Der Nährstoff Phosphor im Boden Entwicklungen und ... · Bsp.Ganzjahresbedeckung und reduzierte...
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Der Nährstoff Phosphor im Boden – Entwicklungen und Handlungsempfehlungen Simone Marx Mathieu Steffen ASTA – Service de pédologie LAKU, Esch-Sauer, 3.Dezember 2019
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Der Nährstoff Phosphor im Boden – Entwicklungen und Handlungsempfehlungen Simone Marx
Mathieu Steffen
ASTA – Service de pédologie
LAKU, Esch-Sauer, 3.Dezember 2019
Mineraldüngung
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1801
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Ein
satz
in k
g N
ährs
toff
pro
Ha
Jährlicher Einkauf von Mineraldünger (SER)
Stickstoffdünger (N) P-Dünger (P2O5) K-Dünger (K2O)
6,9 kg P2O5/ha (2018)
Einstellung Thomasmehl
PEEN Absenkung C-Klasse bei P, K
Viehbesatz
3
KLASSE C
Entwicklung PCAL - Boden: National
Entwicklung PCAL - Boden: Dauergrünland nat.
5
• P-Gehalte Weide > Mähweide > Wiese
Klasse C
Entwicklung PCAL- Boden: Stausee
Entwicklung PCAL- Boden: Stausee - Dauergrünland
Klasse C
Vergleich der Mediane: National
8
Eine hochsignifikante Differenz von -2,2 mg P2O5/100g Boden
basierend auf 28.042 Parzellen, die in jeder Periode gemessen wurden.
• Rückgang stärker ausgeprägt im
Dauergrünland
• Rückgang in den viehstärkeren
Betrieben auf Ackerland weniger
ausgeprägt
Vergleich der Mediane : Stausee
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Eine hochsignifikante Differenz von -2,6 mg P2O5/100g Boden
basierend auf 1.842 Parzellen, die in jeder Periode gemessen wurden.
Krigging von Punktwerten
10
Auf 70% der Parzellen sind die P-Gehalte
gesunken
(Basis : 28.042 beprobte Parzellen je
Periode)
Krigging von Punktwerten
11
Auf 74% der Parzellen sind die P-Gehalte
gesunken
(Basis : 1798 beprobte Parzellen je
Periode)
Häufigkeitsverteilung : nationale Ebene (2015-2019)
12 C-Klasse
Häufigkeitsverteilung : Stausee (2015-2019)
13
1,2 % Parzellen > 40 mg P2O5 / 100g Boden
Schieferverwitterungsböden
Hoscheid Eschdorf
14
Ackerkrume: 50 % Schluff, 23% Ton, 27% Sand; 18 %
vol. Steine, 3% Corg, 1,25 g/cm3 Dichte
Dominante Abflußprozesse im.…
Sand (Huewelerbach)
Schiefer (Weierbach)
Mergel (Wollefsbach)
15
Projet CAOS
16
L. Pfister (Présentation SEBES, 2018)
Dominante Abflussprozesse - Stausee
Kalibration SWAT Modell Einzugsgebiet Schéimelzerbesch
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Variable [mm] Set#1 Set#2 Set#3
Précipitations 800.90 800.90 800.90
Précipitations sous forme de
neige 47.84 47.84 47.84
Fonte de neige 46.38 47.35 47.35
Sublimation 1.47 0.49 0.50
Ruissellement de surface 19.49 20.42 18.78
Flux latéral 73.96 77.82 73.30
Contribution de l'aquifère peu
profond 278.74 264.26 266.32
Contribution de l'aquifère
profond 2.78 2.58 3.02
Réévaporation 23.37 17.06 17.06
Recharge de l'aquifère profond 3.07 2.86 3.41
Recharge de l'aquifère peu
profond et profond 306.61 285.82 272.80
Percolation au-delà du profil de
sol 312.29 290.33 273.83
Evapotranspiration 392.50 409.50 431.60
Evapotranspiration potentielle 850.00 853.00 853.00
Maugnard, A., Bielders, C., & Vanclooster M. (2018). Convention de recherche relative au
développement d'outils de gestion intégrée du ruissellement, de l'érosion et des transferts de
polluants associés pour les bassins versants du Grand-Duché du Luxembourg – Application au
bassin-versant de la Haute-Sûre. Rapport final. 127 p.
Auf Feldebene
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Wetter Lage in der Landschaft Boden
Ruissellement de surface
(Oberflächenabfluss) Erosion
Flux latéral
Aquifère peu profond
wasserlösliches Phosphor
(Pmin)
Partikulär gebundenes
Phosphor (Porg+Pmin)
Landwirtschaftliche Praktiken
Mineraldüngung
Organische Düngung
P im Boden
Management (Bodenbedeckung, Bodenbearbeitung)
Pmin-Formen im Boden
P-Fixierung im Boden PCAL – Extraktion bei pH 4,1
19 Soltner, Tome1, Le sol
Phosphorfraktionierung : ASTA -Labor
wasserlöslich austauschbar P-oxalate Total
ASTA 0,9 10,0 97,5 129,1
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mg
P/1
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g Tr
ock
enb
od
en
Mittelwert basierend auf 50 Proben im Oesling
mg P2O5 * 0,436 = mg P
CAL pH 4,1
H2O
Oxalate
d’NH4
pH 3
Königs
wasser
50 Bodenproben OM - Stausee Porg & Pmin Pmin
Pmin Pmin Pmin Pmin+Porg
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wasserlöslich austauschbar organisch nachlieferbar total
P-
Geh
alt,
mg
P/1
00
g Tr
ock
enb
od
en
Phosphorfraktionierung : Unterfrauner AT
15 Analysen
LiCl Extrakt
HCl Extrakt
H2O
Pmin Pmin Porg Pmin Pmin+Porg
Calcium-Acetat-Lactat bei pH4.1 (ICP-OES)
Austauschbares
Pmin
Beziehung zwischen
wasserlöslichem P
und austauschbarem
Pmin muss weiter
untersucht werden
-160
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0 10 20 30 40 50 60
Tief
e (c
m)
Verfügbares Phosphor : mg P2O5/ 100g trockener Boden
Luxemburger Sandstein
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0 10 20 30 40
Tief
e (
cm)
Verfügbares Phosphor : mg P2O5/ 100g trockener Boden
Oesling
B1
Bt
C/R
AB
Ap
Vertikale PCAL – Verteilung in Ackerprofilen
n = 5 Baschleiden, Hoscheid
n = 12
BDSOL (ASTA)
Gesamt Phosphor (Pmin+Porg)
Erosionsrelevant
n=8 n = 8 n=50 n=8
Vorläufige Schlussfolgerungen
Aufgrund einer begrenzten Anzahl von Proben:
Pwasserlöslich << Pverfügbar << Ptotal
P total ist hoch: org. Reserven hoch und min. Reserven sind hoch
P-Sorptionsfähigkeit hoch auf Al und Fe-Oxyden
Oxalate-Extraktion für Schätzung des wasserlöslichen P des Bodens vertiefen—> Labo ASTA
P-vertikale Verteilung : kein Beleg von Perkolation
Auswaschung von wasserlöslichen Pmin wenig wahrscheinlich
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Berechnung der Flächenerosion
Allgemeinen Bodenabtragsgleichung
WISCHMEIER (1978)
USLERUSLE
A = R * K * LS * C * P
Bodenverlust
(t/ha)
RErosivität Regen
KErodierbarkeit des Bodens (Textur, Steingehalt, Humus)
LS Hangneigung x Hanglänge
C Bodenbedeckung (Kultur, Fruchtfolge)
P Bodenbearbeitung,
anti-erosive Maßnahmen (Pflug, Mulchsaat)
=
Erruissol v3 (2016)
Erodierbarkeitsfaktor (Grondmillen)
27
Textur : -
Humusgehalt : ++
Steingehalt : +
Durchlässigkeit : ++
Klassifikation der Erodierbarkeit
bis 0,01 0,01 bis 0,02 0,02 bis 0,03 0,03 bis 0,05 0,05 bis 0,075 über 0,075
sehr gering gering mittel hoch sehr hoch extrem hoch
Gut
dränierter
Aggregat-
Porenraum
Bodenbedeckung : Faktor C
28
ERRUISSOL v3
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Kartoffeln Maïs W-weizen Spelz/Dinkel W-Raps+Rübsen W-gerste Grünland Wald
Fakt
or-
C
Bodenbedeckung : Faktor C (Grondmillen)
29
Fruchtfolge 2015-2017
Bodenbedeckung : Faktor C (Grondmillen)
30 erosionsmindernd, aber nicht
berücksichtigt in der Bewertung des C-Faktors
SOL – Risque d’érosion hydrique
31
• Scénario 1 : risque d’érosion hydrique sans mesure antiérosive 4,4 t/ha.an • Scénario 2 : risque d’érosion hydrique avec prise en compte de l’effet antiérosif sur les surfaces participant dans le programme 362 (interculture et/ou travail du sol réduit) 3,2 t/ha.an (-27 %) • Scénario 3 : risque d’érosion hydrique avec prise en compte de l’effet antiérosif découlant de la combinaison intercultures & travail du sol réduit avant toute culture de maïs 2,8 T/ha.an (-36%)
Modélisation RUSLE
Bodenerosion vs. Oberflächenabfluss
32
Mittelwert Grondmillen: 0.084t 84kg/ha
Bemerkungen
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Das RUSLE-Modell ist nach wie vor das einzige
Erosionsmodell, das für den Einsatz auf größeren
Flächen bei vertretbarem
Parametrisierungsaufwand eingesetzt werden kann
(BORK 1991) aber…
• empirische Gleichung, nicht validiert mit regionalen
Sedimentmessungen
• Berücksichtigt nur flächenhafte und Rillenerosion
(keine Grabenerosion, Bodenablagerung,..)
• Die USLE berücksichtigt keine zeitlich
veränderbaren Zustände während eines Ereignisses
(z.B. Änderung der Bodenfeuchte)
Perspektiven
• Andere Modellierungsansätze in Überlegung ( ASTA pédologie)
• Erosion durchwegs als gering einzuschätzen aber..
• Nichts spricht gegen Verbesserungen : Bsp.Ganzjahresbedeckung und reduzierte Bodenbearbeitung
Frage bleibt unbeantwortet inwiefern Sedimente im Stausee mit Erosion von landwirtschaftlichen Flächen zeitlich und räumlich in Verbindung stehen (-> ganzheitliches Modell benötigt)
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Merci fir är Opmierksamkeet
35
