Effect of fertilization on soil phosphorus in a long-term field experiment in southern Finland

Abstract

Vuonna 1978 Etelä-Suomeen hietamaalle perustetun kenttäkokeen tarkoitus oli seurata erilaisten vuosittaisten fosforilannoituskäsittelyjen vaikutusta maan fosforitilaan. Koekentällä kasvoi viljakasveja tai raiheinää 18 vuoden ajan. Koejakson aikana yhtä koejäsentä ei lannoitettu lainkaan fosforilla ja muille koejäsenille annettiin 35 kg ha -1 tai 70-79 kg ha -1 vuotuinen fosforilannoitus. Fosforilla lannoitetuissa koejäsenissä jyväsato oli keskimäärin suurempi kuin ilman fosforilannoitusta viljellyssä koejäsenessä. Alemmalla fosforilannoitustasolla ero ei kuitenkaan ollut tilastollisesti merkitsevä. Ylemmällä tasolla yht'aikaa annettu kaliumlannoitus aiheutti sen, ettei tilastollisesti merkitsevää eroa voitu kiistatta lukea fosforilannoituksen ansioksi. Ilman fosforia viljelty koejäsen köyhtyi fosforin suhteen ja fosforilla lannoitettuihin koejäseniin kertyi fosforia. Maan epäorgaanisia fosforireservejä luokittelevan Changin ja Jacksonin fraktiointianalyysin perusteella maahan kertynyt fosfori näytti pidättyvän pääasiassa alumiinioksideihin ja vähäisemmässä määrin rautaoksideihin. Alumiinin sitoma fosfori osoittautui myös kasvien pääasialliseksi fosforilähteeksi ilman fosforilannoitusta viljellyssä koejäsenessä. Lannoitus-käsittelyt eivät vaikuttaneet kalsiumin sitomaan fosforiin. Maan kyntökerroksen epäorgaanisissa ja orgaanisissa fosforivaroissa tapahtunut muutos ei täysin vastannut fosforitasetta, joka laskettiin maahan lisätyn fosforin ja kasvin fosforinoton erotuksena, vaikka maa-aineksen todennäköinen kulkeutuminen vierekkäisten koeruutujen välillä otettiin laskennallisesti huomioon. Kokeen aikana annetun lannoituksen vaikutusta fosforireservien käyttökelpoisuuteen arvioitiin vesiuuton ja Suomessa viljavuusanalyysissä käytettävän happaman ammoniumasetaattiuuton avulla. Kummallakin menetelmällä mitattu kasveille käyttökelpoisen fosforin määrä väheni ilman fosforia viljellyssä koejäsenessä asteittain kokeen edetessä ja kasvoi fosforilannoituksen saaneissa koejäsenissä maahan kertyneen fosforin määrän lisääntyessä. Vesi uutti 30- 55 % happamaan ammoniumasetaattiin uuttuvan fosforin määrästä. Vesiuuttoinen fosfori kuvasi erilaisen lannoituksen aiheuttamaa muutosta maan fosforivaroissa vähän paremmin kuin happamaan ammoniumasetaattiin uuttuva fosfori.

A field experiment was established in 1978 on a loam soil (pH in CaCl 2 7.1) to monitor gradual changes in the soil P status as response to different P fertilization regimes. For 18 years, cereals or grass were cultivated without P fertilization (P 0 ) or with annual P application of 35 kg ha -1 (P 1 ) or 70- 79 kg P ha -1 and 71-83 kg K ha -1 (P 2 K). The effects of the treatments on the crop yield varied yearly. The Chang and Jackson fractionation analysis revealed that fertilizer P not taken up by the plant crops was mostly in the NH 4 F extract and to a lesser extent in the NaOH extract. The NH 4 F-extractable P proved also to be the main P source for plants. However, the changes in the reserves of inorganic and organic P did not agree very well with the calculated P balance in soil (applied P minus plant P uptake). This disproportion was partly explained by the soil movement from plots to the neighbouring ones during the experiment. Phosphorus extractable in acid ammonium acetate or water decreased gradually when no P was applied and increased with increasing P accumulation. The changes in the inorganic P reserves due to different P fertilization history were reflected a little more sensitively in the water extraction test than in the acid acetate test.