Dirvožemio užterštumas

1. Dirvožemio teršimas sunkiaisiais metalais

Vienas iš svarbesnių dirvožemio teršimo sunkiaisiais metalais šaltinių yra mineralinės trąšos. Agrocheminių tyrimų centro duomenimis Kėdainių chemijos gamyklos superfosfate kadmio yra 2.75, švino – 14.50, chromo -7.50, nikelio 12.50, vario – 26.25, cinko – 18.25, mangano – 130.0 mg/kg. Dažniausiai iš Baltarusijos gaunamame kalio chloride kadmio yra 3.25, chromo – 5.0, švino – 27.0, nikelio – 20.0, vario – 3.0, cinko – 11.50, mangano – 130 mg/kg. Vadinasi, laikydamiesi vidutinio trešimo normų, kasmet į dirvožemį įterpiame kadmio 1.1-1.8, chromo – 2.0-3.2, švino – 5.9-10.3, nikelio – 5.0-8.5, vario – 5.7-8.7, cinko – 6.4- 10.2, mangano – 27.8-42.3 g/ha. Tai palyginti nedideli kiekiai, tačiau kadangi sunkieji metalai turi savybæ kauptis, jie kelia potencialų pavojų gyvajai gamtai ir žmmogui, todėl sunkiųjų metalų kontrolei visame pasaulyje skiriama daug demėsio.
Pagrindinių Lietuvos dirvožemio tipų tyrimai parodė, kad sunkiųjų metalų koncentracijos atokiau nuo stambesnių miestų ir kitų lokalinių taršos šaltinių esančiuose dirvožemiuose paprastai neviršija didžiausių leistinų koncentracijų (DLK).
Sunkiųjų metalų kiekiams labai didelę įtaką daro dirvožemio mechaninė ir mineraloginė sudėtis. Panašiai trešiamose sunkesnėse dirvose metalų yra daugiau, negu lengvos mechaninės sudėties dirvožemiuose. Sunkaus priemolio ir molio dirvose jų yra vidutiniškai bent 2-3 kartus daugiau negu smėlio. Artimos mechaninės struktūros žemese koncentracijų skirtumai maažesni, tačiau beveik visų elementų (Cr, Pb, Ni, Cu, Zn) pakankamai raiškūs.
Šiuo metu Lietuvoje dar nesant pakankamai sukauptų tyrimo duomenų, naudojamos buvusioje Sovietų Sąjungoje priimtos atskirų sunkiųjų metalų foninės (gamtinės) ribos. Pavyzdžiui, vienam iš pavojingesnių toksiškų metalų – švinui – foninė ri

iba laikoma 12 mg/kg dirvožemio. Tačiau švino, kaip ir kitų elementų, kiekiai net ir toliau nuo kelių esančiuose plotuose Lietuvoje nevienodi ir taip pat priklauso nuo dirvožemio mechaninės sudėties bei nuo dirvožemių zonos. Lietuvos pietryčių smėlynų lygumos Varėnos rajono Valkininkų smėliuose vidutiniškai yra 9.8 mg/kg švino, Baltijos aukštumų – Utenos Utenėlės priesmėlių ir lengvų priemolių ant lengvo priemolio dirvožemiuose – 11.5 mg/kg, Lietuvos Rytų aukštumos vakarinių atšlaičių Anykščių rajono Atžalyno ūkyje – 12.5 mg/ kg, tuo tarpu daugumoje Vakarų zonos dirvožemių (daugiausia priesmėlio ir lengvo priemolio) švino yra 13.1 – 15.5 mg/kg, o Mūšos baseino intensyviausios karstinės zonos limnoglacialiniuose Biržų raj. Kirdonių moliuose – jo yra 16 mg/kg. Koks sunkiųjų metalų kiekis yra įvairių respublikos regionų ariamajame sluoksnyje.
Sunkiųjų metalų kiekiai gilesniuose dirvožemių sluoksniuose (20 – 40 ir 40 – 60 cm gylyje) mažai skiriasi nuo humingojo sluoksnio, nors neeretais atvejais, išskyrus smėlius, nežymiai didesni, o kai kuriose dirvose pasiskirstę netolygiai ir nedėsningai.

2. Pesticidų likučiai dirvožemyje

Vienas iš patvariausių ilgiausiai dirvožemyje išsilaikančių anksčiau vartotų pesticidų buvo DDT. Nors nuo 1970 m. Lietuvoje jis nebevartojamas, dar ir dabar dirvožemyje randama jo likučių.
Dabar didžiausią pavojų aplinkai kelia triazininiai herbicidai ir ypač simazinas bei atrazinas, kurie ne tik neigiamai veikia jautrius kultūrinius augalus, bet ir lieka dirvožemyje. Todėl simazinui ir atrazinui, be DLK sanitarinės normos (simazinui – 0.2, atrazinui – 0.5 mg/kg), yra nustatyta dirvožemyje leistina jautriems au

ugalams (avižoms, kviečiams, rugiams, miežiams, agurkams, kopūstams, cukriniams runkeliams, saulėgrąžoms, rapsui, liucernai, vikiams bei avižoms) maksimali fitotoksinė norma (0.01 mg/kg). Tiriant simazino įtaką 1976-1980 m. bandymo, vykdyto Kauno rajono Lapių ūkyje, metu nustatyta, kad didžioji jo dalis kaupiasi dirvožemio viršutiniame sluoksnyje. Praėjus 2-5 dienoms po purškimo (1.0-2.6 kg veiklios medžiagos) 0-20 cm sluoksnyje jo buvo rasta 39-66% nuo išpurkšto kiekio, o imant derlių (praėjus 105-128 d. po purškimo) tebuvo 2.5-20.7%, arba 0.023 -0.100 mg/kg (0.069-0.57 kg/ha) dirvožemio.
Triazininių herbicidų likučiai dirvožemyje tirti ir gamybos sąlygomis. 1981-1991 m. Iš įvairių ūkių dirbamų laukų armenų imtuose dirvožemio pavyzdžiuose (prieš derliaus nuėmimą) simazino ir atrazino vidutiniškai rasta 0.091 ir 0.147 mg/kg, o atskiruose mėginiuose jų kiekis svyravo nuo 0.001 iki 5.173 mg/kg.
Minetų 10 metų laikotarpiu simazino ir atrazino likučių rasta 47 ir 85% tirtų dirvožemio pavyzdžių. Tačiau leistina simazino sanitarinė norma (0.20 mg/kg) viršyta tik 3.6%, o atrazino (0.50 mg) – 3.3% tirtų dirvožemio pavyzdžių. Fitotoksinė šių medžiagų norma (0.01 mg/kg) viršyta nuo 40 iki 70% pavyzdžių. Daugiausia pesticidų likučiai viršijo DLK 1981-1983 m. tirtuose pavyzdžiuose.
Herbicidų likučių koncentracijos dirvožemyje priklauso nuo jų dozės, purškimo laiko ir meteorologinių sąlygų. Naudojant dideles triazininių chemikalų dozes, jų detoksikacijai reikia daug laiko.
Atliekant Kauno rajono Ramučių ir Vilniaus rajono Maišiagalos ūkiuose bandymus, tirta prometrino dinamika morkų plotuose. Morkos po sėjos purkštos 1.9 – 2.5 kg/ha. Po kelių dienų pastebėta, kad prometrino kiekis dirvožemyje labai sumažėjo. Vėliau de
etoksikacija sulėtėjo, tačiau jo kiekis, nors ir lėtai, visą laiką mažėjo. Nuimant derlių, t.y. po daržovių purškimo praėjus 110-137 dienoms, prometrino dirvožemyje rasta 0.047 – 0.089 mg/kg, arba 0.14 – 0.27 kg/ha.
Ariamajame sluoksnyje prometrino ir propazino 1981-1991 m. vidutiniškai rasta 0.196 ir 0.194 mg/kg ir jų kiekis svyravo nuo 0.001 iki 16.11 mg/kg. Daugiau negu normų leista prometrino likučių rasta 3.9% tirtųjų pavyzdžių.
Prieš prasidedant žemės ūkio reformai 1985-1989 metų duomenimis Lietuvoje vidutiniškai buvo suvartojama apie 2.0 kg/ha pesticidų (veikliosios medžiagos). Daugiausia buvo suvartojama herbicidų – 1.4 kg/ha. Nuo 1990 metų pesticidų suvartojama kasmet apie 30% mažiau ir apytiksliais duomenimis dabar jų tenka vidutiniškai ne daugiau kaip 0.5 kg/ha veikliosios medžiagos. Kaip matyti gerokai sumažėjo ir jų likučiai dirvožemiuose.
Nustatyta, kad triazininių herbicidų likučių 1993m. nepurkštuose Kauno rajono laukuose yra nedaug ir mažiau už leistinų normų rasta tik 0.001 – 0.033 mg/ kg prometrino), o fosfororganinių pesticidų-nerasta. Chlororganinių insekticdų (alfa, gama heksachloranas, DDE, DDD, DDT), nors nuo 1970 m. jie nevartojami, 0-20 cm dirvožemio sluoksnyje rasta 78% tirtų dirvožemio pavyzdžių t.y. vidutiniškai alfa heksachlorano rasta 0.00052 , gama heksachlorano – 0.00008 , DDD – 0.00029 ir DDT – 0.00075 mg/kg.

3. Biogeninių medžiagų išplovimas

Per pastaruosius 50 metų žymiai pakito Lietuvos agrokraštovaizdis. Vykdant intensyvią žemių melioravimo programą, keitėsi upių hidrologinis režimas. Didėjant nusausintos ir intensyviai žemės ūkio gamybai naudojamos žemės procentui, upės baseine, keitėsi ir jo vandens balanso struktūra. Padidėjo išgaravimas bei dirvos akumuliacinė geba, nežymiai sumažėjo me

etinio nuotėkio tūris. Tačiau, įrengus drenažo sistemas ir ištiesinus bei pagilinus upelių vagas, vandens nutekėjimo greitis padidėjo, ir dėl to būna staigesni rudens bei pavasario potvyniai. Suformuotuose dideliuose dirbamų laukų masyvuose atsirado didesnė vandens erozijos rizika. Nusausinus pelkes, paspartėjo organinių medžiagų mineralizacija. Kadangi dauguma cheminių medžiagų vandenyje tirpios, tai hidrologinis ekosistemos režimas yra glaudžiai susijęs su cheminių ir maisto medžiagų apykaita. Kad ir nežymiai keičiantis vandens režimui, negali išlikti nepakitęs hidrocheminis režimas. Šiuo atveju susidaro galimybė cheminiams elementams iš dirvos per drenažo sistemas greičiau patekti į pirminį hidrografinį tinklį, o po to į upes ir kitus vandens telkinius. Nuolat intensyvėjant žmogaus ūkinei veiklai, šis nekontroliuojamas procesas gali pažeisti ekosistemos ekologinę pusiausvyrą ir sukelti jos degradaciją. Norint šį procesą kontroliuoti, būtina žinoti maksimaliai galimą ekosistemos antropogeninę apkrovą. Šiame skyrelyje pateikiame duomenis apie biogeninių medžiagų – azoto (N) ir iš dalies fosforo (P) bei kalio (K) apykaitą dirvožemyje ir jų išplovimą į paviršinius bei gruntinius vandenis. Būtent šių elementų, ypač azoto ir fosforo perteklius sukelia vandens telkinių eutrofikaciją. Norint stabilizuoti minėtų medžiagų išplovimą, būtina žinoti, kokios ūkinės bei gamtinės sąlygos tai skatina.
Dar 1931-1932 metais Dotnuvos bandymų laukeliuose buvo nustatyta, kad iš 1 ha per metus išsiplauna iki 9.8 kg azoto ir 0.6 kg fosforo. Pagal vėlesnių 1965-75 m.m. tyrimus gauti panašūs rezultatai: 2-8 kg azoto ir 0.3-0.6 kg fosforo.
Minėtieji tyrimai buvo traktuojami labiau kaip maisto medžiagų nuostoliai negu kaip vandens tarša, be to, jie buvo vykdomi nepakankamai kompleksiškai ir neaprėpė pilno maisto medžiagų balanso. Sistemingi biogeninių medžiagų balanso tyrimai buvo pradėti aštuntame dešimtmetyje (Melioracijos institutas, žemės ūkio akademija). Pradėta tirti ne tik nutekančio vandens kokybė, bet ir biogenų srautas iš atmosferos, trąšų kiekiai, bandyta nustatyti augalų suvartojamų maisto medžiagų kiekį, analizuoti kitas azoto bei fosforo išplovimo priežastis.
Ilgiausiai išsklaidytos taršos tyrimai vykdomi Kauno rajono Lapienės upelio baseine, kiek trumpiau Lazdijų, Utenos, Šilalės bei Kėdainių rajonuose.

1 pav. Vidutiniai daugiamečiai azoto išplovimai atskirose klimatinėse zonose
Analizuojant biogeninių medžiagų išplovimo tyrimų duomenis, nustatyta labai didelė jų koncentracijų kaita laiko ir erdvės atžvilgiu. Minėtame Lapienės upelio baseine per stebėjimų laikotarpį azoto koncentracijos kito nuo 10 iki 130 mg/l. Vidutinė metinė išplauto azoto koncentracija daugiausia priklauso nuo klimato sąlygų ir smarkiai didėja, didėjant nuotėkiui. Anksčiau minėtuose tyrimo objektuose per pastarąjį dešimtmetį (iki 1991 m.) drenažo vandeniu išplaunami azoto kiekiai kito nuo 5.5 iki 30 kg iš hektaro ir vidutiniškai sudarė 13 kg/ha per metus. Dėl mažesnio tręšimo ir ypatingos sausros 1992 metais išplauto azoto kiekis buvo apie penkis kartus mažesnis už daugiametį vidurkį.
Tyrimai, atlikti miškais apaugusių upelių baseinuose, kur žmogaus ūkinė veikla yra minimali (Skroblaus ir Kelmolo upeliai) parodė, kad čia per tą patį laikotarpį vidutiniškai per metus buvo išplaunama 5.6 kg/ha azoto, t.y. 2.5 karto mažiau negu žemės ūkio plotuose.
Pasinaudojant tyrimų duomenimis buvo atlikti modeliniai biogeninių medžiagų išplovimo skaičiavimai (JAV žemės ūkio departamento modelis CREAMS adaptuotas Lietuvos sąlygoms). Apibendrinti skaičiavimų rezultatai pateikti 1 paveiksle. Matome, kad modeliavimo rezultatai artimi eksperimentinių tyrimų duomenims. Didesni azoto ir fosforo kiekiai išplaunami kalvotuose regionuose, kur ir kritulių esti daugiau. Taigi vidutiniškai Lietuvos upių baseinuose žemės ūkio naudmenims skirtų plotų išplaunama 14.3 kg/ha azoto ir 0.56 kg/ha fosforo. Išplaunamų medžiagų pasiskirstymas drenažo ir paviršiniame nuotėkyje toks: drenažo vandenyje 95-97% viso metinio išplauto azoto kiekio ir tik 3-5% paviršiniame. Pavasario polaidžio metu 60% išplaunamųjų medžiagų yra paviršiniame vandenyje, bet tai palyginti trumpas laiko tarpas ir metiniam išplaunamam kiekiui didelės įtakos neturi.
Palyginimui buvo apskaičiuota ir vadinamoji foninė tarša, t.y. pateikiant programai tokius duomenis, kai trąšų nevartojama, o biogeninės medžiagos į dirvą patenka tik iš atmosferos. Gautieji dydžiai panašūs į stebėjimo rezultatus Kelmono ir Skroblaus baseinuose (apie 5 kg/ha per metus).
Daugiausia azoto patenka su trąšomis (80- 85 %). Nemažai azoto patenka su krituliais iš atmosferos (10-15 kg/ha per metus). Daugiausia chemikalų iš dirvos paimama augalų vegetacijos laikotarpiu (biogenų išskyrimas). Organinių medžiagų mineralizacija ir denitrifikacija šiuo atveju laikomos apytiksliai viena kitą kompensuojančiomis ir į jas skaičiuojant neatsižvelgta. Skirtumas tarp patenkančio į dirvą ir iš jos išskiriamo azoto kiekio laikomas potencialiai galimu išplauti biogenų kiekiu. Pagal šio skirtumo kitimą per ilgą laiką galima spręsti apie potencialią vandens taršą biogenais. Augalų ištraukiamas azoto kiekis buvo apskaičiuotos grūdinėms kultūroms, kultūrinėms ganykloms ir pievoms bei pašarinėms kultūroms, kadangi jos visos kartu bendroje struktūroje sudarė nagrinėjamuoju laikotarpiu dirbamos žemės ir šis santykis ilgainiui nelabai keitėsi.
Kaip matome iš pateiktų duomenų, nuo 1991 metų potencialiai galimo išplauti azoto kiekis žymiai sumažėjo, daugiausia dėl sumažėjusio mineralinių trąšų naudojimo.

4. Miško dirvožemių būklė

Dirvožemis – gana buferiška ekosistemos sudedamoji dalis. Jeigu miškų augalijos, ypač spygliuočių pakenkimus ar net džiūvimą nesunku pamatyti, tai miško dirvožemių savybės kinta nepastebimai ir palyginti lėtai. Duomenų apie ilgalaikį rūgštaus lietaus poveikį dirvožemiams mažoka. Be to, yra gana sudėtinga interpretuoti gautuosius duomenis. Gilesniųjų dirvožemio horizontų reakciją sąlygoja geologinis substratas, o viršutinių – ne tik teršalai, bet ir augalija, ūkinė veikla. Miško dirvožemių rūgštėjimų ypač susirūpinusios Skandinavijos šalys. Nors ten atmosferos užterštumas palyginti žemas, bet ant rūgščiųjų granitinių uolienų susiformavę negilūs dirvožemiai yra jautrūs rūgštaus lietaus poveikiui. Manoma, kad Švedijoje per pastaruosius 60 metų rūgščių kiekis dirvožemiuose padidėjo 10 kartų. Kai kuriuose Švedijos ir Norvegijos miškuose dirvožemių reakcija parūgštėjo net iki pH=1 (dirvožemiai, kurių pH mažiau negu 3, praktiškai tampa nederlingais) iki 50-60 cm gylio. Rūgštėja ir Vakarų Europos miškų dirvožemiai, nors jie yra žymiai buferiškesni negu Skandinavijoje. Dirvožemiai rūgštėja ne tik Lenkijoje, Čekijoje ir Slovakijoje, kuriose gausu stambių pramonės taršos šaltinių, bet ir kaimyninėse valstybėse (Austrijoje, Vokietijoje ir kt.). Lenkijos miškų pakločių pH rodiklis nuo 1927 m. sumažėjo vienetu (t.y. rūgštingumas padidėjo 10 kartų), o viršutinių mineralinių horizontų – 0.7-0.3. Čekijos mokslininkai nustatė, kad kai kurių mažiau buferiškų miško dirvožemių rūgštingumas palyginti su 1940m. dėl rūgščių kritulių padidėjo 4 kartus. Slovakijoje yra miškų, kuriuose nuo 1953-1955 iki 1983-1984 metų pakločių reakcija sumažėjo vidutiniškai nuo pH= 4.8 iki pH=4.0, o humusinių mineralinių sluoksnių – nuo pH=4.1 iki pH=3.4. Minėtieji tyrimai vykdyti daugiausia spygliuočių medynuose, kuriuose, be antropogeninio, vyksta ir natūralus dirvožemių rūgštėjimas. Tačiau Vokietijoje nustatyta, kad buko medynuose per aštuonerius metus (1982-1990 m. laikotarpyje) miško paklotė parūgštėjo nuo pH=4.5 iki pH=4.0.
Rūgštaus lietaus poveikiui jautriausi vidutiniškai rūgštūs dirvožemiai (pH=5-6), kuriems būdingas mažas bazinių katijonų imlumas. Atsparesni rūgštiems krituliams yra labai rūgštūs (pavyzdžiui, pelkiniai durpiniai dirvožemiai) ir šarminės reakcijos dirvožemiai (velėniniai karbonatiniai, velėniniai glėjiški ir glėjiniai). Didžiausiu buferiškumu pasižymi gilūs, molingi, storą humuso sluoksnį turintys dirvožemiai.
Nuo rūgštaus lietaus pirmiausia rūgštėja (ypač sausomis ir šaltomis vasaromis) miško paklotė, o tik po to ir ne taip intensyviai, viršutiniai mineraliniai sluoksniai. Rūgštūs krituliai sulėtina miško pakločių irimą, o jei pH mažiau negu 3, pakločių mineralizacija gali visai sustoti. Kai miško dirvožemių reakcija tampa mažesnė negu pH=4-4.5, mikroorganizmų veikla slopinama, žūsta mikrofauna, sulėtėja nitrifikacija, organinių medžiagų skilimas į augalams prieinamas maistingąsias medžiagas. Be to, intensyviau išsiplauna augalams gyvybiškai reikalingų kalio, magnio, kalcio jonų, organinių jonų, padidėja potencialiai toksiškų sunkiųjų metalų (Al, Fe, Mn, Cu, Cd, Zn, Pb ir kt.) aktyvumas. Dėl judraus aliuminio nyksta grybinė dirvožemio flora (mikorizė), žūsta smulkios augalų šaknelės, todėl pablogėja augalų mineralinė mityba bei būklė.
Be rūgštėjimo, dirvožemiuose vyksta sunkiųjų metalų akumuliacija. Dirvožemis, atlikdamas akumuliacinę ir transformacinę funkcijas, sąlygoja sunkiųjų metalų apytaką gamtoje. Sunkiųjų metalų perteklius dirvožemyje neigiamai veikia mikroorganizmus, dirvožemio fauną ir netgi augmeniją. Nustatyti dirvožemių užterštumą sunkiaisiais metalais keblu, nes jų kiekis labai priklauso nuo gimtųjų uolienų prigimties.
Nemažai yra sukaupta duomenų ir apie Lietuvos miškų dirvožemių savybes. Tačiau turimi rezultatai daugeliu atvejų neatspindi atskirų dirvožemio savybių kitimo tendencijų, sunku palyginti duomenis, nes tyrimai buvo vykdomi per visą vegetacijos laikotarpį, dažnai nesilaikant vieningų metodikų. Jau keletą metų Europos Ekonominė Komisija koordinuoja miško dirvožemių monitoringo tarptautinę programą (ji yra Europos miškų monitoringo kompleksinio arba integruoto monitoringo dalis). Pagal jų miško dirvožemiai tiriami periodiškai, pagal vieningas metodikas (rugpjūčio-rugsėjo mėn.), be to, tarptautiniu mastu nuolat aprobuojamas analizių tikslumas. Ilgalaikis miško dirvožemių monitoringas įgalins išaiškinti ne tik dirvožemyje vykstančius pokyčius, bet ir nustatyti šių pokyčių priežastis.
Lietuvoje miško dirvožemių monitoringas pagal tarptautinę I-ojo lygio programą vykdomas nuo 1991 m. Daugiausia dėmesio jame skiriama dirvožemių rūgštėjimo problemai, teršalų akumuliacijai.
Svarbus miško dirvožemių jautrumo rodiklis yra miško paklotės parametrai. Jie nustatomi tam, kad būtų galima apskaičiuoti teršalų apkrovas, t.y. ploto vienete susikaupusių teršalų (sieros ir azoto junginių, sunkiųjų metalų ir kt.) kiekius. Be to, miško dirvožemiai, su plona miško paklote arba iš viso be jos, gali labiau užsiteršti, nes teršalai tiesiogiai patenka į mineralinį dirvožemį. Lietuvoje vyrauja miškai, kuriuose miško pakločių storis yra 2-5 cm, o masė svyruoja nuo 30 iki 50 t/ha absoliučiai sausos medžiagos (4.3 pav.). Šie miškai, daugiausia spygliuočių, paplitę vakarinėje, pietinėje ir šiaurės rytinėje dalyse. Čia minėti miško pakločių parametrai didžiausi nederlinguose ir įmirkusiuose miškų dirvožemiuose (jų pakločių masė kai kur viršija 50t/ha). Lapuočių miškuose, ypač tų, kurie auga derlinguose Vidurio Lietuvos dirvožemiuose, miško pakločių parametrai mažiausi: storis – 1-2 cm (vietomis iki 1 cm), masė – 5-20 t/ha. Panašūs duomenys gauti ir šiaurės vakarinėje Lietuvos dalyje (Mažeikiai, Akmenė) bei apie Joniškį.
Rūgščiausi miško dirvožemiai (miško pakločių pH(CaCl2)= 2.1-4.0, viršutinio 0-5 cm mineralinio dirvožemio pH(CaCl ) =3-5) yra Vakarinėje ir Pietinėje Lietuvoje. Šie dirvožemiai turi didžiausią mainų rūgštingumą, didžiausi yra mainų H+ ir Al+++ kiekiai. Ypač šių katijonų kiekis yra padidėjęs Žemaitijos miškų dirvožemiuose, kur dėl padidinto atmosferos kritulių kiekio dirvožemiai smarkiai nukalkėję, yra sulėtėjusi miško pakločių mineralizacija. Dėl to susidaro palankios sąlygos kauptis agresyviosioms rūgštims viršutiniuose dirvožemio horizontuose. Gana rūgštūs, pasižymintys didžiausiu mainų rūgštingumu bei mainų H+ susikaupimu, yra Rytų ir Pietryčių Lietuvos miškų dirvožemiai. Čia vyrauja nederlingi, nedaug mainų Ca++ ir Mg++ turintys jauriniai smėliniai dirvožemiai. Mažiausiai rūgštūs Vidurio Lietuvos žemumos miškų dirvožemiai (miško pakločių pH(CaCl ) =5.1-7.0), nes čia vyrauja karbonatingi, labiausiai turtingi mainų Ca++ bei Mg++ normalaus drėkinimo arba suglėjėję dirvožemiai.
Kol kas nustatyta tik vieno antropogeninio teršalo, sieros junginių akumuliacija miško dirvožemiuose. Mažiausiai judriąja siera yra prisotinti Pietryčių Lietuvos miškų dirvožemiai. Daugiausia jos yra susikaupę arčiau pramonės centrų, ypač apie Šiaulius, Kėdainius, Jonavą, Elektrėnus ir Vilnių.
Vienas iš didžiausių lokalinių teršimo šaltinių Lietuvoje yra Jonavos “Azotas”, kuris teršia atmosferą sieros ir azoto oksidais, amoniaku, o kol veikė nitrofoskos cechas, – ir mineralinėmis dulkėmis.
Prie šios gamyklos pirmieji pušynų ir eglynų pakenkimai pastebėti 1975 metais (prabėgus dešimtmečiui nuo mineralinių trąšų gamybos pradžios). Pažeistų ir žuvusių miškų plotai ypač padidėjo 1979 metais. Tam turėjo įtakos ne tik dideli išmetamų teršalų kiekiai (jie viršijo 40 tūkst.tonų per metus), bet ir neįprastai šalta 1978-1979 m. žiema. Vėliau, per nepilną dešimtmetį, “Azoto” teršalų (apie 22-42 tūkst. t/m.) pakenktų miškų zona išsiplėtė vyraujančių vėjų kryptimi iki 20-25 km į šiaurės rytus nuo gamyklos. Tuometinio “Miško projekto” duomenimis, 1988 m. silpnai pakenkti medynai užėmė 2255 ha, vidutiniškai pakenkti – 754 ha, smarkiai pakenkti – 96 ha ir žuvę – 848 ha plotų. Detalūs, 1989 m. atlikti tyrimai parodė, kad dėl medynų bei miško pakločių apsauginių savybių, mineralinio dirvožemio buferiškumo, cheminių medžiagų išsiplovimo bei kitų priežasčių, dėl “Azoto” teršalų poveikio per 24 metus miško dirvožemių fiziniai ir cheminiai pokyčiai pasireiškė 3-8 kartus mažesniu atstumu, negu neigiamas teršalų poveikis spygliuočių medynams. Artimiausioje nuo gamyklos 8 km pločio zonoje padidėjo miško dirvožemių rūgštingumas ir aliuminio katijonų kiekis, intensyviau išsiplauna judrusis kalis, mainų kalcis ir magnis. Nitratinio ir hidrolizuojamo azoto, judraus fosforo kiekių padidėjimas vyko iki 2-3 km, amoniakinio azoto ir judrios sieros kaupimasis – tik iki 0.5 km nuo “Azoto”. Pakenktų spygliuočių medynų būklė stabilizavosi, o kai kur vėliau pradėjo ir gerėti nuo 1990 m., nes “Azoto” metinis emisijų kiekis sumažėjo iki 10 tūkst.tonų ir mažiau. Tačiau 1992 m. tyrimai parodė, kad ir šiuo metu labiausiai užteršti dirvožemiai (iki 0.2-0.5 km nuo gamyklos), toliau rūgštėja, didėja juose judraus aliuminio kiekis.
Prie “Akmenės cemento”, kito didelio Lietuvos lokalinio teršimo šaltinio, nors į jo teršalų sudėtį, kaip ir prie “Azoto”, įeina sieros dioksidas ir azoto oksidai, dėl cemento dulkių ir pelenų depozicijos gamtinė aplinka yra šarminama. Ankstesnių metų (1985-1987) tyrimai parodė, kad iki 5-6 km nuo “Akmenės cemento” sniego tirpsmo vandens reakcija yra padidėjusi iki pH 6.3-11.0.
Prie “Akmenės cemento” spygliuočių medynai intensyviai yra pakenkiami tik iki 2-3 km. čia vidutinio amžiaus ir vyresni eglynai yra smarkiai pakenkti, juose nustatyta kol kas niekur kitur Lietuvoje nerasta stipri spyglių dechromacija (pageltimas), kuri būdinga užterštų Vakarų Europos regionų eglynams. Tiriant pelkinius tarpinio tipo dirvožemius, paaiškėjo, kad iki 3-4 km nuo “Akmenės cemento” miško dirvožemiuose kaupiasi Cr, Cd, Pb, Ni, Cu ir Zn. Tuo tarpu dėl cemento dulkių ir pelenų depozicijos (nusėdimo) iki 5-6 km nuo gamyklos kaupiasi mainų kalcio ir magnio katijonai. Dėl to, nors ir yra padidėję sulfatų ir nitratinio azoto kiekiai, šarmėja miško paklotės ir paviršinis durpės sluoksnis, didėja prisotinimo bazėmis laipsnis. Dėl to yra sumažėjęs hidrolitinis rūgštingumas ir padidėjusi absorbuotų bazių suma, labai sumažėjęs judraus fosforo kiekis.
Dėl teršalų poveikio vykstantys dirvožemių pokyčiai yra labai sudėtingi. Tik ilgalaikiai režiminiai stebėjimai ągalins išaiškinti ir prognozuoti vykstančius pokyčius bei jų pasekmes.
5. Dirvožemio fauna ir jos antropogeniniai pokyčiai

Iš dirvožemio komponentų, be jų sudarančios mineralinės ir organinės terpės, labai svarbi yra jo gyvoji dalis. Pagrindinė dirvožemio funkcija dalyvauti gamtinėje aplinkoje vykstančiuose medžiagų transformacijos ir migracijos procesuose, nuo kurių priklauso ekosistemų funkcionavimas.
Aktyviausi dirvožemyje vykstančių procesų dalyviai yra mikroorganizmai ir bestuburiai gyvūnai, kurių aktyvumas, rūštinė įvairovė, kompleksų struktūra, gausumas tiesiogiai atspindi dirvožemio tipą, jo savybes ir yra svarbus ekologinio stabilumo rodiklis. Dirvožemio organizmų įvairovę lemia jo savireguliacijos ir savaiminio apsivalymo galimybes.
Lietuvos dirvožemiuose sutinkami per 50 rūšių pirmuonių, apie 250 rūšių nematodų, 15 rūšių sliekai, apie 400 rūšių oribatidinių erkių, beveik 80 rūšių tarsoneminių erkių, apie 100 rūšių gamasinių erkių, apie 230 rūšių vabzdžių lervų ir 130 rūšių kolembolų.
Natūralių gamtinių ekosistemų (miškai, pelkės) skirtingo tipo dirvožemiuose yra susiformavė skirtingi bestuburių gyvūnų kompleksai, kuriuose atskirų grupių ir rūšių gausumas labai skiriasi. Pavyzdžiui, velėniniai jauriniai, kurie sudaro beveik trečdalį Lietuvos dirvožemio priesmėlinės ir smėlio mechaninės sudėties dirvožemiai pasižymi didelių bestuburių gyvūnų gausumu. Gausiausiai paplitusios oribatidinės erkutės, kurios sudaro 70-90% visų kitų mikroartipodų. Visų smulkių bestuburių gyvūnų, bendrai vadinamų mikroartropodais, gausumas velėniniuose jauriniuose priesmėlio (pušynų) dirvožemiuose svyruoja nuo 42 300 iki 75 000 ind./kvadratiniame metre, vidutiniškai 63 000 ind./kvadratiniame metre. Rūšinę įvairovę sudaro beveik 130 rūšių. Kompleksų struktūra polidominantinė: vyrauja kelios rūšys ir sutinkama daugybė labai retų rūšių.
Dirvožemio faunos gausumu ir rūšine įvairove išsiskiria velėniniai jauriniai pajūrio dirvožemiai. Neringos pušynų dirvožemiuose apibūdintos 323 dirvožemio bestuburių rūšys. Vidutinis mikroartropodų gausumas čia sudaro 67 000 ind./kvadratiniame metre. Turtingiausia fauna Neringos eglynų dirvožemiuose, kur vidutiniškai 1 kvadratiniame metre randama 794 000 ind. Rūšių čia mažiau nei pušynuose, tačiau eglynuose sutinkami ne tik mikroartropodai, bet ir sliekai taip pat, įvairios vabzdžių lervos. Pajūrio landšaftų dirvožemiuose smulki dirvožemio bestuburių fauna plačiai paplitusi skurdžiuose silpnai išsivysčiusiuose palvės, kopų, kupstynės bei paplūdimio smėlynuose. Pajūrio dirvožemiuose rastos kelios endeminės, kitur respublikoje nesutiktos, būdingos smėlynams rūšys.
Foninio monitoringo stebėjimams Aukštaitijos ir Dzūkijos foninio kompleksinio monitoringo stotyse atrinkti stebėjimų objektai atitinka velėninių jaurinių priesmėlio pušynų dirvožemių bestuburių gyvūnų kompleksų struktūrą, būdingą Respublikos dirvožemiams, tačiau Dzūkijos nacionalinio parko dirvožemio faunos kompleksų struktūroje pastebimi elementai, būdingi pajūrio kopų dirvožemiams.
Velėniniai glėjiniai ir glėjiški priemolio ir molio dirvožemiai, būdingi Vidurio Lietuvos kraštovaizdžiui, apaugę mišriais miškais, kur vyrauja baltmiškiai, išsiskiria sliekų gausumu. Jie priskiriami lumbricidiniam tipui. Sliekų gausumas juose svyruoja nuo 20 iki 400 ind./kvadratiniame metre. Čia paplitusios 7 sliekų rūšys.
Monitoringui parinktų agromiškų aikštelių dirvožemiai pedobiologiniu atžvilgiu yra artimi šių miškų dirvožemiams. Šiuose dirvožemiuose vyrauja sliekai. Agromiškuose rasta 6-ių rūšių sliekų, kurių gausumas ir biomasė svyruoja nuo 30 iki 225 ind./kvadratiniame metre ribose, o biomasė sudaro atitinkamai 15.4-77.2 g/kvadratiniame metre.
Viena iš dar likusių sąlygiškai natūralių gamtinių ekosistemų yra pelkės. Tiriant žemapelkių pedobiontų kompleksus paaiškėjo, kad jose yra labai turtingas pedobiontų genofondas. Vien tik mūsų tirtų grupių rūšinė įvairovė siekė virš 350 rūšių. Vidutinis mikroartropodų gausumas 80 tūkst., nematodų – 320 tūst., mezofaunos apie 50 vnt./kvadratiniame metre. Mikroartropodų rūšinė įvairovė sudaro apie 200 rūšių. 80% visų mikroartropodų sudaro oribatidai. Todėl žemapelkių tipo pelkiniai dirvožemiai pedobiologiniu atžvilgiu priklauso mikroartropodiniam tipui.
Dauguma mūsų dirvožemių pradėjo formuotis po spygliuočių ir mišriųjų miškų danga prieš 12-14 tūkst.metų pasibaigus paskutiniam ledynmečiui , o žemę dirbti pradėta tik prieš keturis tūkstantmečius neolito pabaigoje, kai imta naikinti miškus, o jų vietoje auginti kultūrinius augalus. Pastarojo šimtmečio viduryje, ypač padidėjus žemės ūkio intensifikacijai, 55% Respublikos teritorijos paversta žemės ūkio naudmenomis. Siekiant vis didesnių derlių pastaraisiais dešimtmečiais kasmet vidutiniškai buvo naudojama 10-12 t/ha organinių ir daugiau kaip 200 kg/ ha mineralinių (N, P, K) trąšų veikliosios medžiagos. Be to, kasmet įterpiama į dirvožemį įvairių insekticidų ir herbicidų (daugiau kaip 2 kg/ha). Didelį antropogeninį poveikį dirvožemiams daro ir pramonė. Visi šie faktoriai veikia dirvožemio bestuburių gyvūnų kompleksus, jų rūšinė įvairovė, dirvožemio biologinius procesus: mineralizaciją-humifikaciją, humuso susidarymą.
Lietuvos žemės ūkio naudmenyse vyrauja velėniniai jauriniai dirvožemiai. Priesmėlinės mechaninės sudėties dirvožemiai naudmenyse sudaro 17.2%, priemoliai – 7.7%, moliai – 6.5%. Smėlio ir priesmėlio dirvožemiai net natūraliose gamtinėse ekosistemose yra skurdūs. Čia vyrauja nors ir gausios, tačiau smulkios gyvūnų rūšys. Todėl šie dirvožemiai yra labai jautrūs bet kokiam antropogeniniam poveikiui – arimui, tręšimui, pesticidams. Tirtuose Vilniaus, Trakų, Švenčionėlių, Ignalinos rajonų dirvožemiuose, juose vyraujančių smulkių bestuburių gyvūnų (mikroartropodų) gausumas svyruoja 700 -15000 ind./kvadratiniame metre, vidutiniškai 5000 ind./kvadratiniame metre, jų biomasė sudaro 142 mg/kvadratiniame metre. Viso jų buvo nustatyta 126 rūšių.
Velėninių jaurinių dirvožemių bestuburių gyvūnų kompleksai labai jautriai reaguoja į mineralines trąšas ir pesticidus. Nupurškus pušynų dirvožemį insekticidais (metationu), jautriausiai reagavo labai retos oribatidų rūšys, kurių iš buvusių 40 rūšių liko tik 6. Pakitimai komplekso branduolyje buvo nežymūs.
Intensyviai dirbamuose laukuose, kur kasmet naudojamos mineralinės trąšos ir herbicidai, po 5 metų lieka tik viena oribatidų rūšis.
Ištirtas simazino poveikis oribatidų kompleksui po daugiametėmis žolėmis. Paveikus simazinu, oribatidinių erkių komplekso branduolyje pakitimai buvo nežymūs. Juos nulėmė dviejų rūšių priešinga reakcija: Scheloribates laevigatus gausumas mažėja, o Tectocepheus velatus – didėjo. Akivaizdžiai neigiamų reakcijų simazinui iš dominatų išreiškė subdominantinų rūšis Eupelops torulosus. Sumažėjo labai retų rūšių skaičius, tačiau ne taip smarkiai, kaip pušyno dirvožemyje. Mat, žemės ūkio naudmenų dirvožemio bestuburių gyvūnų kompleksai sudaryti iš mažiau jautrių, plastiškesnių euribiontinių rūšių, negu natūralių gamtinių ekosistemų. Tačiau tai, kad dirvožemyje vyrauja ir gausėja viena euribiontinų rūšis, yra dirvožemio cheminio pavargimo rodiklis. Tokie dirvožemiai yra nepajėgūs savaime apsivalyti ir jiems reikia papildomų ūkinių priemonių. Panašūs reiškiniai stebimi ir naudojant dideles mineralinio azoto normas.
Užterštuose cheminiais junginiais (simazinu, azotu) dirvožemiuose suintensyvėja mineralizacijos procesai, celiuliozės irimas ir sumažėja humuso kiekis dirvožemyje. Tai ypač pavojinga lengvuose, nedaug organinių medžiagų turinčiuose dirvožemiuose.
Įterpus į velėninį jaurinį priesmėlio dirvožemį daug mineralinio azoto (600 kg/ha), celiuliozės mineralizacija suaktyvėja apie 2 kartus, lyginant su dirvožemiu, netręštu azotu. Veikiant mineraliniam azotui suaktyvėja mineralizacijos procesai, pažeidžiama pusiausvyra tarp mineralizacijos ir humifikacijos procesų, todėl pradedamas skaidyti humusas ir poveikis pradeda mažėti.
Pelkiniai dirvožemiai pasižymi turtinga bestuburių gyvūnų įvairove ir jų gausumu. Žemapelkių pedobiontų kompleksuose yra labai turtingas pedobiontų genofondas. Nusausinus daugumą buvusių pelkių, sunaikinta didžioji dalis hidrofilinio dirvožemio faunos genofondo. Juolab kad daug nusausintų pelkių netapo produktyviais dirbamais laukais, ir susiformavo primityvios, lengvai pažeidžiamos skurdžios agrocenozės.
Ilgamečiai pedobiologiniai tyrimai rodo, kad respublikos dirvožemiuose, mažėjant natūralių gamtinių ekosistemų plotams, skurdėja dirvožemių bestuburių gyvūnų įvairovė, mažėja jų gausumas. Pirmiausia išnyksta ypač jautrios cheminiam poveikiui labai retos ir retos dirvožemio faunos rūšys. Intensyviai dirbant laukus, gali atsitikti taip, kad bus nualinti dirvožemiai. Jautriausi šiuo atžvilgiu velėniniai jauriniai priesmėlio ir smėlio dirvožemiai.

LITERATŪRA
1. Budavičienė I. Dirvožemio biotos funkcionavimo antropogeninėmis sąlygomis tyrimas ir jos būklės įvertinimas. Mineralizacijos procesų intensyvumas dirvožemiuose antropogeninio preso sąlygomis. Ataskaita, 1993, Ekologijos institutas, P.95-110.
2. Mažvila J., Eitminavičius L., Adomaitis T. Dirvožemių savybių bei jų užterštumo toksinėmis medžiagomis stebėjimai ir įvertinimas pagrindiniuose dirvožemių tipuose. 1993m. atliktų tyrimų ataskaita.- Kaunas, 1993.
3. Hodgson, J.M.(ed.), 1991. Soil Survey – a Basis for European Soil Protection Proceedings of meeting of European Heads of Soil Survey.-UK, Silsoe, December 11-13, 1989.-214 p.
4. ICP Forests (ed.), 1991. Flemish soil expert group: Manual on methodologies and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of air pollution on forests for the large scale representative survey and assessment and for the intensive study of forest soils on permanent plots.-Brussel, Nov.1991.
5. Starr, M.R. (ed.), 1990. Draft Soil Expert Panel Meeting held in Helsinki, January 9-10, 1990.-66 p.
6. Swedish Ministry of Agriculture, Environment ’82 Comittee (ed.), 1982. Acidication Today and Tomorrow.

Leave a Comment