Potential role of phosphate buffering capacity of soils in fertilizer management strategies fitted to environmental goals

• Published in: Journal of plant nutrition and soil science Vol. 166; no. 4; pp. 409 - 415
• Main Authors: Ehlert, Phillip, Morel, Christian, Fotyma, Mariusz, Destain, Jean-Pierre
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim WILEY-VCH Verlag 01.08.2003; WILEY‐VCH Verlag; Wiley; Wiley-VCH Verlag
• Subjects: Agronomy. Soil science and plant productions; Biological and medical sciences; crop response; diagnosis; Environmental Sciences; environmental standards; fate of P; fertilizer recommendation; Fundamental and applied biological sciences. Psychology; isotopic dilution; Life Sciences; netherlands; phosphorus; Q-I curves; soil test; sorption; Q-I curves; fate of P; crop response; Curve; Isotope dilution; Phosphorus; Standard; environmental standards; Standards; Recommendation; Fertilizers; Sorption; isotopic dilution sorption; Soils; soil lest; Diagnosis; fertilizer recommendation; Soil plant relation; TECHNIQUE DES TRACEURS; REPONSE DE LA PLANTE
• ISSN: 1436-8730; 1522-2624
• DOI: 10.1002/jpln.200321182

Sorption behavior and buffering of phosphorus (P) are important, both from an agricultural and an environmental point of view. The objectives of this study were to investigate: (1) the kinetics of the transfer of P from soil to soil solution and assessing P buffering capacity of soils (PBC), as a function of soil solution P; (2) the effect of PBC on soil P status fitted to environmental targets for water quality; (3) the effect of PBC on crop response. PBC was derived from the non‐linear Q‐I curve describing the time‐dependent relationship between plant‐available reserve of soil P (Q) versus soil solution P (I). The Q‐I curve was determined in soil suspension using sorption and isotopic dilution methods for soil samples from French, Swedish, and Dutch field trials. Soils with low PBC values were more sensitive to the loss of P to the environment, required higher critical value in soil solution P to comply with P demand of maize, and had higher change in soil solution P per unit of P budget. In different soils, both the critical soil solution P for maize and the change in soil solution P per unit of P balance varied inversely with PBC. It is concluded that (1) PBC plays a key role in determining the agronomic and environmental threshold levels of available P content in the soils, and (2) PBC is a prerequisite for the development of more environmentally oriented fertilization recommendation systems. Potenzielle Bedeutung der Phosphat‐Pufferkapazität des Bodens für umweltgerechte Düngungsstategien Bindungsverhalten und Pufferkapazität des Phosphors (P) im Boden ist wichtig, sowohl aus Sicht der Landwirtschaft als auch des Umweltschutzes. In dieser Untersuchung sollten folgende Probleme untersucht werden: (1) Kinetik des P‐Transfers von der Festphase in die Bodenlösung und Abschätzung der P‐Pufferkapazität (PBC) als Funktion der P‐Konzentration in der Bodenlösung; (2) die Wirkung der PBC auf den Boden‐P‐Status im Hinblick auf Qualitätsziele für Wasser; (3) Wirkung der PBC auf die P‐Aufnahme der Pflanze. Die PBC wurde abgeleitet aus der nichtlinearen Q‐I‐Kurve, die die zeitabhängige Beziehung zwischen dem Gehalt an pflanzenverfügbarem Boden‐P (Q) und der P‐Konzentration in der Bodenlösung (I) beschreibt. Die Q‐I‐Kurve wurde in Bodensupensionen mit Sorptions‐ und Isotopen‐Verdünnungsmethoden an Bodenproben aus Feldversuchen in Frankreich, Schweden und den Niederlanden bestimmt. Böden mit niedriger PBC waren sensitiver für P‐Austräge in die Umwelt, erforderten höhere Grenzkonzentrationen in der Bodenlösung zur Bedarfsdeckung bei Mais und zeigten größere Konzentrationsveränderungen in der Bodenlösung je Einheit der P‐Bilanz. Die Grenzkonzentrationen in der Bodenlösung zur Bedarfsdeckung bei Mais und Konzentrationsveränderungen in der Bodenlösung je Einheit der P‐Bilanz variierten in unterschiedlichen Böden invers mit Variation der PBC. Aus den Untersuchungen folgte, dass (1) die PBC ein Schlüssel‐Parameter zur Bestimmung agronomischer und umweltrelevanter Grenzwerte der Gehalte an verfügbarem P im Boden ist und (2) somit eine Voraussetzung für die Entwicklung mehr umweltorientierter Systeme der Düngungsempfehlungen.