Δυναμική του φωσφόρου σε εδάφη Alfisols

Abstract

Η επίδραση των χρήσεων γης στην αγρονομική και περιβαλλοντική συμπεριφορά των ανόργανων και οργανικών μορφών του φωσφόρου (P), μελετήθηκε σε δυο κατηγορίες εδαφών της τάξης των Alfisols: καλλιεργούμενα εδάφη με διαφορετικά επίπεδα διαθεσιμότητας φωσφόρου (υψηλά, μέτρια και χαμηλά) και εδάφη με φυσική (δασική βλάστηση).Συνολικά εξετάστηκαν 12 εδαφοτομές, οι οποίες επιλέχτηκαν από διαφορετικές περιοχές της Βόρειας και της Νότιας Ελλάδας. Σε όλη την εδαφική κατατομή των υπό μελέτη εδαφών προσδιορίστηκαν οι εξής παράμετροι: οι φυσικοχημικές τους ιδιότητες, οι μορφές του εδαφικού φωσφόρου με τη μέθοδο της διαδοχικής εκχύλισης, η προσροφητική τους ικανότητα σε φώσφορο με πειράματα προσρόφησης καθώς και η δυνητική τους συνεισφορά τους στη ρύπανση των επιφανειακών/υποεπιφανειακών υδάτων, με την εκτίμηση των περιβαλλοντικών δεικτών DPSox, WPκαι EPCo. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της διαδοχικής κλασμάτωσης του P, το μεγαλύτερο ποσοστό του ολικού φωσφόρου (Pt)στα καλλιεργούμενα και με φυσική εδάφη αντιπροσωπεύεται από ανόργανες μορφές (Pi) (Ολικός Pi:> 86.67% του Pt), υποδηλώνοντας την ισχυρότερη επίδρασή τους συγκριτικά με τις οργανικές (Po) στο βιογεωχημικό κύκλο του εδαφικού P.Μεταξύ των προσδιοριζόμενων ανόργανων μορφών φωσφόρου, το άθροισμα των δυσδιάλυτων και ισχυρά δεσμευμένων, ανόργανων μορφών P στα εδαφικά συστατικά (οξείδια Fe, Al) αποτελούν τις επικρατέστερες Piενώσεις (π.HCl-Pi+ H2SO4/H2O2-Pi: 76% τουPi,t). Η επικράτηση αυτών των κλασμάτων ενισχύει τον υψηλό βαθμό εξέλιξης των εξεταζόμενων εδαφών, φανερώνοντας επιπρόσθετα τον μετασχηματισμό του P από τις διαθέσιμες και μη δεσμευμένες, στις σταθερές και ισχυρά δεσμευμένες Piμορφές, κατά την πεδογένεση. Αναλυτικότερα, στα καλλιεργούμενα εδάφη, η ποσοστιαία συνεισφορά των μορφών αυτών του φωσφόρου στον ολικό φώσφορο (Pt) είναι άμεσα επηρεαζόμενη από την ποσότητα και το είδος της εφαρμοζόμενης λίπανσης κατά την καλλιεργητική περίοδο. Σε αντίθεση, στα εδάφη με φυσική βλάστηση η υδρομορφία σε συνδυασμό με τις χημικές ιδιότητές τους αποτελούν τις πιο καθοριστικές παραμέτρους στην ποσοστιαία κατάταξη των κλασμάτων του P στο εδαφικό προφίλ. Η επίδραση των ανωτέρων παραμέτρων είναι εξίσου σημαντική στην αγρονομική/περιβαλλοντική συμπεριφορά των κλασμάτων του φωσφόρου, στις σχέσεις τους με τα εδαφικά συστατικά καθώς και στο βαθμό αλληλεπίδρασης μεταξύ αυτών και των παραμέτρων προσρόφησης P. Συμπερασματικά, ο τρόπος χρήσης γης των εδαφών, σε συνδυασμό με τις εφαρμοζόμενες καλλιεργητικές πρακτικές στα γεωργικά εδάφη και τις φυσικοχημικές ιδιότητες σε αυτά με φυσική βλάστηση, φαίνεται πως ελέγχουν τη δυναμική του φωσφόρου στα υπό μελέτη, εξελιγμένα εδάφη. Μεταξύ των δυο κατηγοριών των εξεταζόμενων εδαφών, υψηλός κίνδυνος απωλειών του Pστα επιφανειακά και υποεπιφανειακά ύδατα παρουσιάζεται μόνο στα καλλιεργούμενα εδάφη με υψηλή διαθεσιμότητα φωσφόρου. Στα εδάφη αυτά και ειδικότερα, στις εδαφοτομέςP1 και P2, οι τιμές των περιβαλλοντικών παραμέτρων DPSox, WPκαι EPCo είναι ιδιαίτερα υψηλές μέχρι τα 59 cmκαι τα 34 cmαντίστοιχα. Το αποτέλεσμα αυτό, σε συνδυασμό με την υψηλή περιεκτικότητα τους σε άργιλο, υποδεικνύει ότι η εφαρμοζόμενη P-λίπανση κατά την καλλιεργητική περίοδο ήταν τόσο υψηλή ώστε να λάβει κορεσμός των θέσεων προσρόφησης του Pστα εδαφικά κολλοειδή, συμβάλλοντας κατά συνέπεια στη μετακίνηση των πλεοναζουσών φωσφορικών ενώσεων από την επιφάνεια στους υποεπιφανειακούς ορίζοντες (AB/Bt-BC). Ως εκ τούτου στα εδάφη αυτά απαιτείται η άμεση εφαρμογή καλλιεργητικών μέτρων για την πρόληψη της υποβάθμισης της ποιότητας των υδάτινων πόρων.

The influence of land use in the agronomic and environmental behavior of inorganic and organic phosphorus forms were examined in two different soil categories of order Alfisols; cultivated soils with various levels of available phosphorus (high, moderate, low) and native soils (forest vegetation). Twelve soil profiles that were selected from different areas of South and North Greece were examined. In all soil profiles of examined soils, the following parameters were defined: their physicochemical properties, the forms of soil phosphorus with the sequential fractionation method, their phosphorus sorption capacity with batch experiments, as well as their potential contribution to the pollution of surface/subsurface waters with the estimation of environmental index DPSox, WP andEPCo. According to the results of phosphorus sequential fractionation, the maximum percentage of total phosphorus in the cultivated soils and in soils with native vegetation, comprised from inorganic forms (Pi)(Total Pi: 86.67% of Pt), indicating their stronger influence in comparison to organic (Po) on the biogeochemical cycle of soil phosphorus. Between the estimated inorganic phosphorus forms, the sum of resistant and strongly adsorbed inorgnanic P forms on soil constituents (oxides Fe, Al) consist the prevailing Pi pool (c.HCl-Pi+ H2SO4/H2O2-Pi: 76% of Pi,t). The predominance of these fractions confirm the high degree of soil evolution of the examined soils, additionally revealing the transformation of P from labile and no fixed to stable and strongly fixed Pi forms during the pedogenesis Analytically, in cultivated soils, the percentage contribution of phosphorus forms to total phosphorus is directly affected from the quantity and source of applied fertilization during of cultivation period. Contrary to this, in soils with forest vegetation, the hydromorphy in combination with their chemical properties consist the major parameters in percentage ranking of phosphorus fractions in soil profile. The influence of these parameters is equally important in the agronomical/environmental behavior of phosphorus fractions, in their relationship with soil constituent as well as in their inter-relationship between them and P sorption parameter. Consequently, the land use of studied soils in combination with the applied cultivation practices and the physicochemical properties in soils with native vegetation seems to control the dynamic of phosphorus in these studied weathered soils. Between the two categories of examined soils, high risk of phosphorus loss on surface and subsurface waters is presented only in cultivated soils with high phosphorus availability. In these soils, and especially in profiles P1 and P2, the values of environmental parameters DPSox, WP and EPCo are particularly high until the 59 cm and 34 cm, respectively. This result in combination with their high content of clay, indicate that the applied P-fertilization during cultivation period was too high to saturate the phosphorus sorption sites on soil constituents, resulting to the movement of surplus phosphorus forms form the surface to subsurface horizons (AB/Bt-BC). Therefore, in these soils the direct application of cultivation measures was required to prevent degradation of water quality.