Der Nährstoff Phosphor im Boden Entwicklungen und ... · Bsp.Ganzjahresbedeckung und reduzierte...

Der Nährstoff Phosphor im Boden – Entwicklungen und Handlungsempfehlungen Simone Marx

Mathieu Steffen

ASTA – Service de pédologie

LAKU, Esch-Sauer, 3.Dezember 2019

Mineraldüngung

2

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1801

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20

18

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

9

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

17

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

18

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

0

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40

60

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100

120

140

160

180

mg

P/1

00

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

0

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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

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

0 10 20 30 40 50 60

Tief

e (c

m)

Verfügbares Phosphor : mg P2O5/ 100g trockener Boden

Luxemburger Sandstein

-160

-140

-120

-100

-80

-60

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-20

0

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

25

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

33

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)

34

Merci fir är Opmierksamkeet

• simone.marx@asta.etat.lu

• mathieu.steffen@asta.etat.lu

35