Žiemos metu dirvožemio būklė ir temperatūros pokyčiai yra itin svarbūs žiemkenčių peržiemojimui ir būsimų ūkio darbų planavimui. Visai neseniai Lietuvos rinkoje atsiradusios dirvožemio stebėjimo stotelės Paul-Tech leidžia stebėti ir suprasti dirvožemio būklę ištisus metus, o po žiemos padeda priimti pagrįstus sprendimus dirvožemio būklės gerinimui.
Tiksliosios žemdirbystės inžinierius Lukas Šapranauskas, atstovaujantis pirmąsias dirvožemio stebėjimo stoteles Paul-Tech (Estija) pradėjusiai diegti įmonei Dotnuva Baltic, pabrėžia, kad dirvožemio užšalimą veikia ne tik oro temperatūra, bet ir sniego danga arba jos nebuvimas, dirvožemio tekstūra ir drėgmės kiekis prieš užšalimą.
„Temperatūros pokyčiai yra itin svarbūs žiemkenčių peržiemojimui, šaknų pažeidimams, kenkėjų ir ligų išlikimui, maistinių medžiagų išsaugojimui bei dirvožemio erozijos procesams. Žiemojimo įtaka pavasario darbams ir sprendimams yra labai svarbi, todėl dirvožemio stebėjimas ūkininkams gali labai pagelbėti“, sako specialistas.
Fizikiniai procesai dirvožemio užšalimo metu
Vandens užšalimo procesas yra gerai aprašytas fizikoje. Užšalimo metu vandens molekulių kinetinė energija mažėja iki tokio lygio, kai molekulinės jėgos nusveria judėjimą, susidaro tvirta kristalinė struktūra. Užšalimo metu vidutinis atstumas tarp molekulių didėja, todėl ledo tankis yra mažesnis nei skysto vandens, o ledas kyla į paviršių. Šis procesas vyksta esant tiksliai 0 °C ir yra staigus fazinis perėjimas iš skystos būsenos į kietą. Užšalimas ir atšilimas yra labai energijai imlūs procesai – užšalimo/atšilimo šiluma yra 330 000 kJ/kg, palyginti su vandens savitąja šiluma, kuri yra 4180 J/kg°C. Ledo temperatūra pradeda kristi žemiau 0 °C tik tada, kai visas vanduo yra užšalęs.
Dirvožemyje užšalimo procesas yra sudėtingesnis, nes ne visas vanduo dirvožemyje yra laisvas. Didesnio molio kiekio dirvožemiuose yra daugiau susijusio vandens, o jo užšalimas skiriasi nuo laisvo vandens užšalimo. Tai reiškia, kad sunkesni dirvožemiai užšąla lėčiau, o tam tikra vandens dalis visuose dirvožemiuose išlieka neužšalusi net žiemą.
Paul-Tech matavimai ir pastebėjimai
Paul-Tech surinkti duomenys apie dirvožemio elgseną žiemą leidžia pateikti svarbias įžvalgas apie dirvožemio būklę visą žiemą. Ilgalaikiai matavimai atskleidžia nuoseklius modelius įvairiuose dirvožemiuose. Paprastai rudenį, prieš šalčiams prasidedant, dirvožemis būna drėgmės prisotintas, o didelio kiekio dirvožemio vandens užšalimas yra energijai imlus procesas. Dėl didelės užšalimo šilumos dirvožemio vanduo veikia kaip temperatūros buferis aplink 0 °C.
Žiemai, kai vyrauja minusinės temperatūros, būdingi keli universalūs dėsningumai:
• Temperatūra 8 cm ir 20 cm gylyje visą žiemą išlieka apie 0 °C, nes dėl vandens užšalimo šilumos atsiranda temperatūros buferio efektas. Tai kelia klausimų dėl kenkėjų sunaikinimo galimybės žiemą.
• Žiemos metu įvyksta daugybė užšalimo-atšilimo ciklų, ypač 8 cm gylio sensoriaus srityje. Šie ciklai reikšmingai nepakeičia dirvožemio temperatūros, tačiau gali kilnoti dirvą ir taip pažeisti augalų šaknis. Ciklų metu vanduo pereina iš skystos būsenos į kietą ir atvirkščiai.
• Dirvožemio temperatūra nukrenta žemiau 0 °C tik tada, kai dirvožemis visiškai užšąla. Net tokiu atveju, esant sniego dangos nebuvimui, 8 cm gylyje minimali temperatūra būna apie -4 °C.
• Esant sniego dangai, dirvožemis išlieka neužšalęs, o dirvožemio temperatūra yra 0–1 °C.
Kaip tiksliai vertinti dirvožemio būklę?
Vertinant, ar dirvožemis yra užšalęs, ar atšilęs, reikia remtis šiais rodikliais: maistinių medžiagų prieinamumo (j) rodmenys (elektrinis laidumas, matuojamas tiesiogiai iš dirvožemio) ir dirvožemio vandens kiekis, parodyti grafikuose. Pagal šiuos rodmenis galima įvertinti ir neužšalusio vandens kiekį dirvožemyje. Tačiau vien tik dirvožemio temperatūros matavimas negali tiksliai parodyti dirvožemio būklės. Žiemos metu elektrinio laidumo ir vandens dirvožemyje grafikuose pastebimi svyravimai yra susiję su daliniu dirvožemio vandens užšalimu, o ne su dideliais dirvožemio drėgmės ar laidumo pokyčiais. Didesnė dirvožemio kėlimo rizika (šaknų pažeidimas) yra sunkesniuose dirvožemiuose, kuriuose drėgmės buvo daugiau prieš užšalimo procesą, ir tose vietose, kur užšalimo-atšilimo ciklų buvo daugiau.
L. Šapranauskas pastebi, kad dirvožemio būklė žiemos metu yra sudėtingas ir daugialypis procesas, turintis didelę įtaką tinkamam darbų planavimui ir tų metų derlingumui. Supratimas apie šiuos procesus ir jų poveikį gali padėti ūkininkams geriau pasiruošti ir apsaugoti savo pasėlius nuo neigiamų veiksnių ir tai pat pavasarį priimti sprendimus, kada ir kokiais kiekiais vykdyti pirmus tręšimus
