Dissolved reactive phosphorus in runoff assessed by soil extraction with an acetate buffer

Abstract

Neuvonnallisessa maa-analyysissä käytetyt fosforin uutot voidaan jakaa karkeasti niihin, joilla arvioidaan maan helppoliukoisen fosforin pitoisuutta ja niihin, joilla arvioidaan pitkän ajan kuluessa kasvien käyttöön vapautuvan fosforin kokonaismäärää. Maan helppoliukoiset fosforivarannot ovat keskeisiä pellolta valuvaan veteen liukenevan fosforin kannalta. Suomessa käytössä olevalla maa-analyysimenetelmällä, uutto happamalla ammoniumasetaattipuskurilla, arvioidaan juuri helppoliukoisia fosforivarantoja, ja teoreettiselta kannalta kansallinen menetelmämme saattaa siten soveltua valumavesien liuenneen fosforin pitoisuuden ennustamiseen. Tässä työssä tutkittiin happamaan asetaattiliuokseen uuttuvan fosforin määrän (maa-analyysin fosforiluku) ja veteen liukenevan fosforin välistä yhteyttä laboratoriossa ja peltokokeessa. Laboratoriossa maa-analyysin fosforiluku ja veteen liukenevan fosforin määrä olivat selkeästi yhteydessä toisiinsa, eikä maan orgaanisen hiilen pitoisuus, maan happamuus tai maalaji vaikuttanut tähän yhteyteen. Jokioisten Rehtijärven valuma-alueella (pääosin hiuesavimaita) tehdyissä kenttä mittauksissa maa-analyysin fosforiluvun ja valumavesiin liuenneen fosforin keskimääräisen valumapainotteisen pitoisuuden välillä havaittiin lähes samanlainen yhteys. Valumavesien liuenneen fosforin keskimääräinen pitoisuus voitiin 95 % tapauksista ennustaa ±0,10 mg/l tarkkuudella laboratoriokokeista saadun yhtälön avulla. Yhtälö hieman yliarvioi liuenneen fosforin pitoisuutta peltovalumavesissä, erityisesti suuremmissa fosforipitoisuuksissa. Puolet Rehtijärven valuma-alueella liuenneen fosforin huuhtoumasta saattaa tulla ainoastaan 20 % iljelyalalta. Viljavuuspalvelussa vuosina 1995-1998 tehtyjen määritysten fosforiluvun jakauman perusteella tilanne saattaa olla samankaltainen koko maassa.

Agronomic soil test phosphorus (STP) data is, in addition to fertility studies, increasingly utilised in environmental risk assessment. We compared relationships between soil P extracted by acid ammonium acetate (AAAc-P) and water-soluble P (Pw) in laboratory, and AAAc-P and dissolved molybdatereactive P (DRP) in field runoff. The laboratory study suggested a close relationship (R2 = 0.87, n = 64) between AAAc-P and soluble P concentration in 1:100 (w/v) soil-to-water extracts, described by a linear equation:Pw (mg l 1) =0.021 × AAAc-P (mg l 1 soil) 0.015 (mg l 1). In Lake Rehtijärvi cathcment, dominated by clayey soils, the AAAc-P content of field Ap horizon in a similar manner influenced the flow-weighted DRP concentration in surface runoff and drainflow:a 1 mg l 1 increase in soil AAAc-P corresponded to 0.015 and 0.018 mg l 1 increase in surface runoff and drainflow DRP, respectively. When the AAAc-P vs.Pw relationship obtained in the laboratory test was used to predict the average DRP concentration in edge-of-field runoff, the precision of the DRP estimates inferred from STP data was in 95% of the cases ± 0.10 mg l 1. In the L. Rehtijärvi catchment, 50% of the diffuse DRP loading risk was assigned to an area that corresponded to less than 20% of the fields and the situation may be similar in the national scale.