vandens
(Hidrogranulės..., 2016).
Palaikyti augimui tinkamą pusiausvyrą yra sudėtinga, ypač ekstremaliomis sąlygomis.
Vokietijoje sukurtas hidrogelis Stockosorb® gali ilgiau išlaikyti panaudojamą vandenį dirvožemyje ir
sodinimo mišiniuose. Stockosorb® 1 kg priedo sumaišyto su gruntu sugeria 150 l vandens (minkšto
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01904160701853928#CIT0005http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01904160701853928#CIT0012http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01904160701853928#CIT0001
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
24
vandens sugeria iki 400 l·kg-1). Naudojant 3 g granulių 1 l grunto, 30-50 proc. padidėja augalui
prieinamo vandens kiekis, reikia rečiau laistyti, mažiau naudoti trąšų, padaugėja deguonies šaknų
zonoje. Skatinamas šaknų vystymasis ir augalo prigijimas po persodinimo. Stockosorb® dirvos
poriškumą padidina 40,5 proc., o dirvos eroziją sumažina 50 proc., nekeičia dirvos pH (Drėgmę...,
2014).
Hidrogelis:
• sulaiko drėgmę ir naudingas medžiagas, sumažina dažno laistymo poreikį;
• palaiko optimalią dirvos aeraciją ir deguonies kiekį šaknų zonoje;
• sumažina maistinių medžiagų ir trąšų praradimą dėl liūčių ar laistymo;
• Stockosorb® apsaugo augalą nuo perlaistymo ir šaknų puvimo;
• augalas gauna reikiamą drėgmę karštomis vasaros dienomis;
• 1 kg Stockosorb® granulių sugeria 150 l vandens;
• skirta gėlėms, sodinukams, vaismedžiams, daržovėms, vejoms auginti;
• Stockosorb® apsaugo augalą nuo perlaistymo ir šaknų puvimo;
• gaunamas didesnis įvairių kultūrų derlius ir gausesnis gėlių žydėjimas.
Hidrogelių naudojimo būdai:
įterpti tiesiai į vandens prisotintas granules (rekomenduojama 10 g Stockosorb® granulių užpilti 800 ml vandens ir palaukti kol prisisotins);
vandens neprisotintas granules maišyti su gruntu (10 g Stockosorb® maišyti su 3–4 l grunto): daigams ‒ 10 cm grunto sluoksniui reikia 50 g·m-², vejoms, rožėms 15 cm – 100 g·m-², sodo
augalams ir vazoninėms gėlėms 20 cm ‒ 200 g·m-², medžių, krūmų sodinimui ir persodinimui ‒ 2
kg·m-3. Ant grunto sluoksnio maišyto su Stockosorb®, užpilama 2-4 cm grunto be Stockosorb®, grunte
esančios granulės prisisotinamos vandeniu (Apie..., 2014).
Hidrogeliai yra itin gerai skysčius sugeriantys polimerai. Sumaišytas su gruntu, jis
naudojamas kaip pagalbinė augalų sodinimo priemonė, tai tinkama priemonė drėgmės režimui
reguliuoti dirvožemyje.
Remdamasis ilgamečiais tyrimais Willem Van Cotthem sukūrė sodinimo technologiją, kuri
padeda medžiams ir kitiems augalams įsišaknyti sausringuose regionuose. Svarbiausias tokio rinkinio
komponentas yra hidrogelis – polimeras, galintis sugerti didelį kiekį vandens, o vėliau lėtai jį atiduoti
augalo šaknims. Mokslo tyrimais buvo įrodyta, jog daug daugiau medžių išgyvena, jeigu jiems
padedama sulaikyti vandenį. Be to, taikant šį metodą galima sutaupyti iki pusės laistymui skirto
vandens.
Sugerdami vandenį iš dirvos augalai susiduria su dviem sunkumais: šaknys turi pasiekti tą
sritį, kurioje yra vandens, ir sugebėti pasiimti vandenį iš mineralų. Tai atlieka smulkios šaknys su
šaknų plaukeliais. Kiekviename šaknies centimetre gali būti per tūkstantį 0,2-3,0 mm ilgio šaknies
plaukelių.
Sausringų regionų augalams, reikalingi ne tik hidrogeliai, bet ir augalų hormonų, kurie padėtų
augalui suformuoti daugiau šaknų bei šaknų plaukelių ir skatintų šaknis įaugti giliau į dirvą. Šaknims
augant, ploni šaknų plaukeliai įsiskverbia į hidrogelį, ir augalas gali siurbti vandenį, kitu atveju jo
neliktų – jis išgaruotų arba nuslūgtų taip giliai, kad augalas negalėtų jo pasiekti (2.1. pav.). Augalo
hormonai skatina lapų formavimąsi, todėl padidėja augalo biomasė.
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
25
2.1. pav. Hidrogelis prisisotintas vandens (Pagalba…, 2013)
Mokslininkų grupė 1983 m. Gento universitete, Belgijoje išbandė įvairius komponentus ir
mišinius. Pirmame tyrimo etape buvo atliekami tyrimai laboratorijose, o vėliau – bandymai įvairiuose
sausringuose regionuose. Atlikdami bandymą mokslininkai tyrė, kiek sėklų sudygo, kiek biomasės
buvo pagaminta ir kiek vandens buvo sugerta ir išgaravo.
Praktiniai tyrimai buvo atliekami bendradarbiaujant su mokslininkais iš viso pasaulio
universitetų, labai sausringame Sahelio regione Sacharos pietuose. Mokslininkų pasodinti medžiai ir
krūmai įsišaknijo ir atlaikė pirmąjį kritinį laikotarpį, o atliekant bandymus Indijoje iš vieno augalo
gaunamą pomidorų derlių pavyko padidinti nuo 5 iki 8 kg (Hochmuth, 2013).
Bandymai su hidrogeliais buvo atliekami jau šeštame ir septintame dešimtmečiuose, tačiau
anuometiniuose hidrogeliuose buvo toksiškų augalams medžiagų likučių (Hochmuth, 2013).
Vienas hidrogelių naudojimo pavyzdžių yra Jungtinių Tautų finansuojamas erozijos kontrolės
projektas Irane. „Terra Cottem“ gaminami produktai buvo sėkmingai pritaikyti pabėgėlių stovyklose
sausringuose regionuose. Hidrogelis buvo panaudotas atkuriant nualintą milžinišką kalnakasybos plotą
Pietų Korėjoje, užveisiant miškus, taip pat dreifuojančių smėlynų rajonuose. Hidrogelis padėjo
atgaivinti senus pramoninius rajonus ir juos apželdinti (Pagalba..., 2013).
„Terra Cottem“ nuomone, jų produktas gali būti naudingas besivystančiose šalyse ir
sausringuose pasaulio regionuose. Be to, hidrogelio taikymo metodas, palyginti su užtvankų statybos
drėkinimo tikslams įgyvendinimu, yra nebrangus. Sausringų regionų gyventojams šis būdas gali padėti
veiksmingai dirbti sausą ir nualintą žemę.
Šiandien nauji sprendimai itin reikalingi, nes dėl klimato kaitos daugelyje vietų žemės darbai
gerokai pasudėtingėjo. Krituliai vis mažiau prognozuojami, todėl planuoti žemės darbus sausringuose
pasaulio regionuose keblu. Tokiose vietose gyvenantys žmonės taiko tradicinius metodus pavyzdžiui,
norėdami sulaikyti drėgmę, dengia žemę šiaudais ir augalų liekanomis arba į paruoštas sodinimo
duobes deda komposto, molio ar durpių. Ūkininkai prisitaiko prie nepalankių sąlygų ir kitais būdais,
pavyzdžiui, augina sausrai atsparesnes ir greičiau bręstančias kultūras (soras) (Pagalba..., 2013).
Hohenheim universitete buvo vykdomas eksperimentas siekiant išsiaiškinti ar Stockosorb®
turi įtakos augalų būklei, aktyvina šaknų prigijimą, skatina greitą augalo augimą (2.2. pav.).
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
26
2.2. pav. Augalo prigijimas su priedu Stockosorb® (Morhard, 2010)
Rezultatai parodė, kad naudojant Stockosorb® išlikimo galimybė padidėjo ir paskatino augalą
sparčiau vystytis net 59 proc. (Morhard, 2010).
Taip pat eksperimentas buvo atliktas ir Floridos universitete Gainesville (JAV). Buvo
tiriamas laistymo dažnumas, kai į dirvą įterptas Stockosorb® priedas (2.3. pav.).
2.3. pav. Laistymo dažnumas su priedu Stockosorb® ir be jo (Lavi et al., 1992)
Priedo Stockosorb® naudojimas sumažino laistymo dažnumą iki 50 proc., padidino
infiltracijos greitį, sumažino nuotėkio kiekį bei mažino darbų, priežiūros ir drėkinimo išlaidas (Lavi et
al., 1992).
Hidrogelio produktai sudaryti iš grupės polimerinių medžiagų, kurių hidrofilinė struktūra
leidžia jiems sulaikyti didelius kiekius vandens trimačiuose tinkluose (Ahmed, 2015). Hidrogeliai yra
vandenyje netirpi tinklinė medžiaga, sudaryta iš polimerų grandinių, tarp kurių atsiradusias ertmes
užpildo vanduo – jis ir sudaro didžiąją dalį hidrogelio masės (Paleos, 2012). Hidrogelių kilmė yra
kitokia, nei biologinių priedų. Hidrofiliniai polimerai skirstomi į kelias klases: natūralūs polimerai –
polisacharidai, pagaminti iš grūdinių kultūrų (kukurūzų ar kviečių); pusiau sintetiniai polimerai,
gaunami iš celiuliozės, sumaišytos su naftos produktais; sintetiniai polimerai, sudaryti iš naftos
produktų ir poliakrilamidų – būtent pastarieji yra labiausiai naudojami sodininkystėje (Landis, Haase,
2012).
Hidrogeliai pasižymi įvairesniais naudojimo būdais, nei anksčiau aptarti biologiniai priedai,
kurie yra tiesiog įmaišomi į dirvožemį. Atsižvelgiant į siekiamus rezultatus, Landis ir Haase pateikia
tris naudojimo būdus: siekiant pagerinti augalo augimą, prieš sodinant sėklos gali būti sumaišomos su
hidrogeliu, kuris sulaiko drėgmę aplink dygstančią sėklą; hidrogeliu galima padengti augalo šaknis
prieš sodinant ar persodinant – tai apsaugo jas nuo išdžiūvimo, nes hidrogelis veikia panašiai, kaip
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Augal
o p
rigij
imas
, m
2
Be Stockosorb® Su Stockosorb®
6 dienos
12 dienų
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Van
den
s su
var
toji
mas
, p
roc.
Be Stockosorb® Su Stockosorb®
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
27
polimerinės gleivės, kurias natūraliai išskiria augalo šaknys; siekiant sulaikyti daugiau drėgmės ir
maistinių medžiagų pačiame dirvožemyje, hidrogelis gali būti įmaišomas į dirvą prieš sėjimą (Landis,
Haase, 2012). Gaminant hidrogelius, jie gali būti papildomi maistinėmis medžiagomis, reikalingomis
augalams, pavyzdžiui, kaliu ar fosforu.
Mokslininkų teigimu, hidrogeliai gali sulaikyti nuo 400 iki 1500 kartų daugiau vandens nei
patys sveria, todėl jie ženkliai pagerina dirvožemio drėgmės sulaikymo pajėgumą, sumažina vandens
nuostolius, atsirandančius dėl prasisunkimo ir garavimo, gerina dirvožemio terpės drenažą ir aeraciją
(Emami, Astaraei, 2012). Andry ir kt. tyrinėjo dviejų rūšių hidrofilinių polimerų
(karboksimetilceliuliozės ir izopropilakrilamido) poveikį smėlingoje dirvoje ir nustatė, jog hidrogeliai
ženkliai pagerino vandens sulaikymo pajėgumą koeficientu P
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
28
Kaip ir organiniai priedai, hidrogeliai reguliuoja dirvožemio tankį, poringumą ir pralaidumą,
tačiau neturi poveikio dirvožemio organinių medžiagų kiekiui ir tuo skiriasi nuo kitų organinių priedų.
Remiantis daugelio mokslininkų atliktais tyrimais, hidrogeliai itin efektyviai padeda sulaikyti
dirvožemio drėgmę. Šis dirvožemio priedas pasižymi įvairesniais naudojimo būdais, nei organiniai
priedai, tačiau nėra toks universalus skirtingos struktūros dirvožemio atžvilgiu ir yra netinkamas
molingai dirvai.
2.3. Organinių priedų poveikio dirvos savybėms apžvalga
Organiniai dirvožemio priedai, gerinantys drėgmės sulaikymą bei turintys teigiamų poveikių
dirvai ir augalams, yra lėtesnio veikimo, nei neorganiniai priedai, tačiau yra lengviau prieinami ir
pigesni, nei pastarieji (Schöning, 2013). Bene svarbiausia organinių priedų įtaka, susijus su dirvos
drenavimu ir gebėjimu sulaikyti drėgmę, yra jų poveikis dirvožemio organinių medžiagų kiekiui. Kaip
apibrėžia Hall ir Coker (1983), dirvožemiui, kuriame nepakanka organinių medžiagų, dažniausiai
trūksta ir struktūros, nes šios medžiagos sujungia dirvos daleles į junginius, tarp kurių susidaro poros
orui ir vandeniui ‒ kai organinių medžiagų trūksta, dirvos junginiai yra labai nestabilūs, lengvai suyra
į atskiras daleles, todėl sumažėja makroporų, padidėja tankis ir yra apsunkinamas vandens judėjimas.
Dėl šios priežasties organinių priedų naudojimas ypač rekomenduotinas urbanizuotų teritorijų
dirvožemiuose, kuriuose organinių medžiagų kiekis yra sumažėjęs dėl kraštovaizdžio gerinimo darbų
ar statybinės veiklos (Cogger, Stahnke, 2013).
Vienas populiariausių dirvožemio priedų yra kompostas, jame yra daug maistinių ir organinių
medžiagų. Kompostas yra sudarytas iš organinių medžiagų – tai produktas, susiformavęs šioms
medžiagoms yrant. Kompostavimas yra mikroorganizmų vykdoma organinių atliekų biocheminė
transformacija ‒ jo metu šviežios organinės medžiagos paverčiamos biologiškai stabiliomis,
huminėmis medžiagomis (Said-Pullicino et al., 2007; Cooperband, 2002). Kompostas gaminamas iš
paukščių, kiaulių ar kanopinių gyvūnų mėšlo, grybų substrato, maistinių atliekų, lapų ar nupjautos
žolės, pjuvenų, skiedrų ir kt. Kaip teigia Cooperband (2002), kompostas turi unikalių savybių,
gerinančių chemines, fizines ir biologines dirvožemio charakteristikas. Smėlingose dirvose jis pagerina
vandens sulaikymo pajėgumą ir dirvos struktūrą, didindamas dirvožemio jungtinį (kompleksinį)
stabilumą. Idealiu atveju, kompostuojant turėtų būti sumaišomos bent dvi žalios medžiagos. Šią
Cooperband išvadą patvirtina daugelio autorių atlikti tyrimai su įvairios sudėties kompostu. Loper ir
kt. mokslininkai (Loper et. al, 2010) atliko tyrimą 24-iuose skirtinguose smėlingo dirvožemio plotuose,
įmaišė iš gyvulių mėšlo pagamintą kompostą 5 cm gylyje ir nustatė, jog šis dirvos priedas žymiai
pagerino drėgmės sulaikymo pajėgumą ir vandens prieinamumą augalams. Pandey ir Shukla atliktuose
tyrimuose nustatyta, jog naudojant iš nupjautos žolės pagamintą kompostą, drėgmės sulaikymo
pajėgumas smėlingoje dirvoje pagerėjo santykiu 100 mg·ha–1 , lyginant su dirva, kurioje kompostas
nebuvo naudojamas. Curtis ir Claassen padarė išvadą, jog stambių dalelių struktūros dirvožemiuose,
naudojant kiemo atliekų kompostą, augalams prieinamas vandens kiekis padidėjo santykiu 540 mg·ha–
1 (Loper et. al, 2010). Autoriai, atlikę tyrimus su kompostu, sudarytu iš žolės ar kiemo atliekų, nustatė,
jog jis turėjo tik labai nežymų teigiamą poveikį smulkių dalelių (molingame) dirvožemyje (Loper et.
al, 2010), todėl teigiama, kad tokios sudėties kompostas naudingesnis smėlingoje dirvoje.
Būdingiausias komposto trūkumas – galimai aukštas druskos lygis (Cooperband, 2002).
Vienas iš komposto sudedamųjų dalių – mėšlas – gali būti naudojamas ir kaip atskiras
dirvožemio priedas. Arriaga ir Lowery nuomone, gyvulių mėšlas ypač naudingas erozijos paveiktam
dirvožemiui (Arriaga, Lowery, 2001). Remiantis daugelio mokslininkų atliktais tyrimais, daroma
išvada, jog mėšlo teigiamas poveikis dirvožemio drėgmės sulaikymui iš esmės sutampa su komposto:
mėšlas taip pat padidina organinių medžiagų kiekį, kas lemia dirvožemio junginių stabilumą, mažesnį
tankį, makroporų susidarymą ir didesnį drėgmės sulaikymo pajėgumą (Arriaga, Lowery, 2001; Hall,
Coker, 1983). Remiantis Nyamangara ir kt. atliktais tyrimais mėšlo teigiamas poveikis labiau
pastebimas molingame dirvožemyje, dėka mėšlo makroporingumo (Nyamangara et all, 2001). Vis
dėlto, Loper, atlikusi kompostuoto mėšlo poveikio tyrimą, nustatė, jog jis ženkliai pagerino ir smėlingo
dirvožemio savybes – padidino vandens sulaikymo pajėgumą ir papildė dirvožemį organinėmis
Biologinių priedų įtaka dirvožemio drėgmės sulaikymui Lietuvos klimato kaitos kontekste 2016 m. GALUTINĖ ATASKAITA
29
medžiagomis (mėšlas buvo įmaišytas į dirvožemį 5 cm gylyje santykiu 508 m3 ha–1, derinant su dviem
mechaniniais veiksniais: sekliu dirvos purenimu ir vėdinimu (Loper et. al, 2010). Šio tyrimo rezultatai
pateikti 2.3. lentelėje. Remiantis mokslininkų išvadomis, nustatyta, jog mėšlas naudingas tiek
smėlingame, tiek molingame dirvožemyje.
Davis ir Wilson (2005) teigimu, tokiame mėšle gali būti aukštas amoniako lygis, galimai
kenkiantis augalams, todėl geriau yra naudoti kompostuotą mėšlą. Kompostuotam ar šviežiam mėšlui
gali būti būdingas ir per aukštas druskos lygis, todėl patariama prieš sodinant leisti lietaus vandeniui
išplauti perteklinį druskos kiekį. Kai kurie autoriai pabrėžia, jog šviežias mėšlas gali turėti ligų sukėlėjų
(patogenų), kas ypač rizikinga auginant šaknines arba lapines daržoves, kuomet valgoma jų dalis
artimai liečiasi su dirvožemiu. Kompostas, susidaręs tiek iš mėšlo, tiek iš kitų medžiagų, šio trūkumo
neturi.
Kaip ir kompostas bei mėšlas, organinių medžiagų gausa pasižymi ir nuotekų dumblas, kuris
taip pat naudojamas kaip priedas dirvožemio fizinėms savybėms ir vandens sulaikymo pajėgumui
gerinti. Tai pusiau kieti augalinių medžiagų likučiai iš gyvenamųjų vietovių, komercinių ar industrinių
nuotekų (Mazz