Effect of liming on phosphorus solubility : a batch leaching experiment based on two Swedish long-term field experiments

Eutrophication is an environmental problem that affects more than ten percent of Swedish lakes. Excess nutrients increase the growth of algae, and cause major problems in the ecosystem through oxygen-free bottoms, fish kills, and at worst dead bottoms. Agriculture accounts for 44% of human emissions of phosphorus to lakes and rivers. Leaching occurs of particle bound phosphorus and of dissolved phosphate. The amount of phosphate in the soil solution that may be leached is partly due to the prevailing pH in the soil solution. The purpose of this study was to investigate how the relationship between phosphate solubility and pH was affected by liming. A second objective was to estimate the liming effect on potential leaching of dissolved phosphate from the soil. A laboratory study was conducted that was based on soil samples from two Swedish long-term field experiments, the experimental stations of Lanna and Röbäcksdalen. A batch leaching was performed where the soil pH was adjusted using acid and base. The resulting pH and the concentrations of dissolved phosphorus, calcium, aluminum and iron were then measured. The results showed that the solubility of phosphorus increased when liming had been combined with fertilization in the field experiments. In soil samples from Lanna phosphate solubility increased at any pH in the studied pH range when lime was added in combination with fertilization. Since the solubility of phosphorus was increased by liming at a given pH, it was not the pH increase itself that caused the increased solubility. This suggests that applied fertilizer phosphorus is bound and released by a different mechanism if liming is simultaneously taking place. In soil samples from Röbäcksdalen no significant difference in phosphate solubility due to liming could be proved. This may indicate that it is difficult to draw general conclusions about the effect of liming on phosphorus solubility. The potential leaching from fertilized experimental plots increased when lime had been added, whereas no significant liming effect was detected in unfertilized plots. Also in this case, it seems to be some effect of the liming other than the pH-change itself, that increases the phosphorus solubility. This study is a part of an ongoing research project in the field.Övergödning är ett miljöproblem som drabbat fler än en av tio svenska sjöar. När näringsämnen tillförs i stor mängd ökar tillväxten av alger, vilket skapar stora problem i hela ekosystem genom syrefria bottnar, fiskdöd och i värsta fall bottendöd. Av de mänskliga utsläppen av fosfor till sjöar och vattendrag står jordbruket för 44 %. Utlakningen sker dels genom att hela partiklar med bunden fosfor utlakas, dels genom att löst fosfat utlakas. Hur stor del av mängden fosfat som finns i marklösningen och därmed kan utlakas beror bland annat på det rådande pH-värdet i marklösningen. Syftet med denna studie var att undersöka hur sambandet mellan fosfatlöslighet och pH-värde påverkades av kalkning. Ett andra syfte var att uppskatta kalkningens effekt på den potentiella utlakningen av fosfatfosfor. En laborativ studie genomfördes på jordprov från två svenska långliggande kalknings- och fosforgödslingsförsök, på Lanna respektive Röbäcksdalens försöksstationer. Skakförsök utfördes där jordprovens pH-värden justerades med hjälp av syra respektive bas, varefter pH samt koncentrationen av löst fosfor, kalcium, aluminium och järn mättes. Resultatet visade att fosforlösligheten som funktion av pH ökade i jordprov från Lanna försöksstation efter kalkning i fält, när fosforgödsling samtidigt skett. Fosforlösligheten ökade vid varje givet pH över hela det undersökta pH-intervallet ( 4-7) när kalk tillförts i kombination med gödsling. Då fosforlösligheten ökade med kalkning vid ett givet pH var det inte pH-höjningen i sig som orsakade den ökade fosforlösligheten. Resultatet tyder snarare på att tillförd gödselfosfor binds in och frigörs på ett annorlunda sätt om kalkning samtidigt äger rum. I jordprov från Röbäcksdalen kunde inga signifikanta skillnader i fosforlöslighet vid olika kalkgivor påvisas. Detta kan antyda att det inte går att generellt säga hur kalkning påverkar fosforlösligheten. I gödslade försöksrutor ökade den potentiella utlakningen med kalkning, medan ingen signifikant kalkningseffekt kunde påvisas i ogödslade rutor. Även i detta fall verkade det vara någon effekt av kalkningen, utöver själva H-förändringen, som ökade fosforlösligheten. Denna studie är en del av ett pågående forskningsprojekt inom området