Żyzność gleby to zespół fizycznych, chemicznych i biologicznych właściwości, które zapewniają roślinom odpowiednie warunki wzrostu (składniki pokarmowe, wodę i powietrze glebowe).

Wyróżnia się różne rodzaje żyzności gleb:

• żyzność naturalną, charakterystyczną dla naturalnych gleb, na które nie oddziałuje człowiek, kształtującą się w wyniku procesu glebotwórczego i uzależnioną od rodzaju skały macierzystej, obecności mikroorganizmów glebowych, zasobności w próchnicę i składniki mineralne oraz zawartości wody i powietrza;

• żyzność sztuczną, będącą wynikiem działalności człowieka, najczęściej stosowanych przez niego zabiegów agrotechnicznych i agrochemicznych, do których należy m.in. nawożenie mineralne i organiczne, wapnowanie, stosowanie płodozmianu czy melioracje.

Niekiedy wyróżnia się także żyzność nabytą, ukształtowaną na gruntach bezglebowych, np. w wyniku rekultywacji hałd, składowisk czy wyrobisk pogórniczych.

RMgJECgkmpRhZ Zdjęcie przedstawia profil gleby. W górnej warstwie gleba ma kolor szary do około 80 centymetrów, poniżej kolor gleby jest jasnobrązowy.	RfFlSHpU58a2i Zdjęcie profilu gleby. W górnej warstwie gleba ma kolor czarny, to warstwa około 10 centymetrów. Poniżej jest 20-centymetrowa warstwa białej gleby. Poniżej gleba ma kolor pomarańczowobrązowy.

Indeks dolny Profile gleb o dużej żyzności (A) i małej żyzności (B) Indeks dolny koniec_{Profile gleb o dużej żyzności (A) i małej żyzności (B)}

Indeks dolny Źródło: C. Kabała, licencja: CC BY‑SA 4.0, [online], dostępny w internecie:
zasobynauki.pl (A), https://zasobynauki.pl/zasoby/czarnoziem,1103/; 
zasobynauki.pl (B), https://zasobynauki.pl/zasoby/bielica,1102. Indeks dolny koniec_{Źródło: C. Kabała, licencja: CC BY‑SA 4.0, [online], dostępny w internecie:
zasobynauki.pl (A), https://zasobynauki.pl/zasoby/czarnoziem,1103/; 
zasobynauki.pl (B), https://zasobynauki.pl/zasoby/bielica,1102.}

Ważnym elementem decydującym o żyzności jest zasobność gleby, czyli sumaryczna zawartość próchnicy i składników mineralnych, tzw. makropierwiastków (azot, fosfor, potas, wapń, magnez i in.) i mikropierwiastków (miedź, cynk, bor, molibden i in.), będąca wynikiem procesów akumulacji zachodzących w glebie. Pierwiastki te muszą jednak występować w glebie w postaci łatwo przyswajalnej dla roślin. Ich niedobór może być przyczyną chorób roślin lub obniżenia plonów. Istotne znaczenie ma także odczyn gleby, który wpływa na występowanie przyswajalnej postaci składników pokarmowych oraz na aktywność drobnoustrojów glebowych.

Bardzo duża zasobność nie sprawia jednak, że gleba jest żyzna, jeżeli inne właściwości gleby są niekorzystne (np. gleba jest zbyt zbita albo zbyt uwilgotniona).

Cechy żyznej gleby:

• szybki rozkład szczątków organicznych i przekształcanie ich w próchnicę,

• duża zawartość próchnicy (>3–5%) i duża miąższość poziomu próchnicznego (>20–30 cm),

• wysoka zasobność w składniki pokarmowe (w tym w węglan wapnia, związki magnezu, azotu, fosforu, potasu i in.),

• ograniczone wymywanie składników mineralnych w głąb profilu,

• odczyn obojętny,

• bardzo dobra struktura i bardzo dobre warunki wodno‑powietrzne (gleba przewiewna, optymalnie uwilgotniona),

• duża zdolność akumulacji substancji mineralnych.

Gleby piaszczyste są mało żyzne – mają niewiele próchnicy, składników pokarmowych i zwykle są kwaśne. Nic więc dziwnego, że w takich warunkach dają małe plony i wymagają stosowania zabiegów uprawowych zwiększających ich żyzność. Są także glebami wymagającymi nawadniania ze względu na to, że w warunkach niedoboru opadów są okresowo lub trwale zbyt suche. Ich przeciwieństwem są np. czarnoziemy wykształcone na lessach, będące jednymi z najżyźniejszych gleb świata i dające bardzo duże plony przy mniejszym nakładzie pracy.

Żyzność jest pojęciem niewymiernym, nie wyraża się jej np. w postaci ilościowego wskaźnika. Jedną z miar żyzności jest produktywność, czyli ilość biomasy wytworzonej w określonej jednostce czasu na odpowiednim areale gleby. Wyraża się ją w klasach bonitacyjnych gleb.

Żyzność gleby można zwiększyć przez różne zabiegi uprawowe, do których należy orka i inne działania agrotechniczne kształtujące strukturę gleby i jej właściwości wodno‑powietrzne, nawożenie organiczne i mineralne, odkwaszanie gleby, nawadnianie czy stosowanie płodozmianu. Decydują one o rolniczej produktywności gleby, czyli o jej urodzajności.

Urodzajność to cecha gleby mierzona wysokością plonów, na którą ma wpływ (oprócz właściwości gleby i klimatu) także rolnicza działalność człowieka. Urodzajność dzieli się na:

• urodzajność potencjalną – plony roślin uzyskane przy stosowaniu optymalnych zabiegów uprawowych, tj. zabiegów uwzględniających najnowszy stan wiedzy rolniczej,

• urodzajność aktualną – plony roślin osiągane obecnie na określonym siedlisku; urodzajność aktualna może kształtować się odmiennie w zależności od charakteru wykonywanych zabiegów uprawowych, nawet jeśli gleba w danym miejscu ma taką samą żyzność.

Rośliny uprawne lepiej rozwijają się i plonują na tzw. glebach strukturalnych, w których ziarna mineralne i cząstki organiczne sklejają się w większe agregaty. Agregaty te mogą mieć kształt gruzełków, ziaren, bryłek, warstewek itp. Ich obecność w glebie poprawia warunki wodno‑powietrzne i powoduje, że dostęp do korzeni roślin ma powietrze obecne w dużych przestworach glebowych pomiędzy agregatami i woda znajdująca się w drobnych porach wewnątrz agregatów.

RsAqaOgrDAYDC

Zdjęcie przedstawia ludzkie dłonie, na których są suche grudki brązowej gleby.

Dlatego ukształtowanie odpowiedniej struktury jest jednym z elementów użyźniania gleb. Jeżeli gleby nie mają dobrej struktury i są nadmiernie zbite, korzenie roślin mają gorsze warunki rozwoju, co przyczynia się do mniejszych plonów.

RSlyCq9jyKnxg

Ilustracja przedstawia dwa obrazki obok siebie. Na pierwszym obrazku gleba jest gruzełkowata, korzenie wrastają daleko w głąb gleby, woda przechodzi przesiąka przez powierzchnię gleby. Na drugim obrazku gleba jest lita. System korzeniowy rośliny nie wnika tak głęboko jak na pierwszym obrazku, korzenie są mniejsze. Woda nie przenika przez powierzchnię gleby w głąb. Roślina słabo rośnie.

Od struktury gleby zależą także warunki wodne. W glebach piaszczystych, w których przeważają luźne, niespojone ziarna, woda zawierająca substancje nawozowe szybko odpływa w głąb profilu, więc korzenie roślin nie mogą jej pobrać. Z kolei w glebach ciężkich, gliniastych, zbitych woda powoli jest wchłaniana i długo pozostaje w strefie korzeniowej roślin uprawnych, co skutkować może deficytem tlenu i procesami gnicia. Strukturę gleby można poprawić poprzez zabiegi agrotechniczne (orka, bronowanie), nawożenie organiczne i stosowanie dodatków powodujących rozluźnienie gleb nadmiernie zbitych lub sklejenie ziaren w agregaty w przypadku gleb luźnych.

Nawozy organiczne to substancje pochodzenia zwierzęcego, roślinnego lub ich mieszaniny. Należy do nich m.in. obornikobornikobornik, gnojówka i gnojowicagnojowica i gnojówkagnojówka i gnojowica, nawóz kurzy (kurzak, pomiot), guano (odchody ptaków morskich), torf czy kompostkompostkompost. Nawozy organiczne wzbogacają glebę w próchnicę i dostarczają jej składników mineralnych. Uniwersalnym nawozem jest kompost, który może być stosowany do poprawiania jakości każdej gleby. Natomiast z zastosowaniem obornika, gnojówki i gnojowicy – oprócz pozytywnego oddziaływania na glebę – związane jest też ryzyko biologicznego jej skażenia substancjami chorobotwórczymi.

R1H3c7YRLaTGU

Ilustracja przedstawia kompostownik zbity z drewnianych belek. W kompostowniku są resztki roślin.

Nawożenie organiczne ma tę zaletę, że nie zmienia raptownie cech gleby, ale jego oddziaływanie jest równomiernie rozłożone w czasie. Wraz z rozkładem szczątków organicznych następuje powolny przyrost zawartości próchnicy i uwalnianie zawartych w nich składników pokarmowych. Dzięki temu rośliny mogą je pobierać przez cały okres wegetacyjny.

R8KNKUwJeWrva

Zdjęcie przedstawia kurę stojącą na oborniku.

Nawozy organiczne wpływają pozytywnie także na właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne gleb – powodują m.in. poprawę struktury gleby, mają bowiem zdolność sklejania ziaren glebowych w większe agregaty, przyczyniają się do zmniejszenia ich zakwaszenia, zapobiegają utracie próchnicy, a więc pomagają ukształtować odpowiednie warunki rozwoju i wegetacji roślin uprawnych.

Nawozy mineralne, potocznie zwane nawozami sztucznymi, to sole lub inne związki dodawane do gleby w celu uzupełnienia niedoboru pierwiastków pobieranych przez uprawniane na niej rośliny. Dostarczają one skoncentrowanych składników mineralnych w formie dobrze przyswajalnej przez rośliny. Wpływają więc bezpośrednio na zasobność gleb. Ich oddziaływanie zaczyna być zauważalne po dużo krótszym czasie niż w przypadku użycia nawozów organicznych. Są produkowane z kopalin (np. sproszkowane skały wapienne) lub wytwarzane w zakładach chemicznych w procesie syntezy (np. wieloskładnikowe nawozy NPK).

Nawozy sztuczne mogą być:

• wieloskładnikowe, stanowiące mieszankę składników mineralnych potrzebnych roślinom do prawidłowego wzrostu i uzupełniające niedobór kilku składników w glebie; ich przykładem są nawozy NPK zawierające azot (N), fosfor (P) i potas (K) w postaci przyswajalnej przez rośliny:

  • azot (N) odpowiada za wzrost roślin, przyrost biomasy i plon ziarna; niedobór azotu w glebie powoduje zahamowanie wzrostu roślin i skrócenie okresu ich dojrzewania,

  • fosfor (P) jest odpowiedzialny za rozwój generatywnych części roślin – nasion i owoców, a niedobór tego składnika w glebie jest przyczyną karłowacenia roślin, słabego rozwoju systemu korzeniowego, problemów z kwitnieniem i owocowaniem,

  • potas (K) poprawia odporność roślin na niskie temperatury i choroby; jego niedobór w glebie powoduje zahamowanie wzrostu rośliny oraz nekrotyczne zmianynekrotyczne zmiany nekrotyczne zmiany liści,

  • mikropierwiastki – bor, kobalt, miedź, żelazo, mangan, molibden i cynk – stymulują np. produkcję chlorofilu i wpływają na przyrost biomasy oraz jej jakość;

• jednoskładnikowe – zawierają jedną podstawową substancję w dużej ilości, stosowane są w celu uzupełnienia konkretnego, brakującego składnika w glebie, jej zakwaszenia lub odkwaszenia; należą do nich nawozy wapniowe i magnezowe dostarczające składników niezbędnych do produkcji biomasy, poprawiające odczyn gleby i wpływające na właściwości gleb, np. jej strukturę – związki wapnia, podobnie jak próchnica, pełnią bowiem rolę strukturotwórczą, powodując tworzenie się agregatów glebowych; niedobór magnezu w glebie wpływa negatywnie na wzrost roślin i jakość plonów oraz wywołuje spadek odporności roślin na choroby.

R1aUYS9gd20uI

Zdjęcie przedstawia traktor na zaoranym polu. Traktor ma przyczepę. Za traktorem unosi się biały dym.

W celu uzyskania optymalnego efektu użyźnienia gleby nawozy mineralne należy stosować tylko w takiej ilości, jaką rośliny mogą wykorzystać, a dana gleba zatrzymać. Zbyt duże dawki nawozów lub nieodpowiednie proporcje składników pokarmowych mogą stać się przyczyną degradacji gleb – ich zanieczyszczenia, w tym zasolenia – oraz eutrofizacjieutrofizacjaeutrofizacji wód. Poza tym wzrost plonów następuje wraz ze wzrostem nawożenia tylko do określonej dawki nawozu, po przekroczeniu której rośliny zaczynają reagować na nadmierne stężenie substancji nawozowej spadkiem wielkości plonu i jego jakości.

RkeBXeNau5Snm

Ilustracja przedstawia wykres zależności plonów i jakości od dawki azotu. Na osi X są numery 1, 2, 3. Poprowadzono od nich linie przerywane do dwóch krzywych stanowiących łuki. Jedna krzywa obrazuje jakość, druga plon. Przy dawce azotu w punkcie jeden jest optymalna jakość plonów. Optymalny plon jest przy dawce oznaczonej numerem 3.

Nawadnianie gleb jest zabiegiem koniecznym wtedy, gdy zawarta w glebie ilość wody dostępnej dla roślin jest mniejsza niż potrzeby roślin uprawnych. Dzieje się tak w sytuacji deficytu opadów wywołującego susze atmosferyczną i glebową, dużego parowania związanego ze wzrostem temperatury powietrza lub szybkiego przepływu wód opadowych przez profil glebowy. Rośliny nie pobierają bowiem wody z poziomu wodonośnego, ale z przestworów glebowych, wykorzystując siłę ssącą korzeni.

Zdolność zatrzymywania wody w glebie w postaci dostępnej dla roślin to tzw. polowa pojemność wodna (PPW)polowa pojemność wodna (PPW)polowa pojemność wodna (PPW). Jej wielkość zależy nie tylko od ilości wody w glebie, ale także od rodzaju gleby, a dokładnie – od średnicy porów glebowych charakterystycznych dla różnych skał macierzystych. Im mniejsza średnica porów, tym woda silniej jest wiązana w glebie. W najmniejszych porach siła ta jest tak duża, że przekracza wielkość siły ssącej korzeni i woda jest niedostępna dla roślin.

• gleby piaszczyste – średnica porów powyżej 0,0085 mm; są one głównie wypełnione powietrzem, wodą na krótko zaraz po opadach,

• gleby pyłowe i gliniaste – średnica porów 0,0002–0,0085 mm; są one wypełnione powietrzem i wodą dostępną dla roślin,

• gleby ilaste – średnica porów poniżej 0,0002 mm; są one wypełnione głównie wodą niedostępną dla roślin.

Gleby piaszczyste mają duże pory, w związku z tym woda opadowa szybko przepływa w głąb profilu glebowego i jest dla roślin w znacznej mierze nieużyteczna. W glebach pyłowych i gliniastych średnice przestworów między ziarnami są mniejsze i woda może utrzymywać się w nich dłużej, dzięki czemu rośliny zdążą ją pobrać i wykorzystać. Natomiast w glebach ilastych dominują bardzo małe pory wiążące wodę z siłą większą niż siła ssąca korzeni. Z tego względu staje się ona dla roślin niedostępna.

Nawadnianie ma więc na celu zwiększenie w glebie ilości wody dostępnej dla roślin. W ten sposób wpływa na żyzność gleby, wielkość plonów oraz ich jakość. Ilość wody, która powinna być w okresie wegetacyjnym dostarczona do pól, zależy od potrzeb wodnych roślin, planowanego plonu, sumy opadów, stanu uwilgotnienia gleby i wielkości parowania, a także od stosowanego systemu nawadniania.

W zależności od sposobu rozprowadzania wody rozróżnia się nawadnianie powierzchniowe i podpowierzchniowe, w tym:

• bruzdowe, polegające na wprowadzaniu wody do specjalnie wykonanych bruzd, z których przesiąka ona do gleby,

• zalewowe, w którym następuje zalewanie warstwą wody pola podzielonego na kwatery; stagnująca woda w kwaterze wsiąka w glebę, a jej nadmiar zostaje odprowadzony do rowów odwadniających,

• deszczowanie za pomocą sztucznego deszczu wytwarzanego przez deszczownie,

• stokowe, polegające na spływie wody po powierzchni nachylonego terenu; podczas spływania woda wsiąka w glebę,

• kroplowe, w którym woda wydostaje się w małych ilościach z rur poprowadzonych przy roślinach,

• podsiąkowe, polegające na spiętrzaniu wody w rowach przecinających pola, z których woda przesiąka do gleby,

• przesiąkowe (wgłębne) – woda doprowadzana jest do głębszych warstw gleby za pomocą ciągów drenarskich lub rurociągów zbudowanych z porowatych lub wyposażonych w otwory materiałów.

RnZ6THMeUEYXs

Zdjęcie przedstawia proces - nawadnianie pól za pomocą sztucznego deszczu, wytwarzanego przez deszczownię. Na polu leży cienki rurociąg ze zraszaczami, z których leci woda.

RqZujYGe5KvVX

Zdjęcie przedstawia niskie uprawy na polu zalanym wodą. W tle góry.

RxP2c3Lxqlhlb

Zdjęcie prezentuje zbocze z polami tarasowymi. Na tarasach rosną winorośla.

R14KgWSEmrJ37

Zdjęcie przedstawia pole uprawne. Przez pole biegnie wąskie koryto z wodą. W tle rosną palmy.

R1bOAnICHjqat

Zdjęcie ukazuje podziemną instalację wodną. Ma postać wąskiego korytarza, na dnie którego znajduje się woda.

Sposób nawadniania powinien być dostosowany do cech klimatu, bilansu wodnego, rodzaju uprawy i typu gleby. W strefach suchego klimatu powinno być prowadzone nawadnianie wgłębne, ograniczające straty wody przez parowanie. Pozwala to transportować wodę na dużo większe odległości niż w przypadku nawodnień powierzchniowych. Tak właśnie już w starożytności budowano kanaty (karizy, foggary) – podziemne instalacje do nawadniania pól uprawnych na terenach suchych i pustynnych. Technologia ta powstała w starożytnej Persji. Stosowanie nawadniania powierzchniowego w suchym klimacie skutkuje zasoleniem gleb i obniżeniem jej żyzności. Ten typ nawadniania można z powodzeniem wykorzystać w strefach o dodatnim bilansie wodnym, ponieważ straty wody na parowanie są tu znacznie mniejsze.

Nawadnianie może spowodować także negatywne skutki dla żyzności gleb, jeżeli wykonuje się je zbyt często, zbyt intensywnie albo ilość wody dostarczana do pól jest zbyt duża. Silne deszczowanie niszczy strukturę przypowierzchniowej warstwy gleby. Nadmierna ilość dostarczanej jednorazowo wody może spowodować zbytnie uwilgotnienie gleby, a nawet zabagnienie. Niekorzystnym skutkiem ubocznym nawadniania, zwłaszcza powierzchniowego, jest także wymywanie składników pokarmowych z gleby, w wyniku czego obniża się jej żyzność i zasobność. 

Słownik