Der Nährstoff Phosphor im Boden - Entwicklungen und Handlungsempfehlungen - Simone Marx Mathieu Steffen ASTA - Service de pédologie
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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
Einsatz in kg Nährstoff pro Ha 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 1950/51 1960/61 1970/71 1975/76 1979/80 1980/81 1981/82 1982/83 Mineraldüngung 1983/84 1984/85 1985/86 1986/87 1987/88 1988/89 1989/90 Stickstoffdünger (N) 1990/91 1991/92 1992/93 1993/94 1994/95 1995/96 1996/97 1997/98 1999 2000 P-Dünger (P2O5) 2001 PEEN 2002 2003 2004 2005 Jährlicher Einkauf von Mineraldünger (SER) Einstellung Thomasmehl 2006 2007 2008 K-Dünger (K2O) 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Absenkung 2015 2016 C-Klasse bei P, K 2017 2018 2018 6,9 kg P2O5/ha (2018) 2
Vergleich der Mediane: National 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 8
Vergleich der Mediane : Stausee Eine hochsignifikante Differenz von -2,6 mg P2O5/100g Boden basierend auf 1.842 Parzellen, die in jeder Periode gemessen wurden. 9
Krigging von Punktwerten Auf 70% der Parzellen sind die P-Gehalte gesunken (Basis : 28.042 beprobte Parzellen je Periode) 10
Krigging von Punktwerten Auf 74% der Parzellen sind die P-Gehalte gesunken (Basis : 1798 beprobte Parzellen je Periode) 11
Häufigkeitsverteilung : nationale Ebene (2015-2019) 12 C-Klasse
Häufigkeitsverteilung : Stausee (2015-2019) 1,2 % Parzellen > 40 mg P2O5 / 100g Boden 13
Schieferverwitterungsböden Ackerkrume: 50 % Schluff, 23% Ton, 27% Sand; 18 % vol. Steine, 3% Corg, 1,25 g/cm3 Dichte Hoscheid Eschdorf 14
Dominante Abflußprozesse im.… Projet CAOS Sand (Huewelerbach) Schiefer (Weierbach) Mergel (Wollefsbach) 15
L. Pfister (Présentation SEBES, 2018) 16
Dominante Abflussprozesse - Stausee Kalibration SWAT Modell Einzugsgebiet Schéimelzerbesch 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 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 sol 312.29 290.33 273.83 polluants associés pour les bassins versants du Grand-Duché du Luxembourg – Application au bassin-versant de la Haute-Sûre. Rapport final. 127 p. Evapotranspiration 392.50 409.50 431.60 Evapotranspiration potentielle 850.00 853.00 853.00 17
Auf Feldebene Wetter Lage in der Boden Landschaft Landwirtschaftliche Partikulär Ruissellement de gebundenes Praktiken surface Phosphor (Oberflächenabfluss) (Porg+Pmin) Mineraldüngung Erosion Organische Düngung wasserlösliches Flux latéral Phosphor (Pmin) P im Boden Aquifère peu profond Management (Bodenbedeckung, Bodenbearbeitung) 18
Pmin-Formen im Boden P-Fixierung im Boden PCAL – Extraktion bei pH 4,1 Soltner, Tome1, Le sol 19
Phosphorfraktionierung : ASTA -Labor mg P2O5 * 0,436 = mg P Pmin Porg & Pmin 50 Bodenproben OM - Stausee Mittelwert basierend auf 50 Proben im Oesling 180 Königs Oxalate 160 wasser d’NH4 mg P/100g Trockenboden 140 pH 3 120 100 80 H2O CAL 60 pH 4,1 40 20 0 wasserlöslich austauschbar P-oxalate Total ASTA 0,9 10,0 97,5 129,1 Pmin Pmin Pmin Pmin+Porg
Phosphorfraktionierung : Unterfrauner AT 140 15 Analysen 120 P- Gehalt, mg P/100g Trockenboden 100 HCl Extrakt 80 60 40 LiCl Extrakt 20 H2O 0 wasserlöslich austauschbar organisch nachlieferbar total 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
Vertikale PCAL – Verteilung in Ackerprofilen BDSOL (ASTA) Luxemburger Sandstein Oesling 0 0 0 10 20 Ap 30 40 50 60 0 10 20 30 40 -20 -20 AB -40 -40 B1 -60 -60 Tiefe (cm) Tiefe (cm) Bt -80 -80 -100 -100 -120 C/R -120 -140 -140 -160 -160 Verfügbares Phosphor : mg P2O5/ 100g trockener Verfügbares Phosphor : mg P2O5/ 100g Boden trockener Boden n = 12 n=5 Baschleiden, Hoscheid
Gesamt Phosphor (Pmin+Porg) n=8 n=8 n=50 n=8 Erosionsrelevant
Vorläufige Schlussfolgerungen Aufgrund einer begrenzten Anzahl von Proben: Pwasserlöslich
Berechnung der Flächenerosion Allgemeinen Bodenabtragsgleichung WISCHMEIER (1978) USLERUSLE Bodenverlust (t/ha) A = R * K * LS * C * P = RErosivität Regen KErodierbarkeit des Bodens (Textur, Steingehalt, Humus) LS Hangneigung x Hanglänge C Bodenbedeckung (Kultur, Fruchtfolge) Erruissol v3 (2016) P Bodenbearbeitung, anti-erosive Maßnahmen (Pflug, Mulchsaat)
Erodierbarkeitsfaktor (Grondmillen) Textur : - Gut Humusgehalt : ++ dränierter Steingehalt : + Aggregat- Porenraum 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 27
Bodenbedeckung : Faktor C ERRUISSOL v3 0,6 0,5 0,4 Faktor-C 0,3 0,2 0,1 0 Kartoffeln Maïs W-weizen Spelz/Dinkel W-Raps+Rübsen W-gerste Grünland Wald 28
Bodenbedeckung : Faktor C (Grondmillen) Fruchtfolge 2015-2017 29
Bodenbedeckung : Faktor C (Grondmillen) erosionsmindernd, aber nicht 30 berücksichtigt in der Bewertung des C-Faktors
SOL – Risque d’érosion hydrique • 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 31
Bodenerosion vs. Oberflächenabfluss Mittelwert Grondmillen: 0.084t 84kg/ha 32
Bemerkungen 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) 33
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
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