• Temos
• Augalininkystė

Tirkime ūkio dirvožemį – granuliometrinė sudėtis, struktūra ir katijonų mainų geba: kodėl tai svarbu? (1)

Dr. Kristina Amalevičiūtė-Volungė

Lietuvos žemės ūkio konsultavimo tarnybos vyriausioji augalininkystės specialistė

2025-03-07

© Egidijaus Vilkevičiaus nuotr., agroakademija.lt

Dirvožemio tyrimai yra būtini, siekiant užtikrinti tvarų ir efektyvų žemės ūkį bei apsaugoti aplinką. Jie padeda nustatyti dirvožemio savybes bei galimybes išauginti didesnį derlių. Kokie tyrimai aktualiausi ir kodėl svarbu gerai pažinti savo ūkio dirvožemį? Šiame straipsnyje aptarsime dirvožemio granuliometrinę sudėtį, struktūrą ir katijonų mainų gebą – tris tarpusavyje glaudžiai susijusias savybes, lemiančias dirvožemio derlingumą ir augalų augimo sąlygas.

Vieni aktualiausių dirvožemių tyrimų yra maistinių medžiagų kiekio, pH lygio, struktūros būklės, organinės anglies kiekio, biologinio aktyvumo, katijonų mainų gebos nustatymas. Remiantis šiais rodikliais, galima tiksliau parinkti trąšas, optimizuoti augalų auginimo sąlygas ir išvengti perteklinio tręšimo, kuris gali neigiamai paveikti ne tik patį dirvožemį bet ir aplinką. Be to, reguliariai atliekami tyrimai padeda išvengti nereikalingų išlaidų trąšoms, užtikrinant ekonomišką ir darnų ūkininkavimą.

Norint tvariai naudoti dirvožemį, svarbu jį gerai pažinti. Pastaruoju metu vis daugiau kalbama apie dirvožemio sveikatą, kuri vertinama pagal tris pagrindinius rodiklius. Pirmas – biologinės savybės, apimančios mikroorganizmų kiekį ir jų veiklą, organinių medžiagų skaidymą, azoto atpalaidavimą, dirvožemio „kvėpavimą“ bei fermentų aktyvumą. Antras – cheminės savybės: dirvožemio pH, kuris lemia maisto medžiagų (azoto, fosforo, kalio, kalcio, magnio ir kt.) prieinamumą augalams. Trečias – fizikinės savybės, kurios daro įtaką vandens režimui, šilumos palaikymui, struktūrai, agregatų stabilumui ir dirvožemio tankiui.

Kuo daugiau sužinome apie šiuos rodiklius, tuo geriau suprantame dirvožemio būklę ir galime priimti tvarius sprendimus, siekiant didesnio derliaus. Išsamūs dirvožemio tyrimai, atliekami LŽŪKT laboratorijoje, padeda įvertinti jo fizikines, biologines ir chemines savybes bei suplanuoti dirvožemio gerinimo strategiją.

Dirvožemio granuliometrinė sudėtis

Dirvožemio pažinimas prasideda nuo pagrindinės fizikinės savybės – dirvožemio granuliometrinės sudėties. Ją nusako dirvodarinės uolienos dalelių dydis (molio, dulkių ir smėlio) ir jų santykis dirvožemyje. Dirvožemio granuliometrinė sudėtis yra vienas pagrindinių veiksnių, lemiančių dirvožemio poringumą, struktūringumą, drėgmės imlumą, vandens laidumą, šilumos ir oro režimą, chemines savybes, organinių ir mineralinių junginių kaupimąsi bei jų pasiskirstymą, erozijos riziką.

Dirvožemio granuliometrinės sudėties grupei nustatyti naudojamas Fere trikampis. Jį taikant, pagal molio, dulkių ir smėlio dalelių procentinę sudėtį yra nustatoma dirvožemio granuliometrinės sudėties grupė.

Lietuvoje yra išskiriamos 15 grupių, o pasaulyje (pagal FAO sistemą) – 12 (1 pav.). Lietuvoje išskiriamų grupių yra daugiau, nes dirvodarinės uolienos pasižymi didele priemolio ir priesmėlio nuogulų įvairove, kurias stengiamasi kiek galima detaliau išskirstyti. Lietuvoje išskiriama priesmėlių grupė, kuri tarptautinėje FAO klasifikacijoje sujungta kartu su smėlingu lengvu priemoliu.Paaiškinimas: smėlis (s), rišlus smėlis (s1), priesmėlis (ps), smėlingas lengvas priemolis (sp), smėlingas sunkus priemolis (sp2), vidutinio sunkumo priemolis (p1), sunkus priemolis (p2), dulkiškas priesmėlis (dps), dulkiškas lengvas priemolis (dp), dulkiškas vidutinio sunkumo priemolis (dp1), dulkiškas sunkus priemolis (dp2), dulkės (da), smėlingas molis (sm), dulkiškas molis (dm), molis (m).

1 pav. Lietuvoje galiojantis (A) ir tarptautinis FAO (B) dirvožemio granuliometrinės sudėties nustatymo lygiašonis (Fere) trikampis pagal smėlio, dulkių ir molio dalelių frakcijų santykinį kiekį (%). Šaltinis: Staugaitis G., Vaišvila Z. J. Dirvožemio Agrocheminiai tyrimai. 2019. Kaunas

Lengvos granuliometrinės sudėties (smėlio, priesmėlio) dirvožemiams, kurių sudėtyje vyrauja smėlio dalelės, būdingas mažas organinių ir maisto medžiagų (ypač kalio, fosforo) kiekis, silpna katijonų mainų geba (greitai netenkama maisto medžiagų), greitas drėgmės pralaidumas, dominuojantis rūgštinis pH (priklausomai nuo kalcio ir magnio kiekio).

Taigi, tokiame dirvožemyje galimos rizikos: greitas maistinių medžiagų išplovimas (ypač kalio ir azoto) ir sudėtingas drėgmės pusiausvyros išlaikymas, ypač sausringu laikotarpiu. Todėl šio tipo dirvožemiuose svarbu naudoti organines medžiagas (kompostą, mėšlą, žaliąją trąšą), kurios didina humuso kiekį ir pagerina maisto medžiagų sulaikymą. Taip pat svarbu taikyti dažnesnį, mažesnėmis normomis grįstą augalų tręšimą, taip išvengiant trąšų praradimo. Vandens sulaikymui tokiuose dirvožemiuose taikyti, kur įmanoma, mulčiavimą bei dirvožemio struktūros gerinimą naudojant organines medžiagas.

Sunkios granuliometrinės sudėties (molio) dirvožemiams, kuriuose vyrauja molio dalelės, būdingas pakankamai didelis organinių medžiagų kiekis, todėl juose gerai išsilaiko maistinės medžiagos, ypač kalcis, magnis, fosforas. Tokiems dirvožemiams būdinga didelė katijonų mainų geba bei šarminis pH. Tai lemia gerą maistinių medžiagų sulaikymą. Sunkios granuliometrinės sudėties dirvožemiai dėl didelio vandens kiekio sulaikymo sunkiau „kvėpuoja“, o dėl mažos organinės medžiagos kiekio ir prastos blogos struktūros, karštuoju laikotarpiu, gali susidaryti pluta, užkemšanti dirvožemio poras. Svarbu šiuose dirvožemiuose gerinti dirvožemio struktūrą, užtikrinti geresnį oro pralaidumą tinkamu drenavimu bei naudojant organines medžiagas. Taip pat naudoti kalkinimo medžiagas, jei dirvožemio pH reakcija rūgšti.

Vidutinės granuliometrinės sudėties (priemolio) dirvožemiai Lietuvoje pasižymi didele savybių įvairove. Jų ypatybės priklauso nuo priemolio sunkumo (lengvas, vidutinis, sunkus, smėlingas, dulkiškas ir kt.) bei paviršiaus reljefo (kalvotas, lyguminis). Dėl to kai kurie priemolio dirvožemiai gali būti užmirkę (vidutiniai ir sunkūs priemoliai lygumose), o kiti – normalaus drėgnumo (aukštumose).

Be to, priemolio dirvožemių pH reakcija skirtinguose Lietuvos regionuose labai skiriasi: Vidurio Lietuvos žemumose ji dažniausiai būna neutrali, o kalvotose aukštumose – rūgšti. Nepaisant šių skirtumų, priemolio dirvožemiai turi ir bendrų bruožų: jie nėra linkę į drėgmės trūkumą, pasižymi vidutine organinių medžiagų koncentracija ir gera katijonų mainų geba, leidžiančia efektyviai išlaikyti maisto medžiagas. Vis tik, siekiant išvengti maistinių medžiagų pertekliaus ir nepageidaujamų elementų kaupimosi, būtina subalansuota tręšimo strategija.

Intensyvus žemės dirbimas (arimas) gali skatinti smulkių dalelių (molio, dulkių) praradimą ir sukelti dirvožemio degradaciją. Neariminė žemdirbystė padeda išsaugoti dirvožemio struktūrą ir mažina granuliometrinės dirvožemio dalies pokyčių riziką. Na, o daugiamečiai augalai ir tinkama augalų rotacija bei tarpiniai augalai gali pagerinti dirvožemio agregatinę būklę ir palaikyti natūralų granuliometrinės sudėties balansą.

Taigi, žinant savo laukų granuliometrinę sudėtį, tinkamai parinkus žemės dirbimo būdą ir auginamus augalus, galima išlaikyti optimalias dirvožemio savybes ilgalaikei žemės ūkio veiklai bei išvengti dirvožemio degradacijos.

• Apibendrinant:
• Smėlingi dirvožemiai reikalauja dažnesnio tręšimo mažesnėmis normomis, organinių medžiagų papildymo ir drėgmės išsaugojimo priemonių.
• Molingi dirvožemiai turi didelį maistinių medžiagų rezervą, tačiau reikalingas tokių dirvožemių tinkamas drenavimas, esant poreikiui, kalkinimas ir tinkamas žemės dirbimas.
• Priemolio dirvožemiai užtikrina gerą maistinių medžiagų balansą, tačiau jiems yra reikalingas subalansuotas tręšimas ir dirvožemio stebėjimas, kad būtų išlaikyti optimalus dirvožemio derlingumas.
• Kiekvienam dirvožemio tipui pagal granuliometrinės sudėties grupę svarbu taikyti tinkamą tręšimo ir dirvožemio gerinimo strategiją, kad būtų galima užtikrinti ilgalaikį ir tvarų ūkininkavimą.

Dirvožemio struktūra ir katijonų mainų geba: kodėl tai svarbu?

Kalcio (Ca²⁺) katijonai (teigiamai įkrauti jonai) yra itin svarbūs dirvožemio struktūrai, nes jie padeda formuoti ir stabilizuoti dirvožemio agregatus, sukurti patvarią porėtą struktūrą, kuri leidžia geriau cirkuliuoti orui ir vandeniui. Kai dirvožemyje yra pakankamai kalcio, vanduo lengviau prasiskverbia į gilesnius sluoksnius, mažėja paviršinio užmirkimo rizika, o svarbiausia – sudaromos sąlygos kitoms maisto medžiagoms pasisavinti augaluose.

Lietuvos molio ir priemolio dirvožemiuose (Vidurio Lietuvos žemumose) dominuojantis kalcis sudaro 70–90 % dirvožemio katijonų mainų gebos. Paprastai dirvožemyje jo netrūksta, tačiau rūgščią pH reakciją turinčiuose dirvožemiuose jo mažai arba jis yra neprieinamas augalams. Tai neigiamai veikia augalų maisto medžiagų pasisavinimą ir gali išbalansuoti kitų maistinių medžiagų kiekius bei ženkliai paveikti augalų derlingumą.

Kalcis padeda išlaikyti purią dirvožemio struktūrą, todėl jis mažiau linkęs suslūgti ar susiplūkti, ypač intensyviai dirbant technika. Kalcio trūkumas gali sukelti agregatų irimą, dėl ko dirvožemis tampa labiau pažeidžiamas erozijai. Be struktūrinės funkcijos, kalcis yra būtinas augalams, nes jis yra svarbus jų ląstelių sienelių formavimuisi ir įvairiems biocheminiams procesams. Pakankamas kalcio kiekis padeda augalams geriau įsisavinti ir kitas maistines medžiagas, tokias kaip magnis, kalis ir pan.

Kalcio (Ca²⁺) (Magnio (Mg²⁺), kalio (K⁺), natrio (Na⁺), vandenilio (H⁺), aliuminio (Al³⁺) medžiagų balansą dirvožemyje apibūdina katijonų mainų geba (angl. Cation Exchange Capacity (CEC). Neigiamai įkrautos molio dalelės traukia teigiamai įkrautus katijonus. Kuo daugiau dirvožemyje molio dalelių ir humuso bei yra tinkamas pH (nerūgštus), tuo efektyviau dirvožemio sorbciniame komplekse tarp augalų šaknų ir molio vyksta katijonų mainai (2 pav.).
2 pav. Katijonų mainai dirvožemyje

Dirvožemis su aukšta katijonų mainų geba gali efektyviai surišti teigiamai įkrautus jonus (katijonus), tokius kaip kalcis, magnis ir kalis. Šie katijonai padeda išlaikyti dirvožemio struktūrą ir pagerina jo gebėjimą išlaikyti vandenį.

Taigi, kuo didesnė katijonų mainų geba, tuo daugiau maisto medžiagų tenka augalams, palaikoma tinkama dirvožemio struktūra bei drėgmės režimas. Žinant dirvožemio katijonų mainų gebos lygį, galima geriau planuoti augalų tręšimą, išvengiant per didelio trąšų naudojimo ir jų išplovimo, taip pat spręsti, kokią dirvožemio gerinimo strategiją taikyti (lentelė Nr. 1).
Svarbu rūpintis dirvožemiais, kuriuose yra žema katijonų mainų geba, papildant juos organinėmis medžiagomis, o aukštos katijonų mainų gebos dirvožemiuose – reguliuoti pH bei išvengti nepageidaujamų jonų kaupimosi.

Lentelė Nr. 1. Katijonų mainų gebos reikšmė dirvožemio savybėms ir tręšimui

Smėlingi dirvožemiai turi žemą katijonų mainų gebą, todėl juose greičiau išsiplauna kalcis, magnis ir kalis, o molingi dirvožemiai šiuos elementus išlaiko geriau.

Molingame dirvožemyje azoto (N) trąšos gali būti naudojamos rečiau ir didesnėmis normomis, nes jos ilgiau išlieka dirvoje, tuo tarpu smėlingame dirvožemyje reikia dažnesnio azoto tręšimo mažesnėmis normomis, kad būtų išvengta išsiplovimo. Siekiant pagerinti smėlingo dirvožemio katijonų mainų gebą, galima įterpti organinių medžiagų (komposto, mėšlo, auginti tarpinius augalus, palikti ražienas), kad būtų galima padidinti maistinių medžiagų išlaikymą bei sureguliuoti dirvožemio pH. Molingiems dirvožemiams reikia mažesnio kiekio kalkių nei smėlingiems, nes jie natūraliai geriau išlaiko kalcį ir magnį.

LŽŪKT laboratorijoje galima nustatyti dirvožemio struktūrą pagal dirvožemio tyrimų duomenis, išreikštu katijonų mainų struktūriniu trikampiu (3 pav.). Jame yra teikiama informacija apie optimalų Ca²⁺, Mg²⁺ ir K⁺, Na⁺, H⁺, Al³⁺, Fe²⁺ katijonų santykį dirvožemyje bei nurodoma (optimali, gera ar prasta) dirvožemio struktūra. Taip pat pateikiama ir išsami informacija apie katijonų sorbcinę gebą bei kiek procentų talpos kiekvienas katijonas jau užėmė (užpildė). 3 paveiksledirvožemio struktūra nurodyta kaip „gera“ (juodas taškas trikampyje). Tai reiškia, kad dirvožemis yra gana lengvai dirbamas, pasižymi subalansuotu drėgmės režimu ir sudarytos geros sąlygos augalams jame augti.3 pav. Pagal dirvožemio tyrimų duomenis pateikiamas dirvožemio struktūros trikampis (Dirvožemio sveikatingumo tyrimų paketas).

Svarbus dirvožemio rodiklis yra dirvožemio pasotinimas bazėmis – katijonais, kurie padeda neutralizuoti dirvožemio rūgštingumą ir palaiko pilnavertišką augalų mitybą. Pasotinimo bazėmis procentas rodo, kiek dirvožemio sorbcinis kompleksas jau yra užpildytas Ca²⁺ ir Mg ²⁺ katijonais, ir kiek jame yra laisvos vietos bei kitų katijonų, tokių kaip H⁺, K⁺, Al³⁺.

Lentelė Nr. 2. LŽŪKT laboratorijos sveikatingumo tyrimo paketo katijonų mainų gebos ir pasotinimas bazėmis dirvožemio rezultatų pavyzdys

Paaiškinimas: Clay-humus (CEC) – Katijonų mainų geba, CEC-saturation – pasotinimas bazėmis arba sorbcinės talpos užpildymas (%), Ca/Mg/K/Na/H/Al – saturation – kalcio, magnio, kalio, natrio, vandenilio, aliuminio jonų kiekis sorbcinėje talpoje (%). Unit – vienetai. Result – tiriamo dirvožemio rezultatai. Target value – siektinos reikšmės. Low – žema, rath.low – gana žema, good – gera, rath. high – gana aukšta, high – aukšta reikšmė

Pavyzdžiui, dirvožemyje (lentelė Nr. 2 ) nustatyta katijonų mainų geba (baziniai ir rūgštiniai katijonai, susijungę su molio ir humuso dalelėmis) yra 137 mmol+/kg ir ji yra 100 % užpildyta katijonais: 81 % Ca²⁺, 13 % Mg ²⁺, 5,3 % K⁺, 0,5 % Na⁺, <0,1% H⁺, <0,1% Al³⁺. Tai gana geri dirvožemio rodikliai. Galime daryti išvadą, kad dirvožemyje esančios ir su trąšomis įnešamos maisto medžiagos bus lengvai prieinamos augalams dėl geros katijonų mainų gebos.

Taigi, užsisakius dirvožemio tyrimo sveikatingumo paketą ir ištyrus dirvožemį LŽŪKT laboratorijoje, bendradarbiaujančioje su Nyderlandų laboratorija Eurofins, sužinosite ne tik dirvožemio granuliometrinę sudėtį (molio, dulkių bei smėlio) ir grupę, bet ir dirvožemio struktūros būklę bei kitus dirvožemio parametrus, apie kuriuos informaciją pateiksime kituose straipsniuose.

Agroakademija.lt rekomenduoja pažiūrėti

Norėtumėte visus ūkio laukus matyti vienoje vietoje?

LŽŪKT dirvožemio tyrimai: trys veiksmai – triguba nauda