Dirvožemio mikrobų pasaulis: jo sudėtis, funkcijos ir iššūkiai šiuolaikinei žemdirbystei

Dirvožemis Žemėje susidarė per eilę tūkstantmečių, vykstant sudėtingai sąveikai tarp dirvodarinių uolienų ir vandens, veikiant temperatūros pokyčiams, orui ir kitiems aplinkos veiksniams, abipusiai dalyvaujant šiame procese mikroorganizmams, augalijai ir gyvūnijai, o taip pat ir žmogui. Dirvožemis yra didžiulis žmonijos turtas, nes jis sudaro sąlygas vystytis gyvybei Žemėje. Čia nuolat gyvena, bendrauja, kovoja, gimsta ir miršta milijardai įvairiausių mikroorganizmų. Dirvožemiu vadinamas purus paviršinis Žemės sausumos sluoksnis, sudarytas iš smulkių mineralinių dalelių, turintis organinės medžiagos - humuso, turtingas gyvaisiais organizmais ir apsprendžiantis augalų derlingumą.

Vieni iš pirmųjų ant gimtosios uolienos apsigyveno autotrofiniai organizmai - nitrifikuojančios bakterijos, sierabakterės, ciano bakterijos, dumbliai, kerpės ir grybai. Jų yra daugybė rūšių ir porūšių. Mikroorganizmai, sąveikaudami su dumbliais, pirmuoninių vabzdžių lervomis, kirmėlėmis, stuburiniais gyvūnais bei aukštesniaisiais augalais, sąlygoja biocheminių procesų dirvožemyje įvairovę, eigą bei kryptis. Jie yra svarbiausi įvairių organinių ir mineralinių medžiagų transformacijos (kitimo) dalyviai, lemiantys augalų derlių.

Dirvožemio „kvėpavimas“ kartu su fotosinteze ir organiniu kvėpavimu lemia atmosferos oro sudėtį. Daug mikroorganizmų rūšių sukelia augalų ir gyvūnų ligas, bet taip pat yra pesticidų ir daugelio kitokių teršalų destruktoriai. Gamtoje įvairūs mikroorganizmai gyvena kartu su aukštesniaisiais augalais ir gyvūnais. Mikroorganizmų dauginimuisi, augimui ir kvėpimui reikalingos maisto medžiagos ir energija. Jų ląstelės specialių mitybos organų neturi. Vandenyje ištirpusios maisto medžiagos įsiurbiamos visu ląstelės sienelės ir citoplazmos membranos paviršiumi dviem būdais: pasyviu - osmoso ir aktyviu - pernešimo. Tokiais pat būdais iš ląstelių pašalinami ir medžiagų disimiliaciniai produktai.

Žemėje daugybė mikroorganizmų rūšių gyvena rizosferoje - šaknų zonoje. Rizoplanos mikroorganizmai tiesiogiai kontaktuoja su augalų šaknimis. Čia jų būna šimtus kartų daugiau negu dirvoje už rizosferos ribų. Rizoplanos zonoje vyrauja Pseudomonas, žymiai mažiau Azotobacter, dar mažiau - celiuliozę skaidančių mikroorganizmų. Šaknų zonos mikroorganizmai minta augalų išskyromis ir dirvos organinėmis medžiagomis. Pirmasis mikorizę aprašė prof. Augalų šaknų zonoje gyvena ir specifiniai grybai (Glomus, Gigaspora, Acaulospora, Sclerocystis), su augalų šaknimis sudarantys mikorizę. Pirmiausia buvo ištirta, kad mikorizę sudaro sumedėję miško augalai - tiek lapuočiai, tiek spygliuočiai. Dabar nustatyta, kad mikorizę sudaro beveik visi sausumos augalai. Mikorizė gali būti ektotrofinė, endotrofinė, ektoendotrofinė ir įvairių pereinamų tipų. Ektotrofinė mikorizė būdinga sumedėjusiems augalams. Endotrofinė mikorizė būdinga žoliniams augalams. Ektoendotrofinę mikorizę sudaro pievų ir ganyklų augalai. Augalai, sudarę mikorizę su grybais, geriau apsirūpina vandeniu ir mineralinėmis medžiagomis, lengviau pakelia sausras. Mikorizės grybai gerai skaido humusą bei kitas organines medžiagas ir gamina biologiškai aktyvias medžiagas.

Kai sodinamas miškas arba įveisiamas parkas, daigų ir sodinukų šaknis reikia mikorizuoti. Vykstant mineralizavimo (humifikavimo) procesui, iš organinių liekanų išlaisvinami cheminiai elementai, užtikrinama jų apykaita ir palaipsniui sudaroma dirvos derlingumo elementų atsarga - humusas. Tai dirvos organinių junginių kompleksas. Nors atlikta daugybė tyrimų, humuso susidarymo procesas ir sudėtis dar nėra visiškai ištirta. Humuso kiekis dirvoje priklauso nuo dviejų priešingų procesų - sintezės ir irimo. Be to humuso kiekis priklauso ir nuo drėgmės, temperatūros, rūgštingumo, sėjomainos, dirvos suspaudimo ir daugelio kitų veiksnių. Mikrobiologinių procesų dinamika dirvoje priklauso nuo organinių medžiagų, temperatūros, rūgštingumo, augalinės dangos ir daugelio kitų veiksnių.

Prieš daug metų daktarė Eugenija Šimkūnaitė kiekvieno pasėlių purškimopesticidais neigiamą įtaką dirvožemio mikroorganizmams prilygino Černobilio avarijos padariniams gyvajai gamtai. Dirvožemio degradacija - tai procesas, kurio metu dėl antropogeninio, fizinio bei cheminio poveikio kinta dirvožemio savybės ir jis praranda savo pagrindines, derlingumą lemiančias savybes. Dirvožemio degradacija gali būti fizinė ir cheminė. Fizinę degradaciją sukelia dirvožemio erozija, suspaudimas, užmirkimas. Cheminę - lokali ir išsklaidyta dirvožemio tarša, rūgštėjimas. Dirvožemio tarša sąlyginai skirstoma į dvi grupes - pramoninės (tarp jų ir transporto) ir žemės ūkio kilmės. Žemės ūkio skleidžiama tarša, kaip minėta, gali būti lokali ir išsklaidyta.

Dirvožemio tarša, skirtingai nei oro ir vandens, gali būti ilgai nepastebėta. Žmogus su dirvožemiu nekontaktuoja taip artimai kaip su oru ar vandeniu. Be to, dėl dirvožemio buferinių ypatumų, jo savybių ar sudėties jo pokyčiai gali pasireikšti ne iš karto. Vis didėjantis žalingas antropogeninis poveikis dirvožemio mikroorganizmams stebimas nuo XIX a. pabaigos. Ypač pavojingas daugkartinis įvairių pesticidų ir jų kompleksų naudojimas, kai neatsigavę po eilinio purškimo dirvos mikroorganizmai gauna pakartotinę dozę nuodų. Įvairūs pesticidai skirtingai veikia dirvos mikroorganizmus, daugiau ar mažiau suardydami natūralią biologi­ninių procesų pusiausvyrą dirvoje. Dirvožemio gyvybei labai kenksmingas masinis glifosatų naudojimas.

Nemaža dalis Lietuvos žemdirbių, naudodami vis didesnius mineralinių trąšų ir pesticidų kiekius, gauna didelius įvairių žemės ūkio kultūrų derlius. Tačiau tai - lazda su dviem galais. Trąšos yra tarsi dopingas ar narkotikai. Kai prarandamas natūralus dirvožemio derlingumas, jų reikia vis daugiau, prastėja produkcijos kokybė, didėja savikaina ir nukenčia gamtinė aplinka. Gamtoje niekas iš nieko neatsiranda. Pertręšimas organinėmis trąšomis irgi žalingas dirvožemio mikroorganizmams. Stažuojantis Olandijoje ne kartą teko girdėti, kad daug jų laukų yra pertręšta organinėmis trąšomis ir dirvožemis tapo negyvas. Todėl ten dirvai atgaivinti plačiai naudojami dirvos mikroorganizmų preparatai, o gyvulių galima laikyti tiek, kiek galėsi panaudoti mėšlo, neviršydamas leistinų tręšimo normų.

Ūkininkavimo pagrindas turėtų būti - sveikas dirvožemis - sveikiaugalai - saugus maistas, nes gamtoje niekas niekur nedingsta. Dirvožemių erozija, degradacija, urbanizacija, dykumėjimas, rūgštėjimasis bei druskėjimas kelia pavojų visai vissparčiau besidauginančiai planetos Žemės civilizacijai. Ilgalaikiais, daugiau kaip 20 metų trukusiais tyrimais, atliktais Šveicarijoje, Vokietijoje, Švedijoje ir kitose šalyse, įrodyta, kad organinės žemdirbystės sistemos yra žymiai pranašesnės ir stabilesnės už intensyviąsias beveik pagal visus dirvožemio derlingumo parametrus: didesnė biotos įvairovė, jų biomasė ir aktyvumas, daugiau mikorizinių grybų. Todėl geriau panaudojamas fosforas, daugiau naudingų artropodų, geresnė dirvos struktūra, didesnis bendras organinės anglies (humuso) kiekis ir efektyviau panaudojamos maisto medžiagos.

Nepaisant naujausių mokslinių tyrimų rekomendacijų ir dėl gausaus mineralinių trąšų bei pesticidų naudojimo, Lietuvos dirvožemis prastėja. Apie 90 proc. dirvų negauna mėšlo ir komposto, vis mažiau šiaudų patenka į dirvą. Didžioji dauguma ūkių augina tik varpinius javus ir rapsus. Taip alindami dirvas mažina humuso kiekį jose, o siekiamam derliui gauti reikia vis daugiau trąšų ir pesticidų. Daug vilčių teikia žalinimo programa, nes pievose ir dirvonuose bujoja įvairių rūšių augalai ir dirvožemio mikroorganizmai, didėja dirvos potencinė galia. Didelį pavojų dirvos mikroorganizmams ir visai gyvajai gamtai kelia ir dar sukels vis labiau plintantis evoliacijos vėžys - GMO.

Dirvožemiuose vis dar svarbus žodis turi granuliometrinė sudėtis - ji lemia laikiną vandens, oro režimą, augalų augimą ir derlių. Smėlio dirvožemiai dažnai būna sausi, greitai nusausinami ir juose trūksta maistinių medžiagų. Šie dirvožemiai skiriasi nuo smėlio didesniu polinkiu sudaryti paviršiaus plutą. Dulkiški dirvožemiai dažnai yra šalti, sulaiko vandenį ir gali lengvai sugerti kapiliarais į viršų kylantį vandenį. Molio dirvožemiai laikosi dariniuose ir dažnai turi agreguotą struktūrą, kuri pagerina oro ir vandens pernašą. Humusas gerina dirvožemio struktūrą, oro drėgmės režimą, biologinį aktyvumą, drėgmės imlumą, sorbcinę galią ir kitas savybes. Humuso yra beveik visuose augalams reikalinguose maisto medžiagose, ypač azote, ir ekologiniuose ūkiuose tai pagrindinis šaltinis.

Ekologinio ūkininkavimo nederėtų imtis, nežinant savo dirvožemio kokybės. Koks jų derlingumas (judriojo fosforo ir kalio kiekis, dirvožemio organinė medžiaga), ar užteršti pesticidų likučiais, sunkiaisiais metalais, nustato LŽI Agrocheminių tyrimų centras Kaune. Žemės ūkio ministerija kasmet skiria pinigų ekologinių ūkių, žemių tyrimams. Viena iš efektyvaus ekologinio ūkininkavimo prielaidų yra išsaugoti dirvožemio derlingumą, o dar geriau - jį gerinti. Ekologinės gamybos ūkiuose, kur labai ribotai naudojamos trąšos, ypač svarbu, kad augalų maisto medžiagų balansas garantuotų gerą derlingumą ir išsaugotų dirvožemio našumą. Deja, Lietuvos ekologinės gamybos ūkių dirvožemiai dažnai nepakankamai trąšūs. Agrocheminių tyrimų laboratorijos duomenimis, 18,6 proc. jų ploto dirvožemiai yra rūgštūs, 36,5 ir 16 proc. - mažo fosforingumo ir kalingumo ir tik 26,2 ir 45,6 proc. dirvožemių fosforo ir kalio pakanka, o mažas humusingumas nustatytas net 52,4 proc. Siekiant taupiai naudoti dirvožemio išteklius, padidinti augalų produktyvumą, sumažinti taršą, skaičiuojamas augalų maisto medžiagų balansas dirvožemyje. Tačiau formulės sudėtingumas kartais riboja gebėjimą balanso apskaičiuoti tik aukštos kvalifikacijos specialistams.

Keturlaukėje sėjomainoje kasmet buvo auginami raudonieji dobilai žaliajai trąšai, žieminiai rugiai, ankstyvosios bulvės ir vasariniai kviečiai. Visuose laukeliuose augalai buvo tręšti mineralinėmis kalio trąšomis. Su šiomis trąšomis dobilai gavo 40 kg/ha, rugiai - 60, kviečiai - 90, o bulvės - 120 kg/ha kalio. Kai kuriuose laukeliuose augalai dar buvo patręšti ekologinėmis azoto trąšomis Biofer ir kaulų miltais. Biofer - tai galvijų mėšlo granulės, kurių sudėtyje yra apie 10 proc. azoto, 7 proc. fosforo ir 1 proc. kalio. Šių trąšų pavidalu rugiams buvo išberta 60, bulvėms ir kviečiams - 90 kg/ha azoto. Be to, kai kuriuose laukeliuose rugiai ir bulvės papildomai tręštos raudonųjų dobilų žaliąja trąša. Apskaičiuojant azoto balansą, įvertintas azoto kiekis patekęs į dirvožemį su Biofer, kaulų miltais, kraikiniu mėšlu ir žaliąja trąša. Fosforas ir kalis taip pat pateko į dirvą su trąšomis bei su sėklomis.

Apskaičiuotas augalų maisto medžiagų balansas visose ūkio bandymų vietose parodė teigiamą rezultatą - pajamos viršijo išlaidas. Azoto balanso požiūriu Biofer ir kaulų miltai buvo neracionalūs, tačiau dėl jų tręšimo augalų derlius padidėjo. Pavyzdžiui, jei Biofer ir kaulų miltų netręšus rugių grūdai būtų 3,78 t/ha, kviečiai 3,33 t/ha, bulvės 23 t/ha, patręšus atitinkamai būtų 4,71; 4,26; 29 t/ha. Šie pavyzdžiai rodo, kad teigiamas balansas prisideda prie dirvožemyje kaupiasi maisto medžiagų ir humuso formavimosi.

Kitaip tariant, mikroorganizmų, augalų ir gyvūnų suderinama pusiausvyra lemia dirvožemio našumą. Airiantis dirvožemio paviršius, drėgmės režimas ir struktūra - šie veiksniai glaudžiai susiję su mikroorganizmų veikla. Drenažas nuleidžia vandens perteklių ir gerina dirvožemio struktūrą. Organinės medžiagos didina biologinį aktyvumą trumpuoju laikotarpiu ir ilguoju laikotarpiu gerina humuso formavimą. Dirvožemio erozija ir pesticidų žalojimas kelia iššūkius; todėl būtina skatinti organikos naudojimą: mėšlą, tarpinius augalus, sėjomainą ir nuolatinį apsodinimą, kuris palaiko mikroorganizmų balansą.

Gyvūnų mėšlas, tarpiniai augalai, organinės atliekos ir kt. aprūpina dirvožemį organinėmis medžiagomis. Trumpuoju laikotarpiu šios medžiagos didina biologinį aktyvumą, o ilguoju - didina organinių medžiagų kiekį ir gerina agregatų stabilumą. Ariamoje žemėje pravažiavimai su sunkiąja technika dažnai sukelia dirvožemio suslėgimą. Sutankinant ir suslegiant dirvą, suspaudžiamos didesnės poros ir jų nebelieka. Tai reiškia, kad vanduo ir oras nebegali greitai patekti iki šaknų.

Dirvožemis nuolat veikiamas natūralių procesų ir žmogaus veiklos. Jau formuojantis dirvožemiui, jį nuolat veikia vėjas ir vanduo, išnešiodami jo daleles į kitas vietas. Tai natūralus dirvožemio erozijos procesas, prie jo prisideda ir netinkama žmogaus ūkinė veikla. Nyindsio metu prarandamas humuso kiekis, o tai vėliau reikalauja didesnių trąšų. Todėl svarbu puoselėti dirvą per sėjomainą, melioracijas ir organinį praturtinimą, siekiant išsaugoti jos derlingumą.

Baigiamasis minties rinkinys: dirvožemis - gyva sistema, kuriai būtina nuolatinė priežiūra ir supratimas apie mikroorganizmų vaidmenį. Žemdirbystės ateitis priklauso nuo gebėjimo išsaugoti ir didinti dirvožemio derlingumą, naudojant organinę medžiagą, mikroorganizmų preparatus, sėjomainą ir kitus tvarius metodus.

tags: #zvyringame #dirvozemyje #yra #medziagu