Virtualus arimo ciklas: humusas ir C02 kaupimasis

Arimą mokslininkai laiko veiksminga pasėlių auginimo technologijos dalimi, kuri padeda susidaryti humusui, sulaikyti CO2 ir užkirsti kelią kenksmingų N2O dujų išskyrimui į atmosferą. Tai patvirtina moksliniai tyrimai, kurie atskleidė glaudų humuso ir CO2 emisijų bei arimo naudos ryšį.

Žemės naudojimas ir dirvožemio tvarkymas paveikia CO2 emisijas, taigi ir globalinį klimato atšilimą. Humuso kiekis dirvožemyje atlieka svarbų vaidmenį kaupiant anglį. Arimas kaip pasėlių auginimo technologija padeda sukurti humusą ir todėl mažina CO2 bei N2O emisijas, o pastarosios yra 300 kartų kenksmingesnės nei CO2.

Žemės ūkis ir miškininkystė, priešingai nei kiti ekonomikos sektoriai, gali kaupti anglį ir taip atlikti gamtinių šiltnamio efektą sukeliančių dujų absorbentų vaidmenį.

Dirvožemio tvarkymas prisideda prie klimato apsaugos

Dirvožemis gali kaupti anglį ir taip atlikti šiltnamio efektą sukeliančių dujų absorbento vaidmenį. Dirvožemyje esanti anglis gali būti išskiriama CO2 emisijų, o azotas – azoto oksido N2O pavidalu, todėl didėja šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos.
Būtent todėl svarbu susirūpinti žemės naudojimu ir dirvožemio tvarkymu ne mažiau nei jų pokyčiais, siekiant kaip nors suvaldyti globalinio šiltėjimo potencialą. 

Tolesniuose skyriuose apibrėžiami CO2, N2O ir humusas, paaiškinama jų sąveika ir atskleidžiami pasėlių auginimo technologijų lyginimą nedidelių CO2–N2O emisijų atžvilgiu atlikusių mokslinių tyrimų rezultatai.

CO2 ir pasėlių augimas

Anglis atsiranda ore kaip CO2 junginyje esanti C. Atlikdami fotosintezę augalai pasisavina anglį iš CO2 junginio, sujungia jį su dirvoje esančio vandens (H2O) vandeniliu ir naudodami saulės energiją pagamina cukrų CH2O. Galiausiai dėl augalo medžiagų apykaitos šis cukrus pasisavinamas ir paverčiamas kompleksinėmis molekulėmis, kurios laikomos augalų dalimis ir toliau vadinamos „organinėmis medžiagomis“.

Neprilygstamas dirvožemio CO2 kaupimo pajėgumas

Dirvožemiai yra be konkurencijos didžiausios sausumos organinės anglies saugyklos. Tačiau pažymėtina, kad šių dirvožemių anglies kaupimo pajėgumai įvairiuose regionuose labai skiriasi atsižvelgiant į dirvožemio tipą. Pavyzdžiui, durpynų dirvožemiai gali sukaupti gerokai daugiau organinės anglies nei mineraliniai dirvožemiai.

Kreidinis dirvožemis (lengvas arba sunkus)

Priemolio dirvožemis (itin derlingas smėlio, dumblo ir molio mišinys)

Priemolio dirvožemis (itin derlingas smėlio, dumblo ir molio mišinys)

Smėlingas dirvožemis (lengvas dirvožemis)

Molingas dirvožemis (sunkus dirvožemis)

Dumblingas dirvožemis (nuo lengvo iki vidutinio sunkumo, itin derlingas dirvonavimas)

Humusas – pagrindinis dirvožemio derlingumo rodiklis

Humusas aptinkamas viršutiniame dirvožemio sluoksnyje. Visuotinai priimta ideali geros būklės dirvožemio sudėtis tokia: organinės medžiagos 5 %; mineralai 45 %; vanduo 25 %; oras 25 %

Humusą sudaro augalų liekanos (organinės medžiagos), kurias organinėmis medžiagomis paverčia dirvožemio gyvūnai ir mikroorganizmai. Jos aprūpina augalus maistinėmis medžiagomis, kaip kempinė sugeria vandenį ir „sukabina“ dirvožemį.

Humusas teigiamai veikia derliaus potencialą ir užtikrina vienodą derlingumą. Didelis humuso kiekis gali padidinti vandens kaupimo pajėgumą, taigi ir vandens prieinamumą. Be to, humusingi dirvožemiai dėl tamsios spalvos pavasarį greitai įšyla, todėl augalai greičiau auga. 

Humuso CO2 ir klimato apsauga

Anglis sudaro beveik 60 % humuso ir yra svarbiausias dirvožemio organinių medžiagų elementas.

Humuso kiekio dirvožemyje proporcija priklauso nuo sudėtingos sąveikos tarp:

• organinių medžiagų patekimo į dirvožemį kiekio ir sudėties;
• organinių medžiagų konversijos, skaidymo ir stabilizavimo dirvožemyje.

Humusas didele dalimi atsakingas už klimatą: jei organinės anglies tiekimas į dirvožemį sumažėja, išskiriamas anglies dvideginis (CO₂). Organinės anglies tiekimui padidėjus, CO₂ sulaikomas dirvožemyje. Ilgalaikis stabilus humusas (kg/ha) ypač svarbus klimato apsaugai.

Humusas ir arimas

Humusą dirvožemyje reikia išsaugoti. Įvertinus humuso kiekį skirtingose pasėlių auginimo sistemose rezultatai labai aiškūs: nedirbamos ir sumažintu pajėgumu dirbamos žemės technologijos neturi jokio teigiamo poveikio humuso kūrimui.

Atlikęs daugiau nei 100 lauko tyrimų ir išanalizavęs visą dirvožemio profilį Tiuneno institutas padarė išvadą, kad pasėlių auginimo sistemose nedirbant žemės viename hektare per metus sukaupiama kur kas mažiau anglies. Daugelyje tyrimų taip pat nustatytas netgi humuso sumažėjimas.
Šaltinis: Tiuneno instituto ataskaita (angl. Thünen Report) Nr. 64, 2018 lapkritis, nuo p. 194.

Tiuneno instituto mokslininkas dr. Axelis Donas pateikia tokį paaiškinimą: „Humusas susidaro iš šaknų ir augalų liekanų bei organinių trąšų kaip mėšlas ir srutos. Jos patenka į dirvą iš viršaus. Neatliekant reversinio žemės dirbimo plūgu, naujai susidaręs humusas lieka arti paviršiaus ir nėra tolygiai sumaišomas su viršutiniu dirvožemio sluoksniu. Yra ir kitas neigiamas padarinys: neatpalaidavus dirvožemio yra tikimybė, kad padidės mikrobų nitratų skaidymas ir azoto oksido (N2O) emisijos. Šios dujos yra 300 kartų kenksmingesnės klimatui nei CO2.“

Panašūs rezultatai ir išvados gauti ir europiniame tyrime „Catch C Project“.

ARIMAS APSAUGO DERLIŲ IR TAUSOJA APLINKĄ

Rodiklis (arimas = 100)	Minimalus žemės dirbimas	Tiesioginė sėja
Derlius	–2 %	–4 %
Humuso (viršutinio dirvožemio sluoksnio) sudėtis	7 %	6 %
CO2 emisijos	23 %	32 %
N2O emisijos	0 %	348 %

Šaltinis: „291 projekto „Catch-C“ inicijuoto ilgalaikio tyrimo rezultatų apibendrinimas“ (angl. „Aggregation of 291 long-term experiments initiated by Catch-C Project“), 2014. www.catch-c.eu. „Catch-C“: „Žemės ūkio valdymo praktikų ir ūkininkavimo tipų ES suderinamumas, siekiant švelninti klimato kaitos padarinius ir gerinti dirvožemio būklę“ (angl. „Compatibility of Agricultural Management Practices and Types of Farming in the EU to enhance Climate Change Mitigation and Soil Health“).

Kodėl arti su Kverneland plūgais?

Kaip jau minėta, arimą mokslininkai laiko veiksminga pasėlių auginimo technologijos dalimi, padedančia susidaryti humusui, sulaikyti CO2 ir užkirsti kelią kenksmingų N2O dujų išskyrimui į atmosferą. Arti būtina geriausiu įmanomu būdu. Kokybišką darbą galima atlikti su Kverneland plūgais, kurie sukurti taip, kad tiktų visiems dirvožemio tipams, ir vertinami dėl gerų eksploatacinių charakteristikų. Pasirinkimas arti su Kverneland plūgais – pirmas žingsnis didesnio derliaus ir pajamų link: tai veiksmingas necheminis būdas paruošti dirvą sėjai, kontroliuoti piktžoles, šliužus ir kitus kenkėjus, atstatyti pažeistus laukus ir sukurti optimalias sąlygas augalams augti, t. y. sudaryti gerą oro, vandens, mineralinių medžiagų ir humuso pusiausvyrą.