Podstawową funkcją każdej gleby jest produkowanie biomasy. Jej ilość w warunkach naturalnych zależy przede wszystkim od cech siedliska, m.in. właściwości fizycznych i chemicznych gleb, ale także warunków wodnych, cech klimatu lokalnego, ekspozycji na promieniowanie słoneczne czy podatności na erozję. Na terenach zagospodarowanych dodatkowym czynnikiem stymulującym produkcję biomasy jest działalność człowieka – nawożenie i działalność agrotechniczna. Najważniejszymi czynnikami decydującymi o produkcji biomasy i jej jakości są:

• zasobność w próchnicę i składniki pokarmowe,

• żyzność i powiązana z nią produktywność,

• urodzajność gleb.

Żyzność gleby

Żyzność gleby to zdolność dostarczenia roślinom odpowiednich składników pokarmowych a także wody i powietrza.  Jest ona naturalną, przyrodniczą cechą gleby, uzależnioną m.in. od klimatu, podłoża skalnego, pokrywy roślinnej.

Wyróżnia się żyzność naturalną, będącą efektem procesów glebotwórczych, ściśle związaną z warunkami podłoża, i sztuczną (antropogeniczną), która ukształtowana jest wskutek zabiegów uprawowych – agrochemicznych oraz agrotechnicznych.

Ważnymi czynnikami wpływającymi na cechy fizyczne i chemiczne gleby, a tym samym na jej żyzność, są: zawartość próchnicy i tzw. uziarnienie gleby, czyli obecność cząstek mineralnych o różnych średnicach. Wpływają one bezpośrednio na strukturę glebystruktura glebystrukturę gleby, czyli zlepianie ziaren mineralnych i cząstek organicznych w agregaty o różnej wielkości i kształcie. Gleby mogą mieć dobrą strukturę, np. gruzełkowatą, która pozwala na wnikanie korzeni w przestwory glebowe, Mogą też być zbite i zwięzłe, co utrudnia rozwój korzeni.

R9D0pkqGFDxxG

Na dwóch ilustracjach przedstawiono warunki rozwoju korzeni roślin w glebach o różnej strukturze. Na obydwu ilustracjach jest wzrastająca roślina. Na ilustracji A warunki do kiełkowania nasion i rozwoju systemu korzeniowego są korzystne - w glebie o strukturze gruzełkowatej. Powietrze i deszcz przenikają do gleby. Nasiono kiełkuje, wypuszcza długie korzenie w głąb ziemi. Na ilustracji B warunki nie są korzystne dla kiełkowania nasion - gleba jest nadmiernie zagęszczona. Nie przenika jej ani powietrze, ani deszcze. Roślina nie może wykiełkować w górę. Pochyla się w stronę gleby.

Od uziarnienia zależą także warunki wodno‑powietrzne i termiczne gleby:

• pojemność wodna, czyli zdolność zatrzymywania w glebie wody dostępnej dla roślin,

• pojemność powietrzna warunkująca przewietrzanie gleby,

• pojemność cieplna decydująca o cechach termicznych.

Gleby złożone z dużych ziaren (np. piasku lub żwiru) i słabo rozłożonej próchnicy charakteryzują się małą pojemnością wodną, dużą przepuszczalnością, a w czasie niedoboru opadów mogą przesychać, co pogarsza warunki dla rozwoju roślin. Szybko się nagrzewają, ale równie szybko tracą też ciepło. Z kolei gleby, w których występuje dobrze rozłożona próchnica i drobne ziarna mineralne, np. pylaste lub ilaste, zatrzymują wodę, mogą być więc okresowo nadmiernie uwilgotnione, ale z kolei w okresach bezopadowych w glebach tych magazynowany jest zapas wody. Gleby te nagrzewają się powoli, ale dłużej zatrzymują ciepło.

Rośliny do prawidłowego rozwoju potrzebują, oprócz wody i ciepła, także składników pokarmowych – wapnia, magnezu, potasu, mikroelementów i wielu innych. Całkowitą zawartość w glebie tych właśnie przyswajalnych dla roślin składników pokarmowych wyraża zasobność gleb. Kształtuje się ona, podobnie jak żyzność, wskutek naturalnych procesów glebotwórczych i uprawy ziemi. Z tego względu wyróżnia się zasobność naturalną i antropogeniczną.

Zasobność naturalna kształtuje się od pierwszych etapów procesu glebotwórczego, kiedy skała przeobraża się w zwietrzelinę, na powierzchni której zaczyna gromadzić się próchnica. Zależy ona m.in. od:

• uziarnienia, czyli średnicy ziaren mineralnych – gleby o większym udziale drobnych ziaren, o średnicy poniżej 0,002 mm (tzw. frakcji ilastej) są bardziej zasobne, bowiem cząstki te mają zdolność względnie trwałego akumulowania składników chemicznych (zdolność ta jest określana mianem sorpcji glebowejsorpcja glebysorpcji glebowej),

• składu mineralnego – gleby wytworzone z utworów o złożonym składzie mineralnym (np. gliny zwałowe, w których oprócz kwarcu występują minerały krzemianowe) mają większa zasobność niż gleby monomineralne (np. piaski kwarcowe); minerały budujące ziarna glebowe podlegają wietrzeniu chemicznemu, co warunkuje przebieg różnych procesów glebotwórczych (np. brunatnienia, bielicowania) i powoduje wzbogacanie gleby w składniki pokarmowe,

• zawartości i stopnia rozłożenia próchnicy – w skład dobrze rozłożonej próchnicy wchodzą tzw. koloidykoloidy glebowekoloidy organiczne mające zdolność sorpcji składników chemicznych (podobnie jak cząstki ilaste zwane koloidami mineralnymi),

• odczyn – w warunkach kwaśnego odczynu minerały ulegają intensywnemu wietrzeniu chemicznemu; produkty wietrzenia w środowisku kwaśnym ulegają szybkiemu wyługowaniu z profilu glebowego,

• organizmy glebowe – mikroorganizmy (bakterie, grzyby), uczestnicząc w różnych procesach zachodzących w glebie, np. humifikacji i mineralizacji szczątków organicznych, przyczyniają się do tworzenia próchnicy i wiązania składników chemicznych w glebie (bakterie brodawkowe wiążące azot, bakterie siarkowe i in.)

Uprawa ziemi i związane z nią zabiegi agrochemiczne i agrotechniczne oddziałują na zasobność gleb bezpośrednio (nawożenie) lub pośrednio poprzez zabiegi wpływające na proces wietrzenia oraz zawartość i rozkład substancji organicznej. Działalność antropogeniczna zwiększa zawartość składników pokarmowych głównie w górnych warstwach gleby. Ocena zasobności gleb jest podstawą określania potrzeb nawozowych gleb.

Gleby zasobne w składniki pokarmowe nie muszą być jednak glebami żyznymi. W pewnych przypadkach dostępność składników pokarmowych jest bowiem ograniczana przez niekorzystne cechy fizyczne gleby – przesychanie, skłonność do zaskorupiania itp.

Gleba o wysokiej żyzności (w warunkach polskich) ma następujące cechy:

• dużą zawartość próchnicy (powyżej 5%) będącej głównym „zbiornikiem” wody i składników pokarmowych w formie dostępnej dla roślin,

• dużą miąższość poziomu próchnicznego (pow. 15‑20 cm),

• bardzo dobrą strukturę zapewniającą prawidłowe warunki rozwoju korzeni roślin,

• bardzo dobre warunki wodno‑powietrzne i termiczne (dużą pojemność wodną, cieplną i powietrzną), które zapewniają jednoczesny dostęp powietrza i wody do korzeni roślin, ograniczając możliwość przesuszenia i zawilgocenia gleb,

• wysoką zasobność w składniki pokarmowe, w tym niezbędny roślinom węglan wapnia,

• ograniczone wymywanie składników mineralnych w głąb profilu,

• dużą zdolność akumulacji składników pokarmowych.

Ciekawostka

Żyzność gleby nie zależy w równym stopniu od wszystkich warunkujących ją czynników, ale od tego, który jest najsłabszy, najmniej korzystny z punktu widzenia np. wymagań roślin uprawnych. Gleba może być zasobna w składniki pokarmowe, zawierać dużo próchnicy, ale o ograniczonej wegetacji roślin będzie decydowało nadmiernie zbite podłoże, uniemożliwiające prawidłowy rozwój korzeni. W innym przypadku tym czynnikiem ograniczającym może być niedobór azotu, wody, światła słonecznego i in. Zasadę tą opisuje prawo minimum Liebiega. Symbolicznie zasadę ilustruje tzw. Beczka Liebiega pokazująca, że tyle jest wody w beczce, na ile pozwala jej najkrótsza deska. Wysokość pozostałych nie ma już znaczenia.

RT880EPuRgBsK

Ilustracja przedstawia roślinę z zielonymi liśćmi oraz systemem korzeniowym, obok której stoi beczka z wodą. Na drewnianych, ułożonych pionowo, listwach beczki są symbole pierwiastków: Zn, K, Cu, Mn, B, S, Mg, Fe, P, N. Listwy mają różne wysokości. Woda kapie nad listwą oznaczoną jako N. Pod beczką tworzy się kałuża, woda wsiąka w glebę. Od liści rośliny do symbolu N poprowadzono strzałkę z napisem: MINIMUM.

Zasobność gleby można wyrazić w sposób ilościowy, np. wielkością stężeń poszczególnych składników lub ich sumą. Natomiast żyzność bardzo trudno jest określić ilościowo, bowiem wpływ na nią mają bardzo różne właściwości mierzalne i niemierzalne. Dlatego ocena żyzności jest prowadzona według kryterium zastępczego, niepowiązanego bezpośrednio z cechami gleby, jakim jest wielkość plonu i jego jakość. Jeżeli mówimy, że jedna gleba ma większą żyzność niż druga, to oznacza, że przy tych samych metodach uprawy pierwsza daje większe plony mierzone przyrostem biomasy. Wskaźnikiem żyzności gleby może być również liczba gatunków, zwłaszcza wymagających, którym dana gleba może zapewnić warunki rozwoju – im więcej gatunków roślin można uprawiać na danej glebie, tym większa jest jej żyzność.

Podstawowym, powszechnie stosowanym w Polsce wskaźnikiem żyzności gleby jest jej produktywność, czyli wielkość biomasy wytworzonej w określonej jednostce czasu na odpowiednim areale. Produktywność gleby została określona dla celów praktyki rolniczej i wyrażona klasami bonitacyjnymi gruntów ornych, są to: klasa I (najlepsza), klasa II, klasa III a, klasa III b, klasa IV a, klasa IV b, klasa V, klasa VI, klasa VIRz (najniższa, nienadająca się pod uprawę i przeznaczona do zalesienia) oraz dla trwałych użytków zielonych (łąki i pastwiska): klasy I, II, III, IV, V, VI, VIz.

Niekiedy żyzność gleby można orientacyjnie ocenić, patrząc na zaorane pola. Widok ciemnej, zlepiającej się w większe i mniejsze bryły, jakby „tłustej” gleby, świadczy o jej dużej żyzności. Z kolei jasny kolor gleby i niewielkie agregaty wskazują na obniżoną żyzność.

R1LwjV6YZVoM6

Zdjęcie przedstawia rozległe pole. Ziemia jest przekopana, brązowa, sprawia wrażenie mokrej.

RrqfXCHyLq3Hd

Zdjęcie przedstawia zaorane, rozległe pole. Gleba jest jasnobrązowa, sucha.

Na terenach zagospodarowanych dominujący wpływ na kształtowanie żyzności gleb ma działalność antropogeniczna, która często zmienia, pozytywnie lub negatywnie, żyzność naturalną. Do działań służących zwiększeniu żyzności gleb należy zaliczyć m.in. regulację stosunków wodnych, wapnowanie, nawożenie, działania agrotechniczne poprawiające strukturę gleby i in. Obniżenie żyzności powoduje: wylesianie, przesuszenie gleb, niewłaściwe zabiegi agrotechniczne powodujące zagęszczenie gleby itp. Z kolei rekultywacja terenów zdegradowanych przyczynia się do ukształtowania tzw. żyzności nabytejżyzność nabytażyzności nabytej. Przykładem gleb o takiej żyzności mogą być rekultywowane tereny odkrywkowej eksploatacji węgla brunatnego lub gleby antropogeniczne.

Urodzajność gleby

Urodzajność gleby jest czymś innym niż jej żyzność i produktywność. Oznacza bowiem stan gleby będący wypadkową żyzności i zastosowanych przez rolnika zabiegów uprawowych (agrotechnicznych i agrochemicznych). Wyraża się ją plonem z podstawowej jednostki przestrzeni produkcyjnej, na ogół w q/ha lub t/ha. Wyróżnia się:

• urodzajność potencjalną, czyli maksymalną wysokość plonów uzyskaną przy stosowaniu optymalnych zabiegów uprawowych uwzględniających najnowszy stan wiedzy rolniczej,

• urodzajność aktualną, czyli wysokość plonów osiąganą obecnie na określonym siedlisku; zależy ona od rodzaju stosowanych zabiegów uprawowych.

Urodzajność potencjalna jest w miarę stała, natomiast urodzajność aktualna może się zmieniać. W tym samym miejscu, czasie i przy tej samej żyzności gleby plony mogą mieć różną wielkość ze względu na odmienne zabiegi uprawowe i nawozowe, poziom agrotechniki, zmianowanie upraw i in.

Słownik