Humusas ir mikroorganizmai dirvodaros procese

Danutė Jasilionienė

UAB „Chemcentras“ produkto vadybininkė

2017-02-20

Dirvožemis – kiekvienos šalies unikalus turtas. Augalas maitinasi maisto medžiagomis, ištirpusiomis dirvožemio tirpale, tad reikia maitinti dirvožemį ir leisti jam maitinti augalą. Humuso susidarymas ir kaupimasis – sudėtingas ir ilgas procesas, susijęs su dirvodaros sąlygomis.

Dirvožemis nėra tik kažkokia terpė, į kurios ertmes supilame augalams reikalingų trąšų, o augalai suleidžia šaknis. Mokslininkų paskaičiavimu, sunaikinę vos 20–30 cm paviršinio Žemės sluoksnio, prarastume ne tik žmoniją, bet daugybę kitų gyvybės rūšių. Palankiomis sąlygomis 1 cm dirvožemio sluoksniui susidaryti prireikia keliasdešimt metų, o jį sunaikinti galima labai greitai. Dirvožemį būtina vertinti, kaip per daugelį tūkstančių metų išsivysčiusią sudėtingą ekologinę, gyvą, funkcionuojančią sistemą.

Dirvožemio derlumas priklauso nuo humuso

Humuso dėka turime geros struktūros dirvožemį, kuriame mažiau išsiplauna maisto medžiagos, neutralizuojami įvairūs teršalai (pesticidai, sunkieji metalai, radionuklidai). Įprasta sakyti, kad kuo didesnis humuso kiekis, tuo našesnis dirvožemis. Humusingame dirvožemyje yra kur kas daugiau maistinių elementų, ypač azoto. Tad augalai apie trečdalį jiems reikalingo azoto pasiima iš humuso. Nustatyta, kad jame yra apie 17 aminorūgščių, fermentų, biologiškai aktyvių medžiagų, kurie aktyvina augalų augimą. Pagal dirvos fermentų (ureazės ir sacharazės) aktyvumą galima nustatyti, kiek dirvoje yra mikroorganizmų, lemiančių augalinių liekanų ardymą ir humuso formavimą.

Humuso susidarymas ir kaupimasis – sudėtingas ir ilgas procesas, susijęs su dirvodaros sąlygomis. Humuso atsargos dirvožemiuose susikaupė per ilgus tūkstantmečius, nes humifikacijos metu huminių rūgščių susidaro daugiau negu jų mineralizuojasi. Lietuvoje vyrauja mažo ir vidutinio humusingumo dirvožemiai, todėl žemę naudojant intensyviai, ypač nesilaikant agrotechnikos reikalavimų, jos humusingumas gali smarkiai sumažėti.

Ar situacija pažįstama?

Ūkio specializacija – vien augalininkystės produkcijos gamyba, dirvos netręšiamos organinėmis trąšomis, sėjomainoje nesėjami pupiniai augalai bei daugiametės žolės, varpiniai javai užima 70–80 proc., šiaudai sudeginami arba išvežami. Tikėtina, kad taip ūkininkaujant, vaikams ir vaikaičiams paliksime visiškai nualintą ir nederlų dirvožemį.

Paradoksas, bet eilę metų siekiant maksimalių derlių, visų pirmą auginimo technologijose akcentuojamas genetinis augalo potencialas, tręšimas mineralinėmis trąšomis, pesticidai ir nepagrįstai užmirštant dirvožemį. Metų metais dirvožemio derlingumui išsaugoti buvo skiriamas minimalus dėmesys, todėl šiuo metu dėl intensyvios žemdirbystės net istoriškai pačiose derlingiausiuose Suvalkijos, Šiaurės Lietuvos dirvožemiuose pastebimi dirvos nualinimo atvejai.

Humusas sudaro didžiąją dalį (80–85 proc.) organinės dirvožemio dalies, likusią dalį (10–15 proc.) –nesuirusios organinės liekanos ir šaknys ir iki 5 proc. – gyvieji organizmai. Visa tai tampriai surišta tarpusavyje ir svarbu humusui susidaryti.

Kaip susidaro humusas?

Organinės medžiagos dirvožemyje, veikiamos gyvūnų, mikroorganizmų, deguonies ir vandens, vykstant vienu metu trims sudėtingiems biocheminiams procesams – liekanų skaidymui, naujų organinių junginių sintezei ir humifikacijai – virsta humusu. Kartu su humuso susidarymu dirvožemyje vyksta jo skaidymas ir mineralizavimas, kurio metu humuse sukauptos medžiagos prieinamos augalams.

Humifikacijos – organinių medžiagų liekanų irimo dirvoje ir jų virtimo humusu – greitis ir pobūdis priklauso nuo daugelio faktorių: augalinių liekanų kiekio, cheminės sudėties, dirvožemio drėgnumo, temperatūros ir aeracijos, granuliometrinės ir mineralinė sudėties, mikroorganizmų veiklos intensyvumo.

Specifinės dirvožemio humuso rūgštys yra huminės ir fulvo rūgštys bei nehidrolizuojama liekana huminas. Lietuvos dirvožemiuose vyrauja fulvatinis ir fulvatinis humatinis humusas, tai reiškia, kad humuse fulvo rūgščių yra daugiau negu huminių rūgščių.

Huminės rūgštys yra tamsios spalvos, didelio molekulinio svorio organinės rūgštys, netirpstančios vandenyje ir mineralinėse rūgštyse. Jų sudėtyje yra apie 50–60 proc. anglies, iki 40 proc. deguonies, 3–7 proc. vandenilio, 3–5 proc. azoto.

Fulvo rūgštys – didelio molekulinio svorio organinės rūgštys, tirpstančios vandenyje, rūgštyse ir šarmuose. Jų sudėtyje yra apie 50 proc. anglies, daugiau kaip 40 proc. deguonies, 6 proc. vandenilio, 1,5–3 proc. azoto. Fulvo rūgštys, būdamos labai stiprios (pH 2,6–2,8), yra labai aktyvios, skaido mineralinę dirvos dalį, iš kompleksinių mineralinių junginių, prisijungdamos Ca, Mg, K, Fe, Al, sudaro naujus junginius.

Huminas – tai netirpios humusinės medžiagos: lipoidai, vaškai, dervos, bitumai, nehidrolizuotos organinės liekanos. Jis kaupiasi dirvoje, kartu su mikro- ir makroelementais yra organinių higroskopinių koloidų sandaroje. Tai pati inertiškiausia humuso dalis, susijusi su dirvožemio molio mineralais. Todėl atsparesnis rūgščių ir šarmų poveikiui. Šioje humuso frakcijoje yra 20–30 proc. dirvožemio bendrojo azoto kiekio.

Huminiame horizonte gausėjant humuso, kalcio, geležies hidroksido, ulmino kiekiams, nederlingas, blogos struktūros smėlio, jaurinis dirvožemis organinių koloidų dėka įgyja trupininę struktūrą ir rišlumą.

Grybai ir aktinomicetai, gyvendami dirvos mineralinių dalelių paviršiuje, apgaubia šias daleles hifais, kartu su grybienos gaminamu glikoproteino glomulinu formuoja vandeniui atsparesnius agregatus, sutvirtinamus huminu. Kasmet atsirandant vis naujiems veikliojo humuso kiekiams, koloidinės trupinių struktūros patvarumas didėja. Ulminė rūgštis stiprina struktūrą tuo, kad vasarą persisunkusi per visą humusingąjį sluoksnį po jo trupiniais, žiemą sukimba į stambesnius darinius, didindama stipriai klijuojančio ulmino kiekį. Tokiu būdu iš vieno dirvožemio sluoksnio į kitą pernešamos mineralinės dalys, kaupiamas humusas ir augalams prieinamos maisto medžiagos (N, P, K, B, S, Mn, Mo ir kt.), susidaro dirvos horizonto sluoksniai. Šis procesas vyksta mikroorganizmų ir jų gaminamų fermentų dėka.

Skaitlingiausi dirvos biotos atstovai: bakterijos, grybai, aktinomicetai, pirmuonys, dumbliai; mikrofaunos atstovai: amebos, žiuželiniai, infuzorijos, nematodai, erkės, podūros, verpstės, vabzdžių lervos, porakojai, šimtakojai, enchitrėjai ir galiausiai stambiausi tarp jų – sliekai. Mikroorganizmams ardant organines liekanas, didėjant humuso kiekiui, didėja koloidų kiekis. Koloidai – pačios smulkiausios dirvožemio dalelės, kurios kartu su dirvožemio vandeniu sudaro koloidinius tirpalus. Sunkioje dirvoje yra 30–50 proc. koloidų, smėlyje – 1–3 proc. Labiausiai augalus veikia organiniai ir organiniai-mineraliniai koloidai (sudaryti huminės rūgšties, Ca, Mg, molio dalelių pagrindu), nes jie iš dirvos tirpalo savyje sukaupia ir sulaiko N, K, Ca, Mg, P jonus, apsaugo juos nuo išsiplovimo, kaupia higroskopinį vandenį, baltymus, lemia dirvožemio sorbciją, purumą, kvėpavimą, atsparumą vandeniui, erozijos žalą, didina dirvos anglies atsargas.

Mikroorganizmų kiekis (dirvos biogeninis rodiklis) pastoviai kinta, jį veikia aplinkos cheminė sudėtis, toksiškos medžiagos, drėgmė, temperatūra, augalinių liekanų trūkumas. Trūkstant dirvoje organinių medžiagų, maistą mikroorganizmai sau ir augalams gamina skaidydami humusą. Tokiu atveju dirvoje pradeda jo mažėti.

Mikroorganizmai yra pasiskirstę dirvos horizonte pagal jiems tinkamas gyventi sąlygas. Didelę įtaką tam turi deguonies ir anglies dvideginio kiekis, todėl gausiausiai jų yra viršutiniame dirvožemio sluoksnyje. Dirbant laukus, ypač susimaišius humusingam sluoksniui, mikroorganizmams sugrįžti į jiems tinkamas gyvenimui vietas reikia apie 1,5 mėnesio. Netinkama gyvavimui aplinka daugiau ar mažiau, bet silpnina mikroorganizmų veiklą, o, esant ryškiems humusinio horizonto skirtumams, gali ir visai sustabdyti. Ariant permaišius labai plono humuso (apie 2–7 cm) sluoksnio dirvą iki 15 cm gyliu, dirvos paviršiuje humuso procentas gali pasikeisti nuo 3,0 iki 1,5 proc. Taip pat atitinkamai sumažėja ir pH, smarkiai sulėtėja maisto medžiagų apykaitos procesai, keičiasi augalų imunitetas.

Organinių medžiagų skaidymui ir humuso susidarymo procesus neigiamai veikia mikroorganizmų sumažėjimas. Kuo intensyvesnė žemdirbystė, vyrauja monokultūros, intensyvus mineralinių trąšų, pesticidų naudojimas, tuo mažesnė mikroorganizmų bioįvairovė ir jų koncentracija dirvoje. Palyginti su ekstensyviais ūkiais, didžiausias mikroorganizmų kiekis randamas natūraliose pievose, kur kas daugiau jų aptinkama tausojamosios žemdirbystės ir ekologiniuose ūkiuose.

Svarbu!

Tiek pati gamta, tiek žmogaus veikla pirmiausiai veikia jautrų pokyčiams viršutinį dirvožemio sluoksnį, keisdami jo fizikines, chemines, biologines savybes. Todėl labai svarbu atstatyti, gerinti ir tausoti dirvožemio būklę, taikant visas priemones, kurios gerina jos gyventojų ir struktūros išsaugojimą – palikti šiaudus, žemę dirbti atsižvelgiant į horizontų sandarą, laikytis sėjomainos, auginti žaliąją trąšą, išmintingai naudoti chemines priemones, o biogeniniams rodikliams pagerinti – dirvas praturtinti humusinėmis medžiagomis, fermentais, mikroorganizmais.