Nagromadzanie i uwalnianie fosforu w glebach – źródła, procesy, przyczyny

Sapek, B.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Nagromadzanie i uwalnianie fosforu w glebach – źródła, procesy, przyczyny

Autorzy

Sapek B.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Soil phosphorus accumulation and release – sources, processes, causes

Języki publikacji

Abstrakty

Na podstawie przeglądu literatury przedmiotu przedstawiono źródła, procesy oraz ich mechanizmy, a także przyczyny i skutki nagromadzania i uwalniania fosforu w glebach, ze szczególnym uwzględnieniem gleb użytkowanych łąkowo. Celem opracowania było pogłębianie wiedzy o zachowaniu się fosforu w glebach i jego dalszych losach w środowisku, zwłaszcza w aspekcie jego przenikania do wód w zmieniających się warunkach gospodarki na świecie, również w Polsce. Omówiono propozycje zrównoważonego gospodarowania tym składnikiem w środowisku. Z dokonanego przeglądu wynika konieczność ograniczenia nawożenia fosforem tylko do gleb ze swej natury mało zasobnych oraz zubożałych w ten składnik. Wymaga to weryfikacji i dalszego rozwoju testów oceny dostępności dla roślin rezerw fosforu w glebach spod różnych upraw oraz z terenów łąkowych. W tym celu niezbędne jest prowadzenie badań podstawowych, między innymi w zakresie możliwości dostosowania mechanizmów pobierania przez rośliny fosforu z gleby z uwzględnieniem wpływu drobnoustrojów oraz mikrofauny glebowej. Ponadto istnieje potrzeba rozwoju badań stosowanych w zakresie wykorzystania fosforu z recyklingu materiałów organicznych do wzbogacenia gleb ubogich w ten składnik.

The sources, reasons, mechanisms and results of accumulation and release of phosphorus in soils, especially in grassland soils, are presented on the basis of reviewed literature. The aim of this work was to deepen the knowledge about phosphorus behaviour in soils and its further fate in the environment, particularly in view of its penetration into waters; in conditions of changing world and Polish economy. On this background, propositions of sustainable environmental phosphorus management are discussed. Reviewed literature data indicate that fertilisation with phosphorus should be limited to soils with its naturally low content and to those impoverished in this nutrient. This requires verification and further development of soil tests to estimate the reserves of plant available phosphorus in soils under different cropping systems and in grassland areas. To this goal it is necessary to perform basic studies on a possibility of adjusting the mechanisms of phosphorus uptake by plants regarding the effect of microorganisms and soil microfauna. Moreover, some application studies should be developed on phosphorus recycling from organic materials to improve soils that are poor in this element.

Słowa kluczowe

mechanizm procesu nagromadzenie fosforu w glebach uwalnianie fosforu w glebach wymywanie do wód zrównoważone gospodarowanie fosforem w środowisku

accumulation of phosphorus in soils release of phosphorus in soils leaching to waters mechanisms of processes sustainable management of phosphorus in the environment

Wydawca

Wydawnictwo ITP

Czasopismo

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

Rocznik

2014

Tom

T. 14, z. 1

Strony

77--100

Opis fizyczny

Bibliogr. 72 poz., rys.

Twórcy

autor

Sapek B.

B.Sapek@itep.edu.pl

Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, Zakład Ochrony Jakości Wody, al. Hrabska 3, 05-090 Raszyn

Bibliografia

1. BALEMIL T., NEGISHO K. 2012. Management of soil phosphorus and plant adaptation mechanisms to phosphorus stress for sustainable crop production: a review. Journal of Soil Science and Plant Nutrition. Vol. 12. Iss. 3 s. 547–561.
2. BUSMAN L., LAMB J., RANDALL G., REHM G., SCHMITT M. 2009. The nature of phosphorus in soils. W: Phosphorus in the Agricultural Environment. Reviewed July. University of Minesota Extension [online]. [Dostęp 02.10.2013]. Dostępny w Internecie: http://www.extension.umn.edu./distribution/cropsystems/dc6795.html
3. BÜNEMANN E.K., OBERSON A., FROSSARD E. (red.) 2011. Phosphorus in action. Biological processes in soil phosphorus cycling. Ser. Soil Biology. Vol. 100. Berlin, Heidelberg. Springer-Verlag. ISBN 978-3-642-15271-9 ss. 483.
4. CHAPUIS-LARDY L., LE BAYON R.C., BROSSARD M., LÓPEZ-HERNÁNDEZ D., BLANCHART E. 2011. Role of soil macrofauna in phosphorus cycling. W: Phosphorus in action. Biological processes in soil phosphorus cyclin. Pr. zbior. Red. E.K. Buenemann, A. Oberson, E. Frossard. Series: Soil Biology. Vol. 100. Berlin, Heidelberg. Springer-Verlag s. 199–213.
5. CONDRON L.M., GOH K.M. 1990. Implication of long-term superphosphate application on the accumulation and plant availability of soil phosphorus under irrigated pastures. Proceeding of the New Zealand Grassland Association. Vol. 32 s. 191–193.
6. CULLETON L., COULTER B., LIEBHARD W.C. 2002.The fate of phosphatic fertilizer applied to grassland. Irish Geography. Vol. 35. Iss. 2 s. 175–184. Czarna Ziemia 2013 [online]. R. 3. Nr 7. [Dostęp 02.10.2013]. Dostępny w Internecie: http://www.ptg.up.lublin.pl/czarna%20ziemia.html
7. DAO T. H., SCHWARTZ R. C. 2011. Effects of manure management on phosphorus biotransformations and losses during animal production. W: Phosphorus in Action. Biological Processes in Soil Phosphorus Cycling. Pr. zbior. Red. E.K. Buenemann, A. Oberson, E. Frossard. Ser. Soil Biology. Vol. 100. Berlin, Heidelberg. Springer-Verlag s. 407–429.
8. DJODJIC F., BÖRLING K., BERGSTRÖM L. 2004. Phosphorus leaching in relation to soil type and soil phosphorus content. Journal of Environmental Quality. Vol. 33. Nr 2 s. 678–684.
9. DOMAGALSKI J.L., JOHNSON H. 2012. Phosphorus and groundwater: establishing links between agricultural use and transport to streams [online]. U.S. Geological Survey ss. 4. [Dostęp 02.10.2013]. Dostępny w Internecie: http://pubs.usgs.gov/fs/2012/3004/
10. EHLERT P., MOREL CH., FOTYMA M., DESTAIN J.P. 2003. Potential role of phosphate buffering capacity of soils in fertilizer management strategies fitted to environmental goals. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. Vol. 166. Iss. 4 s. 409–415. FAO 2013. FertiStat – Fertilizer Use Statistics. FAO Plant Production and Protection Division [online]. [Dostęp 01.09.2013]. Dostępny w Internecie: http://faostat.fao.org/site/575/default.aspx#cancor
11. FEI L., ZHAO M., CHEN X., SHI Y. 2011. Effects of phosphorus accumulation in soil with the utilization ages of the vegetable greenhouses in the Suburb of Shenyang. 2nd International Conference on Environmental Science and Technology. International Proceedings of Chemical, Biological and Environmental Engineering. Vol. 6 s. 173–176.
12. FILIPEK T., SKOWRON P. 2000. New proposals for phosphorus management in Polish agriculture. W: Scientific basis to mitigate the nutrient dispersion into the environment. Pr. zbior. Red. A. Sapek. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 151–159.
13. GAJ R. 2008. Zrównoważona gospodarka fosforem w glebie i roślinie w warunkach intensywnej produkcji roślinnej. Monografia. Nawozy i Nawożenie. Z. 33. ISSN 1509-8095 ss. 143.
14. GLIŃSKI J. 1999. Chemiczne i fizykochemiczne właściwości gleb. W: Gleboznawstwo. Pr. zbior. Red. S. Zawadzki. Warszawa. PWRiL s. 190–192.
15. GORLACH E. 2002. Gleba i jej rola w odżywianiu roślin i nawożeniu. W: Chemia rolna. Pr. zbior. Red. E. Gorlach, T. Mazur. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN s. 73–127.
16. HAYGARTH P. 1997. Phosphorus losses from grassland soils: new understanding and concepts. IGER Innovations. Iss. 1 ss. 63.
17. HAYGARTH P.M. 2000. Mechanisms and mitigation of phosphorus transfer from soil to water. W: Scientific basis to mitigate the nutrient dispersion into the environment. Pr. zbior. Red. A. Sapek. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 126–137.
18. HUTCHISON K.J., HESTERBERG D. 2004. Dissolution of phosphate in a phosphorus-enriched ultisol as affected by microbial reduction. Journal Environmental Quality. Vol. 33. Iss. 5 ss. 1793–802.
19. JONES D. L., OBURGER E. 2011. Solubilization of phosphorus by soil microorganisms. W: Phosphorus in action. Biological processes in soil phosphorus cycling. Pr. zbior. Red. E.K. Buenemann, A. Oberson., E. Frossard. Ser. Soil Biology. Vol. 100. Berlin, Heidelberg. Springer-Verlag s. 169–198.
20. JOUANY C., CRUZ P., DAUFRESNE T., DURU M. 2011. Biological phosphorus cycling in grasslands: interactions with nitrogen. W: Phosphorus in action. Biological processes in soil phosphorus cycling. Pr. zbior. Red. E.K. Buenemann, A. Oberson, E. Frossard. Ser. Soil Biology. Vol. 100. Berlin, Heidelberg. Springer-Verlag s. 275–294.
21. KALEMBASA D., BECHER M. 2010. Zasobność w fosfor gleb użytków zielonych doliny Liwca na Wysoczyźnie Siedleckiej. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 10. Z. 3 (31) s. 107–117.
22. KE 2013. Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno- Społecznego i Komitetu Regionów. COM(2013) 517 final. Bruksela ss. 20.
23. KONECKA-BETLEY K. 1999. Skały macierzyste gleb. W: Gleboznawstwo. Pr. zbior. Red. S. Zawadzki. Warszawa. PWRiL s. 35–55.
24. KRÓLIKOWSKI L., ADAMCZYK B. (red.) 1986. Album gleb Polski. Warszawa. PWN. ISBN 83010031 70 ss.165
25. KULCZYCKI G. 2012. Wpływ precyzyjnego nawożenia fosforem i potasem na zmiany zawartości rozpuszczalnych form tych pierwiastków. Fragmenta Agronomica. Vol. 29. No 1 s. 70–82.
26. KUTRA G., AKSOMAITIENË R., SILNIKA A.S. 1998. Phosphorus in Lithuanian agriculture and its accumulation in soil with different organic matter content. W: Phosphorus in agriculture and water quality protection. Pr. zbior. Red. A. Sapek. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 52–59.
27. LI F.-R, ZHAO W.-Z., LIU J.-L., HUANG Z.-G. 2009. Degraded vegetation and wind erosion influence soil carbon, nitrogen and phosphorus accumulation in sandy grasslands. Plant Soil. Vol. 317 s. 79–92.
28. LIU J., ARONSSON H., BERGSTRÖM L., SHARPLEY A. 2012. Phosphorus leaching from loamy sand and clay loam topsoils after application of pig slurry [online]. Springer Plus. Vol. 1(1) ss. 53. [Dostęp 02.10.2013]. Dostępny w Internecie: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3593004/
29. MASSEY P.A. 2012. Interaction between phosphorus fertilization and soil biota in managed grasslands system. Thesis of dissertation [online]. [Dostęp 02.10.2013]. Dostępny w Internecie: http://dspace.lib.cranfield.ac.uk./handle/1826/7844
30. MCDONALD D., REID K. 2003. Phosphorus Leaching? W: Agronomy Guide for Field Crops. Pr. zbior. Red. Ch. Brown. Toronto. OMAFRA.
31. MCDOWELL R.W., SHARPLEY A.N., CONDRON L.M., HAYGARTH P.M., BROOKES P.C. 2011. Processes controlling soil phosphorus release to runoff and implications for agricultural management. W: Phosphorus in action. Biological processes in soil phosphorus cycling. Pr. zbior. Red. E.K. Buenemann, A. Oberson, E. Frossard. Series: Soil Biology. Vol. 100. Berlin, Heidelberg. Springer-Verlag s. 269–284.
32. MORRIS A.J., HESTERBERG D. 2010. Mechanisms of phosphate dissolution from soil organic matter [DVD]. W: 19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World. 1–6 August 2010, Brisbane, Australia. Warragul. Australian Society of Soil Science Incorporated s. 37–39.
33. MUKHERJEE A., NAIR V.D., CLARK M.W., REDDY K.R. 2009. Development of indices to predict phosphorus release from wetland soils. Journa Environmental Quality. Vol. 38 s. 878–886.
34. MULLINS G. 2009. Phosphorus, Agriculture & the Environment [online]. Virginia Polytechnic and State University. [Dostęp 15.01.2014]. Dostępny w Internecie: www.ext.vt.edu
35. NOWOTNY-MIECZYŃSKA A. 1976. Fosfor. W: Fizjologia mineralnego żywienia roślin. Pr. zbior. Red. A. Nowotny-Mieczyńska. Warszawa. PWRiL s. 78–125.
36. POLAŃSKI A., SMULIKOWSKI K. 1969. Fosfor – P. W: Geochemia. Warszawa. Wydaw. Geol. S. 531–539.
37. RIEMERSMA S., LITTLE J., ONTKEAN G., MOSKAL-HÉBERT T. 2006. Phosphorus sources and sinks in waterscheds: A review. W: Alberta soil phosphorus limits project. Vol. 5. Background information and reviews. Lethbridge, Aberta, Canada. Alberta Agriculture, Food and Rural Development ss. 82.
38. RIET VAN DE B.P., HEFTING M.M., VERHOEVEN J.T.A. 2013. Rewetting drained peat meadows: risks and benefits in terms of nutrient release and greenhouse gas exchange. Water Air and Soil Pollution. Vol. 224.
39. SAPEK A. 2002. Rozpraszanie fosforu do środowiska. Zeszyty Edukacyjne. Nr 7. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 9–24.
40. SAPEK A. 2007. Przyczyny zwiększania się zasobów fosforu w glebach polskich. Roczniki Gleboznawcze. Vol. 58. No 3/4 s. 110–118.
41. SAPEK A. 2008. Nawożenie fosforem a jego skutki w środowisku. Artykuł dyskusyjny. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 8. Z. 2b (24) s. 127–137.
42. SAPEK A. 2013. Rozpraszanie składników nawozowych z żywności traktowanej, jako odpad. Woda- -Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 13. Z. 1 (14). s. 129–142.
43. SAPEK A. (red.) 1998. Phosphorus in agriculture and water quality protection. Falenty. Wydaw. IMUZ. ISBN 83-85735-44-5 ss. 105.
44. SAPEK A., NAWALANY P., BARSZCZEWSKI J. 2003. Ładunek składników nawozowych wnoszony z opadem mokrym na powierzchnię ziemi w Falentach w latach 1995–2001. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 3. Z. spec. (6) s. 69–77.
45. SAPEK A., SAPEK B. 2004. Phosphorus. W: Elements and their compounds in the environment: occurrence, analysis and biological relevance. Pr. zbior. Red. E. Merian, M. Anke, M. Ihnat, M. Stoepper. Wiley-Vch Verlag s. 1285–1296.
46. SAPEK A., SAPEK B. 2005. Strategia gospodarowania azotem i fosforem w rolnictwie w aspekcie ochrony wód Morza Bałtyckiego. Zeszyty Edukacyjne. Nr 10. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 27–38.
47. SAPEK A., SAPEK B. 2011. Fosfor w opadzie atmosferycznym. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych. Nr 50 s. 122–133.
48. SAPEK A., WALCZUK T. 2009. Bilans składników nawozowych w diecie krowy mlecznej. Woda-Środowisko- Obszary Wiejskie. T. 9. Z. 1 (25) s. 99–110.
49. SAPEK B. niedatowane. Projekt BAAP 1993–2002. Program ograniczenia zanieczyszczeń Bałtyku ze źródeł rolniczych (Balic Agriculture run-off Aation Program).
50. SAPEK B. 1998. Phosphorus in soil profiles from farmstead and its vicinity. W: Phosphorus in agriculture and water quality protection. Pr. zbior. Red. A. Sapek. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 60–65.
51. SAPEK B. 2010. Uwalnianie azotu i fosforu z materii organicznej gleby. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 10. Z. 3 (31) s. 229–256.
52. SAPEK B. 2012. Phosphorus sorption properties of deposits from peat-muck soil profile in the Kuwasy object. Journal of Water and Land Development. No. 16 s. 61–66.
53. SAPEK B., SAPEK A., KALIŃSKA D., PIETRZAK S. 2000. Identifying region of various risk of water pollution by agriculturally derived nitrogen, phosphorus and potassium in Poland. W: Scientific basis to mitigate the nutrient dispersion into the environment. Pr. zbior. Red. A. Sapek. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 170–187.
54. SAPEK B., WOLICKA M. 2007. Changes in phosphorus in the soil under simulated cattle urine locations in a pasture. Polish Journal of Soil Science. Vol. 40 s. 9–18.
55. SIMS J.T., EDWARDS A.C., SCHOUMANS O.F., SMARD R.R. 2000. Integrating soil phosphorus testing into environmentally based agricultural management practices. Journal Environmental Quality. Vol. 29. No 1 s. 60–71.
56. SINAJ S., STAMM C., TOOR G.S., CONDRON L.M., HENDRY T., DI H.J., CAMERON K.C., FROSSARD E. 2002. Vadose zone processes and chemical transport. Phosphorus exchangeability and leaching losses from two grassland soils. Journal Environmental Quality. Vol. 31 s. 319–330.
57. STEINECK S., JAKOBSSON CH., CARLSON G. 2000. Phosphorus – application, utilization by crops and accumulation in agricultural soils. W: Scientific basis to mitigate the nutrient dispersion into the environment. Pr. zbior. Red. A. Sapek. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 138–150.
58. SYNAL S.K., DE DATTA S.K. 1991. Chemistry of phosphorus transformation in soil. Series: Advance in Soil Science. Vol. 16. New York. Springer-Verlag. ISBN 978-1-4612-7812-2 ss. 120.
59. TATE K. R., SALCEDO I. 1988. Phosphorus control of soil organic matter accumulation and cycling. Biogeochemistry. Vol. 5 s. 99–107.
60. TCYMBALUK V. 1998. Phosphorus in soils of different zones of Ukraine. W: Phosphorus in agriculture and water quality protection. Pr. zbior. Red. A. Sapek. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 39–43.
61. TIESSEN H., BALLESTER M. V., SALCEDO I. 2011. Phosphorus and global change. W: Phosphorus in action. Biological processes in soil phosphorus cycling. Pr. zbior. Red. E.K. Buenemann,
62. A. Oberson, E. Frossard. Series: Soil Biology. Vol. 100. Berlin, Heidelberg. Springer-Verlag s. 459–471.
63. TOOR G.S., CONDRON L.M., DIB H.J., CAMERON K.C. 2004. Seasonal fluctuations in phosphorus loss by leaching from a grassland soil. Soil Science Society of America Journal. Vol. 68. No. 4 s. 1429–1436.
64. TOOR G. S., CONDRONB L. M., DIB H. J., CAMERON K. C., CADE-MENUNC B. J. 2003. Characterization of organic phosphorus in leachate from a grassland soil. Soil Biology and Biochemistry. Vol. 35 s. 1317–1323.
65. TUNNEY H. 2000. Phosphorus loss in overland flow from grassland soil to water. W: Scientific basis to mitigate the nutrient dispersion into the environment. Pr. zbior. Red. A. Sapek. Falenty. Wydaw. IMUZ s. 119–125.
66. University of Hawai 2007. Soil nutrient management for Maui County [online]. Manoa. [Dostęp 02.10.2013]. Dostępny w Internecie: http://www.ctahr.hawaii.edu/oc/freepubs/pdf/pnm1.pdf
67. VADAS P. A. KLEINMAN P. J. A., SHARPLEY A. N., TURNER B. L. 2005. Relating soil phosphorus to dissolved phosphorus in runoff: A single extraction coefficient for water quality modeling. Journal Environmental Quality. Vol. 34 s. 572–580.
68. VAN KAWENBERGH S., STEWARD M., MIKKELSEN R. 2013. World reserves of phosphate rock a dynamic and unfolding story. Better Crops. Vol. 97. No 3 s. 18–20.
69. VON WANDRUSZKA R. 2006. Phosphorus retention in calcereous soils and the effect of organic matter on its mobility [online]. Geochemical Transactions. Vol. 7. No 6. [Dostęp 02.10.2013]. Dostępny w Internecie: http:// www. geochemicaltrasactions.com./content/7/1/6.
70. WESOŁOWSKI P., DURKOWSKI T. 2004. Stężenie składników mineralnych w wodach gruntowych na łąkach torfowych nawożonych gnojowicą i obornikiem. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 4. Z. 1 s. 139–145.
71. ZAWADZKI S. (red.) 1999. Gleboznawstwo. Warszawa. PWRiL. ISBN 830901703 ss. 559.
72. ZHANG L., WU Y., WU N., LUO P., LIU L., HU H.Y. 2011. Impact of vegetation type o soil phosphorus availability and fractions near the alpine timberline of the Tibetan Plateau. Polish Journal of Ecology. Vol. 59. No 2 s. 307–361.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-9f4164ab-93ec-4f19-b39a-433a3dafb42a