Fosfaatverliezen in kalkloze zandgronden : vergelijking van modelberekeningen met meetgegevens voor gras- en maisland

BIBLIOTHEEK

Fosfaatverliezen in kalkloze zandgronden

^NGGEBOüW

Vergelijking van modelberekeningen met meetgegevens voor gras- en maïsland

C. van der Salm A. Breeuwsma

Rapport 404

"

ME/1996

DLO-Staring Centrum, Wageningen, 1996 LANDBOUWCATALOGUS

REFERAAT

C. van der Salm en A. Breeuwsma, 1996. Fosfaatverliezen in kalkloze zandgronden; vergelijking van

modelberekeningen met meetgegevens voor gras- en maïsland. Wageningen, DLO-Staring Centrum.

Rapport 404. 46 blz.; 7 fig.; 14 tab.; 14 réf.; 1 aanh.

Met het model ANIMO zijn fosfaatverliezen berekend voor kalkloze zandgronden. De modelberekeningen zijn getoetst op gegevens van een praktijkbedrijf (grasland) en een proefbedrijf (maïsland). Het model simuleerde een sterkere stijging van de fosfaattoestand, uitgedrukt in het Pw-getal, dan gemeten werd. De uitspoelingsverliezen uit de bouwvoor bedroegen bij een ruim voldoende fosfaattoestand 7-10 kg ha"1 jr"1 P205. De fixatieverliezen waren volgens de berekeningen

verwaarloosbaar. De immobilisatieverliezen bedroegen ongeveer 15 kg ha"1 jr"1 P2Os. De

fixatieverliezen waren bij gelijkblijvende fosfaattoestand volgens de berekeningen verwaarloosbaar. Door het ontbreken van meetgegevens of de onnauwkeurigheid van de metingen konden de gesimuleerde fosfaatverliezen niet goed worden getoetst.

Trefwoorden: fosfaatuitspoeling, milieubescherming, simulatiemodel ISSN 0927-4499

©1996 DLO-Staring Centrum, Instituut voor Onderzoek van het Landelijk Gebied (SC-DLO) Postbus 1, 6700 AC Wageningen. Tel.: 0317-474200; telefax: 0317-424812.

DLO-Staring Centrum aanvaardt geen aansprakelijkheid voor eventuele schade voortvloeiend uit het gebruik van de resultaten van dit onderzoek of de toepassing van de adviezen.

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van DLO-Staring Centrum.

Inhoud

2.1 Bemestingsgegevens en gemeten veranderingen in fosfaattoestand 14

2.1.1 Bedrijf Kloosterboer 14 2.1.2 Proefbedrijf Cranendonck 15 2.2 Schattingen van fixatie- en immobilisatieverliezen 16

3 Model en modelinvoer 17 3.1 Het model ANIMO 17

3.2 Modelinvoer 18 3.2.1 Algemene gegevens 18

3.2.2 Gegevens bedrijf Kloosterboer 19 3.2.3 Gegevens bedrijf Cranendonck 20 4 Simulatie en schatting van het Pw-getal en fosfaatverliezen 23

4.1 Bedrijf Kloosterboer 23 4.1.1 Resultaten met ongewijzigde parameterwaarden 23

4.1.2 Invloed van de parameterwaarden op het Pw-verloop 25

4.2 Bedrijf Cranendonck 27 4.2.1 Resultaten met ongewijzigde parameterwaarden 27

4.2.2 Resultaten na kalibratie van de fixatieverliezen 30

4.3 Overzicht van de berekende verliezen 33

5 Discussie 37 5.1 Vergelijking van modeluitkomsten en meetgegevens 37

5.2 Schatting van het onvermijdbare fosfaatverlies 38

6 Conclusies 41 Literatuur 43 Tabellen

1 Veldproeven op zandgronden die in aanmerking kwamen voor de validatie

van model ANIMO 13 2 Fosfaattoestand van de geselecteerde graslandpercelen van het bedrijf van

W.J. Kloosterboer 14 3 Gemiddeld, minimaal en maximaal P205-overschot (kg.ha" jr"1) in de

4 Gemiddeld, minimaal en maximaal P205-overschot (kg.ha^.jr"1) in de

periode van 1974 tot en met 1982 en de verandering in fosfaattoestand op

proefvelden van het bedrijf Cranendonck 15

5 Parameters voor de fosfaatadsorptie 18 6 Enkele chemische karakteristieken van de onderzochte percelen bij het

bedrijf Kloosterboer 20 7 Enkele chemische karakteristieken van het proefveld op het bedrijf

Cranendonck met een runderdrijfmestgift van 50 ton.ha" 21 8 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha"1 P205) van de bouwvoor (0-20 cm) van

perceel 7 24 9 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha"1 P205) van de bouwvoor (0-20 cm) van

perceel 8 24 11 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha"1 P205) van de bouwvoor (0-20 cm) op

een perceel met een fosfaatgift van 50 ton.ha"1 28

12 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha"1 P205) van de bouwvoor (0-20 cm) na

calibratie van de fosfaatfixatie 31 13 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha1 P205) van de bouwvoor (0-20 cm) bij

een drijfmestgift van 150 ton.ha"1 33

14 Overzicht van de berekende fosfaatverliezen (kg.ha-1.jr" P205) uit de

bouwvoor (0-20 cm) 34

Figuren

1 Verandering van Pw op percelen 7 en 8 in de periode 1988 tot 1993 23 2 Relatie tussen Pw en fosfaatconcentratie in oplossing in afhankelijkheid

van de fosfaatadsorptieconstante (K) en de bindingscapaciteit van fosfaat

(ß) 26 3 Gesimuleerde en gemeten verandering in Pw op perceel 7 na aanpassing

van de zuurstofdiffusiecoëfficiènten en de adsorptieconstante voor de

reversibele reactie 27 4 Verandering van Pw bij een drijfmestgift van 50 ton.ha"1 gedurende de

periode 1974-1982 bij een Pw in 1973 van 66 en 44 28 5 Verandering in Pw bij een drijfmestgift van 50 ton.ha"1 in relatie tot de

reductie in initieel gefixeerd fosfaat 31 6 Verandering van Pw bij een drijfmestgift van 150 ton.ha" 32

7 Modelberekeningen, voor twee bemestingsniveaus, van de fosfaatuitspoeling uit de laag 0-25 cm als functie van de

verzadigingsgraad van de bovengrond (0-40 cm) (Uit: Schoumans &

Kruijne, 1995) (grasland, beekeerdgrond, Gt III) 39

Aanhangsel

Woord vooraf

In opdracht van het FOMA is een onderzoek uitgevoerd naar de aard en hoogte van de landbouwkundig onvermijdbare fosfaatverliezen (FOMA-project 3.48). In dit project heeft AB-DLO statistische berekeningen uitgevoerd met behulp van eigen proefveldgegevens en gegevens van PR, PAGV, NMI en het voormalige Bureau Superfosfaat. Daarbij werd nagegaan bij welk fosfaatoverschot de fosfaattoestand van de bodem op een ruim voldoende peil kan worden gehandhaafd. Daarnaast hebben de LUW (Vakgroep Bodemkunde en Plantevoeding) en SC-DLO modelberekeningen uitgevoerd waarmee de bijdrage van verschillende verliesposten aan het totale verlies kan worden gespecificeerd. Dit rapport bevat de resultaten van het onderzoek dat SC-DLO heeft uitgevoerd.

De proefboerderijgegevens vormden een essentieel onderdeel van dit onderzoek. De auteurs danken ir. D J . den Boer en ir. J.C. van Middelkoop voor het ter beschikking stellen van de meetgegevens en bodemmonsters van het bedrijf Kloosterboer en het beantwoorden van de vragen die over de dataset rezen. Daarnaast willen wij de heer W.J. Kloosterboer bedanken voor zijn medewerking bij het onderzoek. Ir. P.A.I. Ehlert (AB-DLO), willen wij bedanken voor zijn inspanning om de bodemmonsters van Cranendonck op te sporen. Ten slotte bedanken wij de volgende collega's: Fokke Brouwer, voor het maken van de profielbeschrijvingen en de bemonstering van de percelen op het bedrijf Kloosterboer, Ronald Sjardijn en Leendert Kohlenberg voor het uitvoeren van de analyses.

Samenvatting

Om de fosfaatverliezen in kalkloze zandgronden te kwantificeren is het model ANIMO toegepast op veldgegevens van een praktijkbedrijf en een proefbedrijf. Op grond van de beschikbaarheid van gegevens en grondmonsters werden twee veldproeven geselecteerd uit een door AB-DLO vervaardigd overzicht. Dit betreft proeven bij:

1. praktijkbedrijf Kloosterboer (Laren (Gld), PR/NMI, grasland) 2. proefbedrijf Cranendonck (Maarheeze, PAGV, maïsland)

Het graslandonderzoek vond plaats in de periode '88-'93 en het maïslandonderzoek tussen '74 en '82. De proeven vonden plaats op zandgronden bij grondwatertrap III of VII (grasland), en VI (maïsland); het bodemtype bestond uit beekeerdgronden (grasland op Gt III) of enkeerdgronden (overige percelen). De fosfaattoestand varieerde bij de aanvang van de proeven van voldoende (grasland) tot vrij hoog (maïsland). Tijdens de proeven daalde de fosfaattoestand bij grasland enigszins bij een fosfaatoverschot van 30 à 50 kg P205 per ha. Bij de maïslandpercelen trad een

sterke tot zeer sterke stijging op bij een fosfaatoverschot van resp. 57 en 243 kg P205

per ha. De bemesting vond plaats met runderdrijfmest en kunstmest. De modelberekeningen werden uitgevoerd met het model ANIMO en een onlangs vernieuwde en getoetste sorptiemodule. Naast het berekende Pw-verloop werden ook de berekende verliezen door fixatie en immobilisatie getoetst met behulp van aanvullende analyses aan de grondmonsters (bepaling van organisch en anorganisch gebonden fosfaat).

Aan het einde van de proef is de gesimuleerde fosfaattoestand, uitgedrukt in het Pw-getal, hoger dan de gemeten waarde. Bij grasland wordt geen daling berekend en bij maïsland is de gesimuleerde stijging te hoog. Dit is mogelijk voor een deel aan meetfouten toe te schrijven, maar vermoedelijk ook aan een systematische afwijking bij de modelberekeningen.

Via de modelberekeningen wordt onderscheid gemaakt tussen verliezen door uitspoeling, adsorptie, fixatie en immobilisatie (vastlegging in organische stof)- De onvermijdbare verliezen die in de bodem optreden bij evenwichtsbemesting worden voornamelijk veroorzaakt door uitspoeling en fixatie. Verliezen door uitspoeling hebben een blijvend karakter. Hetzelfde geldt in principe voor de verliezen door fixatie. Deze nemen echter in de loop van de tijd wel af. Wanneer de fosfaattoestand stijgt, of het organische-stofgehalte, treden ook verliezen op door adsorptie respectie-velijk immobilisatie (vastlegging in organische stof). Adsorptieverliezen kunnen door desorptie weer vrijkomen en gelden daardoor bij een verhoging van de fosfaattoestand boven het landbouwkundig optimale niveau niet als onvermijdbaar, maar onder dit niveau wel. Hetzelfde geldt voor de immobilisatieverliezen. Ook deze tellen in principe alleen mee bij de onvermijdbare verliezen zolang het organische-stofgehalte nog niet het evenwichtsniveau heeft bereikt.

Berekeningen van bovengenoemde verliezen met het model ANIMO geven de volgende resultaten. Bij een fosfaatoverschot van ongeveer 30-50 kg P205 per ha

en een P-Al- of Pw-getal van 40 à 50 bedraagt de uitspoeling uit de bouwvoor (0-20 cm) volgens de berekeningen 7-10 kg P205 per ha. Dit betreft zowel anorganisch

als organisch fosfaat. De fixatieverliezen waren verwaarloosbaar. Daarnaast werden ook adsorptieverliezen berekend, omdat de gesimuleerde fosfaattoestand steeg, en immobilisatieverliezen bij percelen of proeven waarbij het organische-stofgehalte toenam.

De door het model berekende verliezen konden op de onderzoekslocaties nog onvol-doende worden getoetst door het ontbreken van meetgegevens (uitspoeling) of de onbetrouwbaarheid ervan (fixatie en immobilisatie).

In de P-deskstudie (Oenema & Van Dijk, 1994) zijn voor het totale 'landbouwkundig onvermijdbare' fosfaatverlies, op basis van praktijk- en proefveldgegevens, aanzienlijk hogere waarden van 25 à 50 kg P2®5 Pe r n a gevonden. Deze zijn afgeleid uit

veranderingen in de fosfaattoestand van de bodem als functie van het fosfaatover-schot. Het totale verlies kan volgens het huidige onderzoek slechts voor een deel aan uitspoeling worden toegeschreven. In hoeverre ook fixatie en eventueel immobilisatie een rol spelen is nog niet duidelijk. Het gat tussen het landbouwkundig onvermijdbare fosfaatverlies en het milieukundig acceptabele verlies kan door fixatie en immobilisatie mogelijk kleiner zijn dan in de P-deskstudie is verondersteld. Dit geldt echter niet voor sterk fosfaatverzadigde gronden, waar de uitspoelingsverliezen aanzienlijk hoger zijn.

1 Inleiding

De intensieve landbouwpraktijk leidt tot een hoge belasting van bodem-, grond- en oppervlaktewater met fosfaat. Om de milieubelasting te beperken wordt ernaar gestreefd de fosfaatgift terug te dringen naar een niveau waarbij de gift gelijk is aan de onttrekking door het gewas plus de onvermijdbare fosfaatverliezen. Fosfaatverliezen treden op door adsorptie, fixatie en (netto-)immobilisatie van fosfaat in de bodem en door uit- en afspoeling.

Het dynamische simulatiemodel ANIMO berekent eventuele verliezen van fosfaat door adsorptie, fixatie, immobilisatie en af- en uitspoeling. Dit onderzoek richt zich op de kwantificering van de verschillende verliestermen. Hiertoe wordt het model, gebruikmakend van de in voorgaande studies verzamelde parameterwaarden, gevalideerd op resultaten van enkele proefbedrijven.

Deze studie beperkt zich tot de validatie van ANIMO voor kalkloze zandgronden. Veen-, klei- en lössgronden worden buiten beschouwing gelaten. De belangrijkste reden hiervoor is dat de parameterwaarden voor de adsorptie en fixatie van fosfaat in die gronden minder goed bekend zijn. Veengronden zijn ook buiten beschouwing gelaten omdat de huidige procesformulering voor de organische-stofhuishouding zich minder goed leent voor het uitvoeren van modelberekening voor veengronden. Het hoofddoel van dit onderzoek is de fosfaatverliezen in kalkloze zandgronden te berekenen. Een nevendoel is om het model ANIMO te toetsen en zo mogelijk de onzekerheid in de modeluitkomsten te verkleinen. De in dit kader uitgevoerde kalibratie en validatie van het model vormt de eerste stap tot het verkrijgen van een betrouwbare dataset waarbij het model regionaal toegepast kan worden op een breed scala aan zandgronden.

In dit rapport zal eerst ingegaan worden op de keuze van de proefbedrijven waarop het model is toegepast (Hoofdstuk 2). Van de gekozen proefbedrijven worden de gemeten mestoverschotten en bijbehorende verandering in fosfaattoestand gepresenteerd. In hoofdstuk 3 wordt ingegaan op het model ANIMO en de gebruikte parameterwaarden. Vervolgens worden in hoofdstuk 4 de resultaten besproken. De relevantie van de uitkomsten wordt besproken in hoofdstuk 5. De conclusies worden gepresenteerd in hoofdstuk 6.

2 Veldproeven

Voor deze studie zijn uit een groot aantal veldproeven (Ehlert et al., 1994) twee proeven geselecteerd om de uitkomsten van het model ANIMO te toetsen. De selectie heeft zich beperkt tot kalkloze zandgronden omdat door het geringe fosfaatbindend vermogen, op deze gronden de uitspoelingsverliezen naar het grondwater het hoogst zullen zijn.

Om het model ANIMO te kalibreren moeten van de veldproeven de volgende gegevens beschikbaar zijn:

1 De fosfaataanvoer en de fosfaatopname door het gewas (ten behoeve van het vaststellen van het fosfaatoverschot).

2 De fosfaattoestand (Pw of P-Al) als functie van de diepte (voor minimaal twee tijdstippen).

3 Het fosfaatbindend vermogen (oxalaat extraheerbaar Al en Fe) van de bodem als functie van de diepte.

Bodemkundige gegevens van de lagen beneden de bouwvoor bleken bij de meeste veldproeven niet verzameld te zijn. Voor een validatie van het model met betrekking tot de verplaatsing van het fosfaatfront in de diepte zijn deze gegevens onmisbaar. De enige proeven op zandgronden die aan deze eisen voldeden (tabel 1 ) waren een drietal experimenten van het PAGV op proefbedrijven in Heino en Maarheeze en resultaten van een praktijkonderzoek van het NMI op het bedrijf van de heer W.J. Kloosterboer te Laren (Gld.).

Tabel 1 Veldproeven op zandgronden die in aanmerking kwamen voor de validatie van model ANIMO Herkomst PAGV PAGV NMI PAGV Plaats Heino Maarheeze Laren (Gld.) Heino Gewas Maïs Maïs Gras Maïs Periode '71-'83 '74-'82 '88-'93 '88-'94 Pw mg.ï1 P205 50-140 50-160 30- 50 60-100 P-Al mg. 100 g1 P2O5 48-73 47-72 20-56 n.b. Mestgift ton.ha"1 P205 120-630 100-800 55-210 90-110

Uit deze proefvelden werden het proefbedrijf Cranendonck te Maarheeze en het bedrijf van W.J. Kloosterboer geselecteerd voor de validatie van ANIMO. Het proefbedrijf Cranendonck te Maarheeze vertegenwoordigt een situatie waarbij de fosfaattoestand door hoge mestgiften gedurende de proef stijgt van ruim voldoende naar hoog. Op het bedrijf Kloosterboer worden relatief lage giften gegeven en daalt de fosfaattoestand over het algemeen licht tijdens de proef.

2.1 Bemestingsgegevens e n gemeten veranderingen in fosfaattoestand 2.1.1 Bedrijf Kloosterboer

Het bedrijf van W.J. Kloosterboer omvat ca. 22 ha grasland en 11 ha bouwland (maïs). De simulaties zijn uitgevoerd voor graslandpercelen. Het grasland is gelegen op beekeerd-, gooreerd-, enkeerd- en veldpodzolgronden. De ontwatering varieert van Gt III tot Gt VIL Van de graslandpercelen werden zes percelen geselecteerd voor nader onderzoek. Deze percelen omvatten het waargenomen scala aan bodemtypen, grondwatertrappen en fosfaattoestanden (tabel 2). De zes percelen werden in het voorjaar van 1995 aanvullend bemonsterd om het gehalte aan fosfaatbindende bestanddelen als functie van de diepte vast te stellen. Tevens werd in monsters uit 1988 en 1993 het Pw-getal bepaald. Uiteindelijk werden de percelen 7 en 8 gebruikt voor de validatie van het model ANIMO.

Tabel 2 Fosfaattoestand van de geselecteerde graslandpercelen van het bedrijf van W.J. Kloosterboer Perceel 3 7 8 9 20 22 Bodemtype Beekeerd Beekeerd Enkeerd Enkeerd Gooreerd Gooreerd Gt Illb Illb Vlld Vlld Vio 1Kb Pw1 mg.r 34 40 69 56 69 20 %°5 P-Al1 mg. 100 g-33 44 37 37 67 42 P2°5 Pox mmol/kg (P) 17,4 16,8 19,5 20,0 22,5 11,6

1 situatie in mei 1988, voor de laag van 0-20 cm

Het gemiddelde fosfaatoverschot (gift - netto-opname door plant) over de periode 1988-1993 varieerde op de onderzochte percelen tussen de 33 en 58 kg.ha^.jr"1 P205

(tabel 3). Het overschot was over het algemeen het hoogst in 1988 en het laagst in 1990. Bij deze fosfaatoverschotten bleek de fosfaattoestand van de bovenste 20 cm over het algemeen te dalen. Dit geldt niet alleen voor het Pw- en P-Al-getal maar ook voor Po x die de totale anorganisch-gebonden fractie weergeeft. Een uitzondering

hierop vormde perceel 22. De veranderingen voor dit perceel zijn echter weinig betrouwbaar, omdat de afmetingen van dit perceel veranderd zijn in 1993.

Tabel 3 Gemiddeld, minimaal en maximaal P205-overschot (kg.ha .jr) in de periode 1988 tot

en met 1993 en verandering in Pw en P-Al gedurende deze periode op de percelen van het bedrijf Kloosterboer Perceel 3 7 8 9 20 22 P2O5 gem. 58 33 52 42 49 38 •overschot min. 8 5 16 -14 13 16 (kg •ha'.jr1) max 114 85 80 108 123 99 Verandering in pw2 ) mg.l1 -7 -9 -21 -10 -43 13 P2O5 (4) (-1) (-20) (-9) (-23) fosfaattoestand1 P-Al mg. 100 g1 -4 -8 -2 -1 6 20 p2o5 Pcx mmol/kg (P) -1,8 -0,8 -2,0 -0,9 -2,3 3,4 voor de laag van 0-20 cm

! ( ): herhaling

2.1.2 Proefbedrijf Cranendonck

Op het proefbedrijf Cranendonck is tussen 1974 en 1982 een proef uitgevoerd om te bestuderen wat de invloed van grote giften runderdrijfmest op de groei, opbrengst en kwaliteit van snijmaïs is (Schroder et al., 1985). Hiertoe werden, op een perceel van 30 bij 135 m, 18 proefveldjes ingericht waarop jaarlijks 50 tot 300 ton.ha"1

runder-drijfmest werd toegediend. De percelen liggen op een enkeerdgrond met Gt VI. Voor de validatie van ANIMO is vooral aandacht besteed aan de proefveldjes met de laagste mestgift (50 ton.ha"1), omdat deze het best aansluiten bij de huidige

normen. Ter controle van de resultaten zijn ook berekeningen uitgevoerd voor de proefveldjes met een mestgift van 150 ton.ha"1. De gebruikte gegevens hebben

betrekking op het gemiddelde van drie proefveldjes.

De drijfmestgiften van 50 en 150 ton.ha"1 leidden tussen 1975 en 1982 tot een

aanzienlijke stijging van zowel Pw als P-totaal. Voor de aanvang van de proef in 1973 is eveneens het Pw-getal bepaald. Dit bedroeg toen 66. In de eerste twee jaar van de proef lijkt, ondanks de hoge mestgiften, sprake te zijn van een daling van Pw tot respectievelijk 54 en 64 (tabel 4).

Tabel 4 Gemiddeld, minimaal en maximaal P'20s-overschot (kg.ha jr) in de periode van 1974

tot en met 1982 en de verandering in fosfaattoestand op proefvelden van het bedrijf Cranendonck

Mestgift P205-overschot (kg.ha"

(tnn h a h gem. min. 50 57 24 150 243 226 max 79 243 ') Fosfaattoestand (0-20 cm) situatie op 10-11-1975 Pw (1975) P totaal mg.l1 P205 (%)l) 54 0,13 64 0,13 verandering in periode '75 -Pw (1975) P-totaal mg.!"1 P205 (%)» +34 +0,02 +70 +0,04 '82

2.2 Schattingen van fixatie- en immobilisatieverliezen

Voor de validatie van de modelberekeningen zijn ook schattingen gemaakt van de verliezen door adsorptie, fixatie en immobilisatie (tabel 14) op basis van de analyseresultaten (aanhangsel 1). Daarbij zijn de immobilisatieverliezen berekend uit de verschillen in Ptot-bepaling voor en na oxydatie (Kloosterboer). Voor

Cranendonck zijn de immobilisatieverliezen geschat uit de toename van het organische-stofgehalte en een constante C:P-verhouding van 1:100. De fixatieverliezen zijn voor grasland berekend uit de verandering in het Pox-gehalte (anorganisch

gebonden P) en de adsorptie (berekend via Pw). Voor maïsland is gebruik gemaakt van Ptotaal-gehalten en de verliezen door immobilisatie en adsorptie. Naast de

bovengenoemde verliezen kunnen ook de uitspoelingsverliezen in principe worden berekend als restpost van de fosfaatbalans (aanhangsel 1). Dit betreft echter een vrij globale schatting omdat alle factoren in deze restpost terechtkomen en de uitspoeling doorgaans slechts een klein onderdeel van de totale balans vormt.

3 Model en modelinvoer

3.1 Het model ANIMO

Voor de simulatie van de fosfaattoestand en fosfaatverliezen is gebruik gemaakt van het dynamische simulatiemodel ANIMO (versie 3.5). Dit model beschrijft het gedrag van stikstof en fosfaat in de bodem (Kroes et al., 1990). Op basis van gegevens uit laboratoriumexperimenten is de beschrijving van de fosfaatadsorptie en desorptie in deze versie van het model aangepast ten opzichte van die in voorgaande versies (Schoumans, 1995a).

Bij de fosfaatsorptie wordt onderscheid gemaakt tussen (reversibele) adsorptie en (irreversibele) fixatie van fosfaat. De adsorptie van fosfaat wordt beschreven met een Langmuir-isotherm:

Q = m (1)

1 + K c

K = adsorptie-constante (m3 mol"1)

c = fosfaatconcentratie (mol m"3)

Q = hoeveelheid reversibel gebonden fosfaat (mmol kg"1)

Qm = maximale hoeveelheid reversibel gebonden fosfaat (mmol kg"1)

De fïxatiereactie wordt beschreven door een tijdsafhankelijke Freundlich-vergelijking:

ß,, = E (K

c»'-V

c

'-Q,Se*>') (2)

Qs j = hoeveelheid tijdsafhankelijk vastgelegd fosfaat (mmol kg"1)

oc(- = snelheidconstante (d" )

Nt = constante

Kj = adsorptieconstante (kg ms"3 . (kg ir^"3)"1^1)

ANIMO berekent fosfaatconcentraties in de bodemoplossing en gesorbeerde hoeveel-heden fosfaat. De bodemvruchtbaarheidsparameters Pw en P-Al dienen uit deze gegevens berekend te worden. Bij de Pw-bepaling wordt een deel van het geadsor-beerd P geëxtraheerd. Het Pw-getal kan met de door ANIMO berekende gegevens direct uit de Langmuir-vergelijking worden berekend op basis van de verhoudingen tussen volume grond (1,2 ml) en water (60 ml) tijdens de Pw-bepaling (Schoumans, 1995b). Bij de bepaling van het P-Al-getal wordt naast het geadsorbeerde fosfaat ook een deel van het gefixeerde fosfaat vrijgemaakt. Om het P-Al-getal te berekenen uit de ANIMO- uitvoer moet gebruik gemaakt worden van statistische relaties (Schoumans et al., 1991). Deze berekening van P-Al is tamelijk onbetrouwbaar, de verkregen waarde van P-Al hangt sterk af van de gebruikte relatie. Het is dan ook niet aan te raden om het model ANIMO te kalibreren op veranderingen in P-Al-getal.

3.2 Modelinvoer

Om de verandering in de P-toestand van bodemwater en vaste fase te modelleren moeten de volgende gegevens aan ANIMO aangeboden worden: hydrologische data, bodemchemische constanten en parameters die de snelheid van de verschillende processen sturen, initiële bodemchemische toestand, bemestingsgegevens en gewasgegevens.

3.2.1 Algemene gegevens

Een deel van de invoergegevens die voor model ANIMO gebruikt zijn, is identiek of op een identieke wijze afgeleid voor beide locaties. Het betreft een deel van de bodemchemische parameters en de gewasgegevens.

Bodemchemische eigenschappen en karakteristieken

De buikdichtheid van de gronden is afgeleid uit het organische-stofgehalte met behulp van de volgende formule (Hoekstra & Poelman, 1982):

(3)

(a0 + ax . Corg)

waarin p de buikdichtheid is. a0 en aj zijn parameters en C is het

organische-koolstofgehalte. a0 varieert tussen 0,6 en 0,65 en at tussen 0,04 en 0,06, afhankelijk

van bodemtype en horizon. In deze toepassing is een gemiddelde waarde gebruikt van respectievelijk 0,6 en 0,05.

De parameters (tabel 5) voor de reversibele fosfaatadsorptie zijn gebaseerd op de waarden van het protocol fosfaatverzadigde gronden (Van der Zee et al., 1990), de parameters voor de fixatie zijn gebaseerd op adsorptie-experimenten (Schoumans et al., 1986).

Tabel 5 Parameters voor de fosfaatadsorptie

Parameter Eenheid Waarde

K m l k g1 1129,0 Qm KF,i KF,i Ni N2 kg.m3 kg.ms-3.(kg.ms"3)"0-5357 kg.ms-3.(kg.m;3)-0-1995 kg.nV3.(kg.nV3)-0'2604 d-1 d-1 d"1 -5,167.10"6p [Al+Fe] 11,87.10"6 p [Al+Fe] 4,667.10"6 p [Al+Fe] 9,711.10"6 p [Al+Fe] 1,1755 0,0334 0,0014382 0,5357 0,1995 0,2604 18

Gewasgegevens

In ANIMO wordt gebruik gemaakt van verscheidene parameters die de gewasopbrengst, stikstof- en fosforopname, wortellengte, wortelmassa en dergelijke sturen. Voor de meeste gewasgegevens zijn standaardwaarden gebruikt zoals die toegepast zijn voor de studie in het Beerze-Reusel gebied (Van der Bolt et al., i.v..). Deze standaardwaarden zijn afkomstig uit een groot aantal voorgaande studies. De parameters die de fosfaatopname reguleren werden gekalibreerd op de gemeten fosfaatonttrekking (zie § 3.2.2 en § 3.2.3)

3.2.2 Gegevens bedrijf Kloosterboer

Hydrologie

Het model ANIMO heeft watergehalten, drukhoogten en waterfluxen op dagbasis nodig. Deze informatie wordt berekend door het model SWATRE (Belmans et al.,

1983). De belangrijkste invoergegevens voor het model SWATRE zijn meteorologische gegevens, waterretentie- en doorlatendheidskarakteristieken en een relatie tussen grondwaterstand en laterale afvoer (Q-h-relatie).

De periode 1978 tot 1988 is gebruikt voor de initialisatie van het model. De neerslag tijdens de simulatieperiode is voor het groeiseizoen afkomstig van metingen op de boerderij; voor de wintermaanden is gebruik gemaakt van gegevens van het KNMI-station te Lochern. De overige meteorologische gegevens zijn afkomstig van het KNMI-station De Bilt. De waterretentie- en doorlatendheidskarakteristieken van de gronden zijn afkomstig uit de Staringreeks (Wösten et al., 1994). Deze reeks geeft voor 18 verschillende textuurklassen gemiddelde karakteristieken. De waarden voor de Q-h-relatie zijn gebaseerd op kalibratie van de grondwaterstanden op de waargenomen Gt-klassen.

Bodemchemische eigenschappen

De chemische eigenschappen van de onderzochte gronden, die als invoer voor het model dienen, zijn zoveel mogelijk gebaseerd op analyses. In tabel 6 staat een overzicht van enkele belangrijke chemische eigenschappen van de onderzochte gronden voor de percelen 7 en 8.

Gewasopname

De fosfaatopname door het gras wordt berekend door de wateropnameflux te vermenigvuldigen met een selectiviteitsconstante en de heersende fosfaatconcentratie. Bij fosfaatconcentraties in de bodemoplossing lager dan 0,4 mg/l, wordt de fosfaatopname lineair gereduceerd met de concentratie. De actuele waarde van de selectiviteitsconstante wordt voor elke tijdstap geschat uit de potentiële selectiviteitsconstante, de fosfaatbehoefte van het gewas, de transpiratie en de fosfaatconcentratie. De potentiële selectiviteitsconstante is gekalibreerd op de gemeten opname en bedroeg 0,02.

Bemestingsgegevens

Van het bedrijf Kloosterboer waren gegevens over samenstelling, hoeveelheid en tijdstip van toediening van drijfmest en kunstmest bekend. Drijfmest werd één tot twee maal per jaar toegediend. In het voorjaar werd de mest toegediend door middel van mestinjectie; in de nazomer werd een zodebemester gebruikt. P-kunstmest werd, indien dit volgens het bemestingsadvies noodzakelijk was, in het voorjaar toegediend. De hoeveelheid fosfaat en stikstof die via flatten en urine op het land terecht komt is geschat door PR-NMI, op basis van de nutriëntenbalans van de koe en het beweidingsschema.

Tabel 6 Enkele chemische karakteristieken van de onderzochte percelen bij het bedrijf Kloosterboer Perceel 7 8 Diepte (cm) 0-20 20-30 30-40 > 4 0 0-30 30-40 40-60 60-90 > 90 Org. stof-gehalte (%) 5,1 2,9' 9,7 7,2' Buik-dichtheid (g.cm"3) 1,3 1,4 1,5 1,6 1,1 1,2 1,4 1,6 1,7 (Al+Fe)ox (mmol.kg"1) 102,9 108,0 93,1 78,1 108,9 121,6 118,5 118,5 118,5 Pox (mmol.kg ) 19,8 19,7 14,2 6,5 19,7 14,1 11,1

-1 gemiddeld voor de laag 20-60 cm.

3.2.3 Gegevens bedrijf Cranendonck

Hydrologie

De hydrologische berekeningen voor het bedrijf Cranendonck zijn eveneens met het model SWATRE uitgevoerd. De meteorologische gegevens zijn afkomstig van het KNMI station De Bilt. De waterretentie- en doorlatendheidskarakteristieken van de gronden zijn afkomstig uit de Staringreeks (Wösten et al., 1987). Als onderrandvoorwaarde zijn de gemeten grondwaterstanden op het bedrijf Cranendonck gebruikt.

Bodemchemische eigenschappen en karakteristieken

In tabel 7 staat een overzicht van enkele chemische karakteristieken van proefveldje 18, waarop 50 ton.ha"1 runderdrijfmest werd toegediend. De chemische eigenschappen

van de andere proefveldjes zijn vergelijkbaar. P-ox is uitsluitend gemeten in het laatste jaar (1982). In het model zijn dusdanige waarden voor P-ox ingevoerd dat de gesimuleerde hoeveelheden in 1982 overeenkwamen met de gemeten hoeveelheden.

Tabel 7 Enkele chemische karakteristieken van het proefveld op het bedrijf Cranendonck met een runderdrijfmestgift van 50 ton.ha

Diepte (cm) 0 -20 20 -40 40 -60 60 -80 80-100 1 P-ox-gehalten Org. stof-gehalte (%) 2,9 2,1 2,2 2,0 0,8 1982. Bulk-dichtheid (g.cm3) 1,4 1,5 1,5 1,5 1,6 (Al+Fe)ox (mmol.kg1) 59,7 64,1 82,1 70,9 25,2 P 1 (mmol.kg ) 18,6 13,4 7,6 4,1 2,3 Gewasopname

De gewasopname van maïs wordt bepaald door de maximale fosfaatopname in de twee onderscheiden groeifasen. Deze maximale hoeveelheden werden gekalibreerd op de gemeten fosfaatopname door het gewas. De gekalibreerde waarden bedroegen voor de eerste periode 0,55 en voor de tweede periode 0,275 g.m"1.

Bemestingsgegevens

Van het bedrijf Cranendonck waren gegevens over samenstelling, hoeveelheid en tijdstip van toediening van runderdrijfmest en kunstmest bekend. Op het proefveldje met een drijfmestgift van 50 ton.ha"1 werd jaarlijks in april de totale drijfmestgift

uitgereden. In de periode 1974-1979 werd op dit proefveldje tevens 20 kg.ha^.jr"1

P205 in de vorm van kunstmest toegediend. Op het veldje met een drijfmestgift van

150 ton.ha"1 werd jaarlijks 100 ton.ha"1 in december en 50 ton.ha"1 in april

toegediend. Op alle veldjes werd de drijfmest na het uitrijden zo snel mogelijk ingewerkt.

4 Simulatie en schatting v a n het Pw-getal en fosfaatverliezen

4.1 Bedrijf Kloosterboer

4.1.1 Resultaten met ongewijzigde parameterwaarden

De validatie van het model ANIMO op gegevens van het bedrijf Kloosterboer heeft zich geconcentreerd op de percelen 7 en 8. De fosfaathuishouding op deze percelen is doorgerekend met de in hoofdstuk 3 gegeven parameterwaarden. Voor perceel 7 is nagegaan wat de invloed van de parameterkeuze en het bemestingsniveau is op het gesimuleerde verloop van de Pw-getallen.

- 0-20cm 30-40 cm meting 0-20 cm - 20-30 om - 40-60 cm 1990 1991 1992 1993

ï

Fig. 1 Verandering van Pw op percelen 7 en 8 in de periode 1988 tot 1993

Het model ANIMO simuleerde voor beide percelen een stijging in Pw (fig. 1). Op perceel 7 steeg volgens de modelberekeningen de Pw van 40,2 naar 41,4 mg.l"1 P205,

terwijl er een daling van 1 à 9 mg.l"1 P205 gemeten is (tabel 3). Op perceel 8 steeg

de gesimuleerde Pw van 69,9 naar 86,3 mg.l"1 P205, terwijl een daling van 69 naar

48 mg.l"1 P205 werd gemeten.

Uit de fosfaatbalans voor perceel 7 (beekeerdgrond) blijkt dat de gesimuleerde giften, onttrekking en overschotten van fosfaat redelijk overeenkomen met de opgegeven waarden van het NMI (tabel 8). Tevens blijkt uit deze tabel dat een aanzienlijk deel van het overschot wordt gesorbeerd of opgeslagen in organische vorm (immobilisatie) De gesimuleerde fixatie is nul. De gesimuleerde opslag van P in organische vorm (103,7 kg.ha"1 P205) is iets hoger dan op basis van de analyseresultaten van organisch

P in 1988 en 1993 te verwachten is (78 kg.ha"1 P205).

Tabel 8 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha P205) van de bouwvoor (0-20 cm) van perceel 7 Jaar 88 89 90 91 92 93 som NMI2 Gift 180,6 143,3 109,5 119,8 118,9 80,7 752,8 783 Onttrekking 80,7 103,7 106,7 95,9 104,9 88,8 580,7 573 Overschot 99,9 39,6 2,8 23,9 14,0 -8,0 169,4 210 Overige input 3,5 7,1 4,4 4,4 6,9 5,5 31,8 Uitspoelir ortho-P 3,0 2,3 2,8 2,3 3,0 3,2 16,6 ig org-P 1,6 6,7 3,0 2,8 6,0 3,5 23,6 Opslag adsorptie 85,6 10,1 -15,9 12,0 -6,0 -31,5 54,3 fixatie 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 org-P 12,4 27,4 16,1 10,6 17,0 20,2 103,7

Depositie en opwaartse fosfaatfluxen Opgave mineralenbalans NMI

Voor perceel 8 (enkeerdgrond) blijkt ANIMO een iets lagere gift en een wat hogere onttrekking te simuleren dan opgegeven door het NMI, waardoor het overschot iets lager is dan opgegeven (tabel 9). Het overschot van 237 kg.ha"1 P205 wordt

grotendeels gesorbeerd en leidt tot de gesimuleerde stijging van Pw. De gesimuleerde fixatie is nihil. De (geringe) gesimuleerde vastlegging in organische vorm is veel lager dan blijkt uit de toename in geanalyseerd organisch P tussen 1988 en 1993 (138 kg.ha"1 P205). Deze analysegegevens conflicteren echter met de waargenomen daling

in organisch stof gehalte met 1,4% in de bovengenoemde periode. Bij een constante C:P-verhouding (1:100) zou dat betekenen dat er door mineralisatie juist fosfaat vrij zou zijn gekomen (- 486 kg.ha"1 P205) .

Tabel 9 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha~ P205) van de bouwvoor (0-20 cm) van perceel 8 Jaar 88 89 90 91 92 93 som PR' Gift 126,0 170,9 123,5 180,1 161,7 1,6 887,8 900 Onttrekking 104,2 123,5 115,0 98,0 110,2 100,3 651,2 591 Overschot 21,8 47,4 8,5 82,1 51,5 ,3 236,6 307 Overige input 5,5 7,4 5,3 4,4 7,8 5,5 35,9 Uitspoeling ortho-P 6,7 3,5 5,8 4,6 5,8 8,5 32,9 org-P 5,5 5,5 3,2 2,5 6,4 4,4 27,5 Opslag adsorptie 1,1 55,4 8,1 81,0 47,8 -5,1 188,3 fixatie 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 org-P 13,8 -10,8 -5,1 -3,5 -3,0 20,5 11,9 Depositie en opwaartse fosfaatfluxen

Opgave mineralenbalans NMI

Uit de modelberekeningen voor beide percelen blijkt dat het fosfaatoverschot hoofdzakelijk vastgelegd wordt door adsorptie (perceel 8) of in organische vorm (perceel 7). De uitspoelingsverliezen zijn veel lager. Deze bedragen voor de laag van 0-20 cm 7-10 kg P205 per ha per jaar, waarbij de verliezen in anorganische (3,3 resp.

-1 ;--l

5,5 kg.ha" .jr P205) ongeveer even groot zijn als die in organische vorm (3,9 resp.

4.1.2 Invloed van de parameterwaarden op het Pw-verloop

De discrepantie tussen de gemeten en berekende Pw-getallen van de bouwvoor kan het gevolg zijn van:

- onderschatting van de vastlegging in organische stof (bij perceel 7);

- onjuiste parameterisatie van de adsorptieparameters in formule 1 en/of 2, waardoor een te sterke adsorptie wordt gesimuleerd;

- onnauwkeurigheden in de opgegeven mestgiften en onttrekking van fosfaat door het gewas;

- onnauwkeurigheden in de berekende hydrologische fluxen;

- onnauwkeurigheden in de bepaling van Pw (als gevolg van bemonstering en analyse).

Door het geringe aantal gegevens, uitsluitend Pw en organisch P-gehalte op twee tijdstippen, is niet onomstotelijk vast te stellen waardoor de discrepantie optreedt. Om meer inzicht te krijgen in de gevoeligheid van het model zijn voor perceel 7 enkele extra runs uitgevoerd met:

- een hogere vastlegging van fosfaat in organische stof;

- a een lagere adsorptieconstante voor de reversibele adsorptie van fosfaat. De waarde is verlaagd van 35 maar 10 m .mol . Deze waarde van 10 m .mol is de laagste waarde die gevonden is in adsorptie-experimenten (Van der Zee & Van Riemsdijk, 1986);

b aanpassing van het adsorptiemaximum; - andere bodemfysische karakteristieken.

Hogere vastlegging in organische stof

Door aanpassing van de zuurstofdiffusiecoëfficiënten (verlaging met ca. 40%) kan de opslag van organische stof verhoogd worden. Een groter deel van het fosfaatoverschot wordt dan vastgelegd in de organische stof. Het gevolg is dat de gesimuleerde Pw in de periode 1988-1993 daalt van 40,2 naar 36,0.

Lagere adsorptieconstante voor de reversibele adsorptie van P

Bij een waarde van 10 m3.mol"1 voor de adsorptieconstante bleek Pw min of meer

constant te blijven tijdens de simulatie (een stijging van 40,5 naar 40,8). De laagste gemeten daling van 1 eenheid kan waarschijnlijk met een nog iets lagere adsorptieconstante goed worden gesimuleerd. Door de lagere waarde van K waren de concentraties gemiddeld iets hoger, hetgeen aanleiding gaf tot een iets hogere opname (603,4 kg.ha"1 P205 voor de periode 1988-1993) en een iets grotere

uitspoeling van fosfaat (19,0 kg.ha"1 P205 voor de periode 1988-1993). Voor een

daling van Pw met 9 eenheden moeten de concentraties beduidend hoger zijn. Bij een daling van Pw van 40 naar 31 neemt de opslag van fosfaat, bij K = 10 m3.mol"1,

af met 74 kg.ha"1 P205. Dit betekent dat, als de andere verliesposten juist gesimuleerd

zin, er minstens (19 + 74) 93 kg.ha"1 P205 uit zou moeten spoelen. Dit lijkt niet erg

realistisch gezien het feit dat een dergelijke uitspoeling alleen bij zeer sterk verzadigde gronden te verwachten is (Schoumans & Kruijne, 1995)

Aanpassing adsorptiemaximum

De concentratie van fosfaat in oplossing wordt verder beïnvloed door de maximale bindingscapactiteit van fosfaat. Deze wordt berekend als ß * (Al +Fe)0X. In de

bovengenoemde berekeningen was ß 0,1667. Dit kan beschouwd worden als een minimum waarde. Een hogere ß leidt tot lagere concentraties in oplossing (zie fig. 2, ß = 0,2). 300 ß = 0.1667 K^10 • • K=50 - - K=10O 250 - K=3S K=85 1 1.5 2 P concentratie (mg/l) 300 0 = 0.2000 : K=10 K=50 K=100 1.5 2 P concentratie (mg/l)

Fig. 2 Relatie tussen Pw en fosfaatconcentratie in oplossing in afhankelijkheid van de fosfaatadsorptieconstante (K) en de bindingscapaciteit van fosfaat (ßj

Andere bodemfysische karakteristieken

In de standaardruns voor het bedrijf Kloosterboer is gebruik gemaakt van de nieuwe Staringreeks (Wösten et al., 1994). De doorlatenheidsgegevens in deze reeks zijn aanmerkelijk lager dan in de oude reeks (Wösten et al., 1987). De invloed van deze verschillen in bodemfysische karakteristieken op de fosfaatverliezen is uitgetest. Gebruik van de oude Staringreeks leidde tot iets hogere neerwaartse waterfluxen (+

12%). Omdat de fosfaatconcentraties in oplossing laag zijn, steeg de fosfaat uitspoeling slechts licht (+ 1,8 kg.ha"1 P205 in de periode 1988 tot en met 1993).

Combinatie van hogere vastlegging van organische stof en een lagere adsorptieconstante voor de reversibele adsorptie van fosfaat

Door combinatie van aangepaste zuurstofdiffusiecoëfficiënten en een K voor de reversibele adsorptie van 10 in plaats van 35 kan ook de daling in Pw met 9 eenheden gesimuleerd worden (fig. 3). Bij deze parameterisatie bedraagt het fosfaatoverschot 164,2 kg.ha"1 P205. De uitspoeling van ortho-P is 14,0 en van organisch P 30,6

kg.ha"1 P205 uit de bovenste 20 cm voor de periode van 1988 tot en met 1993. Deze

uitspoeling is waarschijnlijk nog steeds te hoog, vooral als gevolg van de hoge uitspoeling van organisch P. In organische vorm wordt 197,1 kg.ha"1 P205 vastgelegd

en de hoeveelheid geadsorbeerd P daalt met 50,0 kg.ha"1 P205 in de bovenste 20 cm

Pw (mg P A - I ) 60 i • 0-20 cm 20-30 cm 30-40 cm 40-60 cm meting 0-20 cm 4 0 -20 1988 1989 1990 1991 1992 1993 Jaar

Fig. 3 Gesimuleerde en gemeten verandering in Pw op perceel 7 na aanpassing van de zuurstofdiffusiecoëfficiënten en de adsorptieconstante voor de reversibele reactie

Uit het bovenstaande blijkt dat door het aanpassen van de adsorptieconstante en de zuurstofdiffusiecoëfficiënt de gemeten daling in Pw op perceel 7 wel te simuleren is. De opslag van P in organische vorm is nu echter hoger dan uit de analyseresultaten van organisch P blijkt. De problemen om zowel het Pw-verloop als de fosfaatbalans te simuleren worden waarschijnlijk mede veroorzaakt door de onnauwkeurigheid van de bepaling van het Pw-getal.

4.2 Bedrijf Cranendonck

4.2.1 Resultaten met ongewijzigde parameterwaarden

Bij het onderzoek op het proefbedrijf Cranendonck is het Pw-getal jaarlijks gemeten (fig. 4). Daarbij valt op dat het verloop niet regelmatig is geweest. Bij de bouwvoor is er vooral tussen de eerste en tweede meting een groot verschil en tussen de vijfde en zesde meting. In de periode '75-'78 is er weinig verloop, daarna (periode '79-'82) vindt een stijging plaats.

Bij het gebruik van de standaardparameterwaarden voor de fosfaatadsorptie (tabel 5) overschat het model ANIMO de stijging van het Pw-getal (fig. 4) op het bedrijf Cranendonck bij een mestgift van 50 ton.ha"1. Indien de gemeten Pw van eind 1973

als beginpunt van de simulaties wordt beschouwd, simuleert ANIMO een Pw van 140 in 1982 in plaats van de gemeten waarde van 88. Als het meetpunt van 1973 buiten beschouwing wordt gelaten, is de overschatting aanzienlijk kleiner (eind Pw van 95).

Een lagere adsorptieconstante voor de reversibele adsorptie (10 i.p.v. 35 m3.mol"1)

leidt in tegenstelling tot de situatie bij het bedrijf Kloosterboer tot slechtere resultaten.

Bij een K van 10 stijgt de Pw tot ongeveer 120 terwijl bij K = 35 de gesimuleerde Pw in 1982 circa 95 bedraagt (lijn in fig. 4). De gesimuleerde toename van het Pw-getal wordt in dit geval sterker bepaald door de vorm van de adsorptie-isotherm dan door de toename in het fosfaatverlies door uitspoeling en opname.

160- 140-120 100- 80-60 4 0 20 -Pw (mg P205.r1) 0-20 cm 0-20 cm (Pw 66) 20-40 cm 40-60 cm r' — — , I __ j J 74 t ' • • 75 76 * meting 0-20 cm meting 20-40 cm meting 40-60 r> _ w I ^ j - _ i / " * * -* -• 77 78 79 80 Jaar + 81 J ' 82

Fig. 4 Verandering van Pw bij een drijfmestgift van 50 ton.ha gedurende de periode 1974-1982 bij een Pw in 1973 van 66 en 44

Tabel 11 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha' P205) van de bouwvoor (0-20 cm) op een perceel

met een fosfaatgift van 50 ton.ha

Jaar Gift 74 135,0 75 100,5 76 135,0 77 100,5 78 112,0 79 135,0 80 115,0 81 115,0 82 92,0 Som 1040,0 Meting 1020,0 ' Onttrek-king 39,1 37,5 36,1 38,6 36,6 37,7 38,4 38,6 35,4 338,0 2 Overschot 95,9 63,0 98,9 61,9 75,4 97,3 76,6 76,4 56,6 672,0 Uitspoeling ortho-P 4,8 3,5 3,5 6,7 4,8 7,4 8,7 12,2 9,2 60,8 org-P 0,7 0,5 0,9 2,1 2,1 5,0 1,6 1,6 1,6 15,4 Opslag anorganisch totaal 86,7 45,8 86,5 47,8 63,0 76,4 58,4 57,7 42,3 564,6 491,53 ads.4 86,7 45,8 86,5 47,8 63,0 76,4 58,4 57,7 42,3 564,6 294,43 fix.4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 197,13 org-P 12,2 21,4 23,0 13,6 13,1 16,1 15,0 12,2 10,4 137,0 75,73'5

1 Opgave gebaseerd op meetcijfers PAGV

2 P205-opname hele profiel 393 kg.ha"1 volgens metingen PAGV, gesimuleerd 488 kg. ha"1 over de

periode 1974 -1982

3 periode december 1975 - september 1982, berekend uit vaste-fase-analyses 4 ads. = geadsorbeerd fosfaat, fix. = gefixeerd fosfaat

5 schatting gebaseerd op gemeten toename organische-stofgehalte van 0,2% en een C:P-verhouding van

1:100

In tabel 11 staat de fosfaatbalans gegeven voor de bovenste 20 cm voor de simulatie met een K van 35 m .mol" en een Pw in 1974 van 66. De gesimuleerde onttrekking

is wat te hoog. Dit wordt vooral veroorzaakt doordat de lage waarden (31 en 36 kg.ha^.jr"1 P205, voor het hele profiel) die in resp. 1979 en 1976 gemeten worden

voor de gewasonttrekking niet door het model gesimuleerd worden. Ook de gesimuleerde toename in organisch P is hoger dan geschat zou worden op basis van de toename in het organische-stofgehalte bij een constante C:P-verhouding van 1:100. Analyses van organisch P waren niet beschikbaar voor deze percelen. De toename in gesorbeerd P komt uitsluitend ten goede aan een vergroting van de hoeveelheid geadsorbeerd fosfaat. De gesimuleerde hoeveelheid gefixeerd fosfaat is nihil. Een correcte simulatie van de verandering in Pw in de tijd wordt, zoals blijkt uit de bovenstaande balans en de hiervoor gepresenteerde resultaten van het bedrijf Kloosterboer, grotendeels bepaald door een goede verdeling van het fosfaatoverschot over de geadsorbeerde pool, de organische pool en de gefixeerde pool. De opslag in de verschillende pools kan geschat worden uit de analyses van de vaste fase (Aanhangsel 1). Daarbij is alleen gebruik gemaakt van gegevens uit de periode december '75 - september '82. De toename van de totale hoeveelheid fosfaat in de bouwvoor bedroeg, op basis van P-totaalgegevens van het Bedrijfslaboratorium voor Grond- en Gewasonderzoek in Oosterbeek, 567,2 kg.ha"1 P205. In de meetperiode

nam het organische-stofgehalte met 0,2% toe. Bij een constante C:P-verhouding van 100 komt dit overeen met een toename van organisch gebonden fosfaat van 75,7 kg.ha"1 P205. De hoeveelheid (reversibel) geadsorbeerd fosfaat, berekend met behulp

van de Langmuir- vergelijking uit de verandering in Pw-getal, bedraagt voor dezelfde periode (december '75 - september '82) 294,4 kg.ha"1 P205. De gefixeerde

hoeveelheid fosfaat is hieruit als volgt berekend:

Pfix = Ptotaal - Porg " Pads = 567,2 - 75,7 - 294,4 = 197,1 kg P ^ . h a "1

Vergelijking met de gesimuleerde verliezen in tabel 11 laat zien dat voor de totale hoeveelheid organisch en anorganisch gebonden fosfaat de gesimuleerde waarden dezelfde orde van grootte hebben als de uit meetgegevens geschatte waarden. De verdeling van het anorganisch gebonden fosfaat over de geadsorbeerde en gefixeerde pools wijkt echter sterk af. Bij de simulaties is de fixatie nul en bij de berekeningen via de meetgegevens 197,1 kg.ha"1 P205. Ook hier is niet zonder meer duidelijk of

de verschillen aan fouten in de modelberekeningen moeten worden toegeschreven of aan fouten in de schattingen op basis van de analysegegevens (of beide).

Het ligt echter wel voor de hand dat er bij de waargenomen verhoging van de fosfaattoestand een zekere fixatie optreedt. De onderschatting van de fixatie via de modelberekeningen zou in principe ook de overschatting van de Pw-stijging kunnen veroorzaken. Om deze reden is in § 4.2.2 nagegaan op welke wijze de gemeten fixatie gesimuleerd kan worden en of hierdoor het gemeten Pw-verloop voorspeld kan worden.

De gesimuleerde uitspoelingsverliezen in de bouwvoor bedragen voor anorganisch fosfaat gemiddeld 6,7 kg.ha^.jr"1 P205 en voor organisch fosfaat 1,7 kg.ha^.jr"1 P205.

De verhouding tussen anorganisch en organisch fosfaat is hoger dan bij de graslandpercelen van het bedrijf Kloosterboer, vermoedelijk als gevolg van het verschil in grondwatertrap (VI resp UI) en verschillen in mest-vorm en -hoeveelheden.

De totale uitspoeling (8,4 kg.ha" .jr" P2O5) ls vergelijkbaar met die op de graslandpercelen. Daarbij moet echter worden opgemerkt dat bij het maïsperceel vooral in de laatste jaren van de proef een duidelijke stijging van de uitspoeling van anorganisch fosfaat is waar te nemen. Voortzetting van de proef zou op langere termijn ongetwijfeld tot hogere uitspoelingsverliezen hebben geleid.

4.2.2 Resultaten na kalibratie van de fixatieverliezen

De gesimuleerde fixatie van fosfaat is afhankelijk van de totale hoeveelheid gefixeerd fosfaat en de verdeling van het gefixeerde fosfaat over de drie empirische (precipitatie) termen (Verg. 2, blz. 19). De totale hoeveelheid gefixeerd fosfaat kan gebaseerd worden op de analysegegevens (Pox - Pa d s). Gezien de hoge hoeveelheid

vastgelegd fosfaat in de bouwvoor treedt uitsluitend fixatie op als de concentratie in de bodemoplossing boven de 25 ppm stijgt. Deze situatie treedt niet op tijdens de simulaties, zelfs niet vlak na een mestgift. De gesimuleerde fixatie was dan ook nihil.

Analyses van oxalaat extraheerbaar fosfaat waren uitsluitend beschikbaar van monsters uit 1982. De hoeveelheid initieel gefixeerd fosfaat werd zo gekozen dat de gesimuleerde hoeveelheid gefixeerd fosfaat in 1982 overeenkwam met de metingen. Dit betekende in de hierboven gepresenteerde simulatie dat de hoeveelheid initieel gefixeerd fosfaat in 1975 gelijk was aan die in 1982, omdat de gesimuleerde fosfaatfixatie nihil was. Uit de analysegegevens van Ptot, P en Pw blijkt dat de

fixatie 197,1 kg P205.ha~1 bedraagt. Po x moet dus in 1975 veel lager geweest zijn

dan in 1982. Figuur 5 toont de resultaten bij een waarde van Po x in 1975 die

respectievelijk 37, 54 en 59% lager is dan de hoeveelheid in 1982. Uit deze figuur blijkt dat het Pw-verloop goed kan worden gesimuleerd door aan te nemen dat de hoeveelheid gefixeerd fosfaat in 1975 59% lager is geweest dan in 1982. Ook de daling in Pw in de eerste twee jaar wordt goed beschreven. Deze aanpassing leidt ook tot een hogere gesimuleerde fixatie van fosfaat, vooral in het eerste jaar (tabel 12). De jaarlijkse fixatie bedraagt over de periode '76-'82 gemiddeld 26,4 kg.ha-1.jr-1

P205 en de totale fixatie 184,5 kg.ha^.jr"1 P205. De gesimuleerde Po x in 1985 is

160-1 1 4 0 1 2 0 100 -80 6 0 4 0 2 0 -Pw (mg P205.r1) * meting 0-20 cm 0-20 cm, 37 % 0-20cm,54% 0-20cm,59% 74 r. I / -I x—- * 75 76 77 78 79 80 Jaar | V -_ J 81 82

Fj'g. 5 Verandering in Pw bij een drijfinestgift van 50 ton. ha'1 in relatie tot de reductie in

initieel gefixeerd fosfaat

Tabel 12 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha P2O5) van de bouwvoor (0-20 cm) na calibratie

van de fosfaatfixatie Jaar 74 75 76 77 78 79 80 81 82 som 76/82 * Meting Gift Onttrekking 135,0 100,5 135,0 100,5 112,0 135,0 115,0 115,0 92,0 1040,0 1020.02 38,6 37,5 36,1 38,6 36,6 37,7 38,6 38,6 35,4 337,7 3 Overschot 96,4 63,0 98,9 61,9 75,4 97,3 76,6 76,4 56,6 702,2 Uitspoeling ortho-P 5,5 3,5 3,2 6,0 3,9 6,0 6,7 8,7 6,4 49,9 org-P 0,7 0,5 0,9 2,1 2,1 5,3 1,6 1,6 1,6 16,3 Opslag anorganisch totaal ads.5 86,9 -75,4 45,8 9,9 87,6 52,4 50,1 24,6 64,4 39,6 78,9 50,6 63,7 35,7 62,1 40,0 46,7 27,4 586,3 204,7 441,4 305,2 491,5" 294,44 fix.5 162,4 35,9 35,2 0,5 24,8 28,3 28,1 22,1 19,3 381,6 184,5 197.14 org-P 12,2 21,4 23,0 13,1 13,1 16,3 15,0 12,2 10,4 136,7 103,2 75,74'6

1 Som van de gesimuleerde opslag van fosfaat in de periode december '75 tot september '82 2 Opgave gebaseerd op meetcijfers PAGV

3 P205-opname hele profiel 393 kg.ha"1 volgens metingen PAGV, gesimuleerd 488 kg. ha"1 over de

periode 1974 -1982

4 periode december 1975 - september 1982, berekend uit vaste-fase-analyses 5 ads. = geadsorbeerd fosfaat, fix. = gefixeerd fosfaat

6 schatting gebaseerd op gemeten toename organische-stofgehalte van 0,2% en een C:P-verhouding van

1:100

Omdat de gesimuleerde fixatie over het grootste deel van de periode redelijk overeenkomt met de 'gemeten' waarde is vervolgens onderzocht of bij een ander bemestingsproefveld, met een drijfmestgift van 150 ton.ha"1, het Pw-verloop en de

fosfaatverliezen eveneens met de bijgestelde (gekalibreerde) fïxatieparameters konden worden beschreven.

Uit de modelberekeningen voor deze proef blijkt dat het gesimuleerde Pw-getal in de bouwvoor veel sterker toeneemt dan de 'gemeten' waarde. Bij de laag daaronder (20-40 cm) treedt het omgekeerde op. Dit wijst erop dat de discrepantie mogelijk voor een deel toe te schrijven is aan een onderschatting van de uitspoeling.

De gesimuleerde fosfaatverliezen voor de periode '76-'82 stemmen voor de immobilisatie en de fixatie redelijk overeen met de geschatte waarden. De immobilisatie-verliezen bedragen ruwweg 45 k g . h a ' . j r1 P205 en de fixatieverliezen

90 kg ha^.jr"1. P205. De discrepantie tussen gesimuleerde en geschatte Pw-getallen

weerspiegelt zich, als gevolg van de berekeningsmethode, in een verschil tussen gesimuleerde en geschatte adsorptie. De uitspoelingsverliezen bedragen gemiddeld over dezelfde meetperiode 17,3 kg.ha_1.jr" P205 voor anorganisch fosfaat en 12,4

kg.ha^.jr"1 P205 voor organisch fosfaat. Deze verliezen zijn, zoals te verwachten was,

hoger dan bij de bemestingsproef met 50 ton drijfmest per ha.

300-1 250 200 150-100 50 n -Pw (mg P205l ) 0-20 cm 20-40 cm 40-60 cm w^-—J * * meting 0-20 cm meting 20-40 cm 1 meting 40-60 cm x ^ * X * t * t

I

Tabel 13 Gesimuleerde fosfaatbalans (kg.ha P2O5) van de bouwvoor (0-20 cm) bij een drijfmestgift van 150 ton.ha

Jaar 74 75 76 77 78 79 80 81 82 som 76/821 Gift 315,1 305,9 273,7 289,8 295,6 305,9 317,4 281,8 295,6 2680,7 Meting 2682,02 Onttrekking 38,6 37,5 36,1 38,6 36,6 37,7 38,6 38,6 35,4 337,9 3 Overschot 276,5 268,4 237,6 1,2 9,0 268,2 278,8 243,1 260,1 2342,8 Uitspoeling ortho-P 6,0 5,3 5,8 15,6 10,4 17,0 24,4 38,2 33,4 155,9 org-P 6,7 14,5 9,4 12,7 12,2 16,8 13,1 14,3 12,2 111,8 Opslag anorganisch totaal 227,2 198,5 169,7 188,8 191,4 198,5 209,1 172,5 193,9 1749,6 1337,5 756,44 ads.6 24,6 118,4 98,7 112,7 111,8 111,1 104,0 74,8 77,0 833,3 710,2 261,94 fix.6 202,6 80,0 71,1 76,1 79,6 87,4 105,1 97,8 116,8 916,6 627,7 494,54 org-P 45,8 60,3 137,8 43,0 53,8 49,2 45,8 31,3 30,8 428,8 322,5 378.04'6

1 Som van de gesimuleerde opslag van fosfaat in de periode december '75 tot september '82 2 Opgave gebaseerd op meetcijfers PAGV

3 P205-opname hele profiel 537 kg.ha"1 volgens metingen PAGV, gesimuleerd 496 kg. ha"1 over de

periode 1974-1982

4 periode december 1975 - september 1982, berekend uit vaste-fase-analyses 5 ads. = geadsorbeerd fosfaat, fix. = gefixeerd fosfaat

6 schatting gebaseerd op toename organische-stofgehalte van 0,2%

4.3 Overzicht van de berekende verliezen

De op jaarbasis berekende fosfaatverliezen zijn samengevat in tabel 14. Uit deze tabel blijkt dat de schattingen op basis van analysegegevens in een aantal gevallen niet-reële waarden geven. Dit betreft vooral de negatieve fixatieverliezen bij grasland en de licht negatieve uitspoelingsverliezen bij maïsland. Daarnaast is ook de hoge uitspoeling op graslandperceel 8 (80 kg.ha^.jr"1 P205) onwaarschijnlijk. Ook de

uitspoeling op het maïsperceel (98 kg.ha^.jr"1 P205) met een drijfmestgift van 150

ton.ha"1 lijkt erg hoog. Uit de analysecijfers blijkt echter dat de P-toestand in de

diepere lagen stijgt met ongeveer dezelfde snelheid. Uit het bovenstaande blijkt dat de gevolgde berekeningswijze niet in alle gevallen betrouwbare gegevens oplevert (zie ook hoofdstuk 5). De bovengenoemde verliescijfers zijn daarom verder buiten beschouwing gelaten.

Bij de twee onderzochte graslandpercelen op het bedrijf Kloosterboer treden volgens de modelberekeningen geen fixatieverliezen op. Op perceel 7 wordt een duidelijke immobilisatie (17 kg.ha'.jr"1 P205) gesimuleerd, die ook wordt bevestigd door de

meetgegevens. Voor perceel 8 is de situatie onduidelijk. Via de Ptotaal-bepalingen

wordt een immobilisatie van 23 kg.ha^.jr"1 P205 berekend. Schattingen op basis van

het organische-stofgehalte leiden echter tot een netto-mineralisatie van maar liefst 81 kg.ha^.jr"1 P205. De gemeten adsorptieverliezen zijn negatief omdat Pw (en Pox)

gedaald zijn (tabel 3). De gesimuleerde adsorptieverliezen zijn juist positief, er wordt een stijging in Pw gesimuleerd. De berekeningen van de verliezen door adsorptie,

o Ë e m o r-" of o CM s -o o 'S, l» <U -Cl -Si « «s: 00 c o o Pu 0 0 o o o o o o o v~i •—I e i O • * o c i o cï ^f fS vT o X! O o Cu T3 C O O •>*• •— — v-i CN r~^ « en T f NO — — T t 00 - O (N oo r~-•—' CN *—' O NO ON tN 00 <N <N r^ xr -* m ND Tf O NO •<fr oo' r-; ND r-' °°. 0 0 f - ; ON <N l > T - ^ r o v u i n h 0> 011 CU NO m A -<t •* m C l A r~ m CU t-^ r ^ c i m i n T f (N OO 00 ^ oo oo " A A A l / l IT1 ND -3 o <U > o o i i o <U C eu eu C o S O o o -o c CS X i in o n a, 00 . Y C l o NO ( N r-c CD 00 o o > 3 o XI a) o C" x l u u en f1 s £ cd - o cd v. a) o o g en •-c 5 CD ai > oo oo — 0) o £ t. a Ü ca o > x i O . Ï a u 2 o : • — CCI *-< r\ ^ ü c •£ u u C. £ » S & - S x a -S g 3 cd _{S " «5} •3 « -c « .Si, c , Ö cd S D cd O Ê - ° *~ C en n CD ^ • g - e/l O O vi > •o 3 o c m 0) VH M x-c o e cd T ) X o cd B C CD i - . o > "ffl ₂ CU o CU rrt > a 00 c en CU x: _o en B cd 0 0 o c o o ^H c 5 0 0 c •o ₃ O x; 14 CJ > m S f c U O. o - e 5 -- ca u _ _ 5 S g u « u 00 00 00 CJ tu en en cd u u u XI XJ

fixatie en immobilisatie via analyses en model geven dus geen consistent beeld. Voor de uitspoelingsverliezen ligt het anders. De afleiding van verliezen uit het verschil tussen fosfaatoverschot en het totaal-fosfaatgehalte van de bouwvoor blijkt, zoals reeds opgemerkt, vaak tot irreële waarden te leiden. De gesimuleerde uitspoelingsverliezen zijn wat orde van grootte betreft redelijk betrouwbaar (zie hoofdstuk 5).

Bij de bemestingsproef op maïsland worden, wanneer de initiële hoeveelheid gefixeerd fosfaat gebaseerd wordt op de oxalaatextracties, geen fixatieverliezen gesimuleerd. Uit de analysegegevens blijkt echter dat wel een fixatieverlies optreedt. Deze bedroeg voor de laagste mestgift (50 ton runderdrijfmest per ha) 28 kg.ha^.jr"1

P205. Omdat naast de fixatie ook het Pw-verloop niet goed werd gesimuleerd, is de

initiële hoeveelheid gefixeerd fosfaat zodanig verlaagd dat het Pw-verloop wél goed werd beschreven. De opnieuw berekende fixatieverliezen stemmen goed overeen met de schattingen uit meetgegevens. Voor de proef met de laagste mestgift werd een jaarlijks fixatieverlies van ca. 26 kg.ha^.jr"1 P205 gesimuleerd en voor de hoogste

mestgift (150 ton per jaar) 90 kg.ha^.jr"1 P205. De gesimuleerde jaarlijkse

immobilisatieverliezen van resp. 15 en 55 kg.ha^.jr"1 P205 voor de laagste en hoogste

mestgift komen goed overeen met de schattingen uit meetgegevens. De gesimuleerde adsorptieverliezen zijn te hoog doordat een te hoge Pw wordt berekend. Bij een goede simulatie van Pw stemmen de gesimuleerde adsorptieverliezen, bij de laagste mestgift, goed overeen met de geschatte waarde (ca. 40 kg.ha^.jr"1 P205). Daarbij moet worden

opgemerkt dat de fosfaattoestand bij de aanvang van de proef reeds hoog was en door het fosfaatoverschot nog verder is toegenomen. De uitspoelingsverliezen bedragen bij de laagste mestgift 8 kg.ha^.jr"1 P205 en bij de hoogste mestgift 30 kg.ha^.jr"1

P205. Deze cijfers demonstreren duidelijk dat de fosfaatverliezen sterk toenemen bij

een hoog overschot. Doordat het grootste deel van het vastgelegde fosfaat bij lagere mestgiften weer vrijkomt, vooral via desorptie en mineralisatie, zijn de bovengenoemde verliezen niet allemaal relevant voor de vaststelling van de onvermijdbare verliezen (hoofdstuk 5).

5 Discussie

5.1 Vergelijking van modeluitkomsten en meetgegevens

Uit de berekeningen blijkt dat het verloop van de fosfaattoestand zonder aanpassing van een deel van de modelparameters niet goed wordt gesimuleerd. Bij de graslandpercelen op het bedrijf Kloosterboer wordt een toename van het Pw- (of P-Al) getal gesimuleerd terwijl in de praktijk een lichte (P-Al) tot matige (Pw) daling is waargenomen. Op een deel van de percelen is de daling van het Pw-getal te simuleren door enkele parameterwaarden aan te passen, maar op andere percelen blijven de modeluitkomsten afwijken van de metingen. Bij de bemestingsproef met maïs (proefbedrijf Cranendonck) voorspelt het model een grotere stijging van het Pw-getal dan in de praktijk is waargenomen. Het verloop van Pw dat bij de laagste mestgift optreedt, kan worden gesimuleerd door aanpassing van de hoeveelheid initieel gefixeerd fosfaat, maar deze kalibratie leidt nog niet helemaal tot een goede simulatie van het Pw-verloop bij de hoge mestgift.

Het is niet duidelijk waaraan de verschillen tussen gesimuleerde en gemeten Pw-getallen moeten worden toegeschreven. Dit geldt speciaal voor de graslandpercelen. Hierbij moet worden opgemerkt dat het verloop in Pw op de graslandpercelen slechts gebaseerd is op één bemonstering aan het begin van het experiment en één bemonstering na zes jaar aan het einde van het experiment. Daarnaast speelt op de graslandpercelen de inhomogene mesttoediening ten gevolge van beweiding mogelijk een rol.

Bij maïs is de overeenkomst beter, vooral als het eerste meetpunt buiten beschouwing wordt gelaten (fig. 4). De fixatie wordt echter sterk onderschat. Daarbij moet worden opgemerkt dat de waargenomen Pw-getallen bij maïs een onregelmatig verloop te zien geven, en geen continue stijging zoals zou mogen worden verwacht. De waargenomen verschillen kunnen op deze percelen waarschijnlijk ook voor een deel worden toegeschreven aan fouten in de waarnemingen. Daarbij speelt zowel de bemonsteringsfout een rol als de analysefout (zie tabel 3).

Als gevolg van de onzekerheid in de verliezen die uit de analysegegevens zijn berekend, is ook de betrouwbaarheid van de modelresultaten moeilijk aan te geven. Het feit dat bij maïsland gesimuleerde en berekende verliezen bij de immobilisatie en fixatie (na ijking) redelijk goed overeenkomen hoeft dan ook nog niet te betekenen dat de gesimuleerde waarden juist zijn. De in tabel 4 vermelde fixatie- en immobilisatieverliezen moeten daarom voorlopig als indicatieve waarden worden gezien.

5.2 Schatting van het onvermijdbare fosfaatverlies

Voor een beoordeling van de door het model gesimuleerde verliezen is gebruik gemaakt van ruwe schattingen van de veranderingen in de hoeveelheden totaal P (via P-totaal), organisch P (via het organische-stofgehalte) en geadsorbeerd P (via het Pw-getal). De eventueel gefixeerde hoeveelheid fosfaat werd als verschil berekend. Deze schattingsmethode berust op een aantal aannamen die niet in dit onderzoek konden worden getoetst. De belangrijkste veronderstellingen zijn:

1 Organisch gebonden fosfaat (in de vaste fase) kan worden berekend uit veranderingen in het organische-stofgehalte door aan te nemen dat het fosfaatgehalte hiervan constant is en gelijk aan 0,005% P per % organische stof. 2 De som van geadsorbeerd en gefixeerd (anorganisch) fosfaat is gelijk aan het

oxalaat-extraheerbaar fosfaatgehalte (Pox). Dit impliceert dat er bij de

oxalaatextractie geen organisch gebonden fosfaat wordt geëxtraheerd. 3 Totaal fosfaat is gelijk aan de som van organisch fosfaat en anorganisch fosfaat.

De onzekerheid in de berekende verliezen wordt nog vergroot doordat een kleine relatieve fout in de basisgegevens een grote fout bij de verliezen geeft. Zo leiden een relatieve fout van 10% bij een verandering van het organische-stofgehalte van

1% en bij de verandering van het P-totaalgehalte van 0,01% (P uitgedrukt als P205)

beide reeds tot een absolute fout in de fosfaat verliezen van ongeveer 30 kg.ha .jr"1

P205 (bij een bouwvoor van 20 cm en een dichtheid van 1500 kg.m" ). De

waargenomen verandering in Pt o t a a l en Po x (tabel 3 en 4) liggen in dezelfde orde van

grootte (10 à 15%), zodat de relatieve fout in de fixatie- en immobilisatieverliezen gemakkelijk 100% kan bedragen.

De onzekerheid in de berekening van de fixatie- en immobilisatieverliezen maakt het op het moment moeilijk om aan te geven hoe hoog deze verliezen zijn bij handhaving van een ruim voldoende fosfaattoestand. Volgens de berekeningen voor het bedrijf Kloosterboer is de fixatie te verwaarlozen. Volgens berekeningen van Van der Zee en Del Campillo (in voorbereiding) is de fixatie echter sterk afhankelijk van de bemestingsgeschiedenis en het oxalaatextraheerbaar ijzer- en aluminiumgehalte van de bodem. Bovendien neemt de fixatie met de tijd sterk af. De betekenis van deze factoren voor de fixatieverliezen die in de praktijk optreden, zal nader moeten worden onderzocht voordat meer algemene uitspraken over de hoogte van de huidige fixatieverliezen mogelijk zijn.

Bij handhaving van de fosfaattoestand kunnen in de praktijk volgens tabel 14 bij grasland ook immobilisatieverliezen optreden in de orde van 10-20 kg.ha" .jr" P205.

Theoretisch gezien zijn deze verliezen op den duur, bij het bereiken van een evenwicht tussen de mineralisatie en de aanvoer van organisch gebonden fosfaat, te verwaarlozen. Bovendien is bij een dalend gebruik van dierlijke mest eerder mineralisatie te verwachten dan immobilisatie. Ook op dit punt is meer informatie nodig over de situatie die zich in de praktijk voordoet.

De sorptieverliezen spelen bij handhaving van de fosfaattoestand in principe ook geen rol omdat deze alleen optreden bij een verhoging van de fosfaattoestand.

De enige verliespost die ook op langere termijn altijd op zal treden betreft uitspoeling. Deze uitspoelingsverliezen zijn niet rechtstreeks te meten, maar wel af te leiden uit de concentraties in het bodemvocht en de waterfluxen die met behulp van meetgegevens modelmatig kunnen worden berekend. Dergelijke 'metingen' waren niet beschikbaar zodat de gesimuleerde uitspoelingsverliezen niet konden worden getoetst. De berekende verliezen liggen voor grasland, bij handhaving van een ruim voldoende fosfaattoestand, bij ortho P (3 à 5 kg.ha"1.jr"1 P205) in dezelfde orde van

grootte als berekend door Van der Zee en Del Campillo (in voorbereiding). Voor organisch-P (verliezen 4 à 5 kg.ha"1.jr"1 P205) is er geen vergelijkingsmateriaal. De

hier berekende verliezen zijn lager dan de verliezen die Schoumans en Kruijne (1995) bij fosfaatverzadigde gronden hebben berekend (fig. 7). Deze berekeningen zijn eveneens met het model ANIMO uitgevoerd, maar met een andere tijdstap (5 dagen i.p.v. 1 dag). Bij een vergelijkbare situatie van bodemtype en grondwaterstand als voor perceel 7 van het bedrijf Kloosterboer, variëren de door hen berekende uitspoelingsverliezen van ortho-P uit de bouwvoor tussen ongeveer 10 en 70 kg kg.ha"1.jr"1 P205, afhankelijk van de fosfaatverzadigingsgraad. Dit laat zien dat de

uitspoelingsverliezen die in de praktijk optreden sterk afhankelijk zijn van de mate van fosfaatverzadiging en dat de verliezen in sterk fosfaatverzadigde gronden aanzienlijk hoger zijn dan 10 kg.ha^.jr"1 P205.

P-uitspoeling (kg.ha1 .jr"1 P205) UUn 8 0 6 0 4 0 - 20- n * n -- 0 kg.ha - 110 kg. ha '•ir •JrfPA / / / / / * s* y / y y y y / / / / / / / / / * / / ^ — ^ 20 40 60 FVG (%) 80 100 ₁₂₀

Fig. 7 Modelberekeningen, voor twee bemestingsniveaus, van de fosfaatuitspoeling uit de laag 0-25 cm als functie van de verzadigingsgraad van de bovengrond (0-40 cm) (Uit: Schoumans & Kruijne, 1995) (grasland, beekeerdgrond, Gt III)

De resultaten van Schoumans en Kruijne zijn niet direct vergelijkbaar met de berekeningen in het huidige onderzoek door verschillen in uitgangspunten, onder andere bij de verdeling van fosfaat over het profiel, de fosfaattoestand (Pw- en/of P-Al-getal) in de bouwvoor, de tijdstap waarmee het model rekent, de gekozen laagdikte e.d. Daardoor kan bij eenzelfde fosfaatverzadigingsgraad de uitspoeling aanzienlijk verschillen. Op basis van de in figuur 7 gepresenteerde data zou op perceel 7 (fosfaatverzadigingsgraad 0-40 cm: 36%) een uitspoeling van 15 à 20 kg.ha"

1jr"1 P205 plaatsvinden (zie ook Van der Salm et al., 1995). Het grote verschil met

de uitspoeling die nu is berekend, vereist een nadere analyse van de invloed van de verschillen in uitgangspunten tussen beide studies. Naast de reeds genoemde factoren

zal daarbij voor grasland ook het verband tussen de uitspoeling en de fosfaattoestand (P-Al-getal) nader moeten worden onderzocht. In dit onderzoek is ook voor grasland met het Pw-getal gewerkt omdat deze grootheid een directe relatie met de uitspoeling heeft, in tegenstelling tot het P-Al-getal. In de bemestingspraktijk wordt echter voor grasland juist met het P-Al-getal gewerkt.

De resultaten van dit onderzoek geven nog geen duidelijke verklaring voor de hoogte van de fosfaatverliezen die in de P-deskstudie zijn genoemd (Oenema & Van Dijk, 1994). Uit daarna verricht onderzoek blijkt dat deze verliezen bij grasland niet optreden bij breedwerpige toediening van kunstmest, maar wel bij (injectie van) dierlijke mest (Ehlert et al., 1995). De in de P-deskstudie genoemde verliezen voor grasland van 44 à 55 kg.ha" .jr" P205 bij een ruim voldoende fosfaattoestand kunnen

in ieder geval voor niet-fosfaatverzadigde gronden slechts voor een deel aan uitspoeling worden toegeschreven. Meer onderzoek is nodig om deze verliezen beter te kwantificeren in relatie tot de fosfaattoestand van de bodem. Daarnaast moet worden nagegaan in hoeverre fixatie- en immobilisatieverliezen in de praktijk nog een rol kunnen spelen. Uit het onderzoek van Van der Zee en Del Campillo blijkt dat vooral fixatieverliezen, hoewel afnemend met de tijd, ook op langere termijn nog een rol kunnen spelen.