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Soil chemical properties to retain phosphorus in managed boreal peatlands in northern Finland
Soil and Tillage Research ( IF 6.1 ) Pub Date : 2025-01-13 , DOI: 10.1016/j.still.2025.106452
Iida Höyhtyä, Anna-Kaisa Ronkanen, Maarit Liimatainen, Maarit Hyvärinen, Bjørn Kløve, Hannu Marttila
Soil and Tillage Research ( IF 6.1 ) Pub Date : 2025-01-13 , DOI: 10.1016/j.still.2025.106452
Iida Höyhtyä, Anna-Kaisa Ronkanen, Maarit Liimatainen, Maarit Hyvärinen, Bjørn Kløve, Hannu Marttila
The drainage of peatlands increases peat decomposition, promoting the release of phosphorus (P) to soil pore water and the eventual leaching to water bodies. The P retention capacity in the soil layers affects the likelihood of subsequent P leaching to the drainage network. We aimed to study the retention patterns of P and to assess the risk of P leaching in the soil profiles of variably managed peatlands, including cultivated peatland of variable peat thickness, peatland forest, abandoned peat field, and pristine peatland in northern Finland. We studied the total concentrations of P and the P-sorbing elements iron (Fe), aluminum (Al), and calcium (Ca), P speciation in soil profiles using sequential chemical extraction, and the degree of P saturation (DPS) using ammonium oxalate extraction. Our results show that fertilization and peat decomposition have caused elevated element concentrations in cultivated sites. Other managed peatlands are rich in Fe and P, but poor in Ca compared to similar sites reported in the literature. In peat layers, P is mainly bound by organic compounds and Fe. Newly added P is likely retained by Fe and Al, although Ca-P still exists in mineral subsoils. We conclude that the heavy dependence on Fe in P sorption and low Fe:P and Al:P ratios indicate a potential of P leaching from decomposed peat when reducing conditions occur (e.g., due to water saturation), while a sufficient Al content may reduce P leaching in such conditions. Mineral subsoil above subsurface drainage has a higher P retention capacity than peat, though prevailing P saturation should be further studied in sites with a long fertilization history. Our results highlight the need to consider P leaching risk when planning peatland management and directly support the practical management of peatlands and water protection.
中文翻译:
芬兰北部管理北方泥炭地中保留磷的土壤化学特性
泥炭地的排水增加了泥炭的分解,促进了磷 (P) 释放到土壤孔隙水中,并最终浸出到水体中。土壤层中的 P 保留能力会影响随后 P 浸出到排水网络的可能性。我们旨在研究 P 的保留模式并评估 P 在可变管理泥炭地的土壤剖面中浸出的风险,包括不同泥炭厚度的耕地泥炭地、泥炭地森林、废弃的泥炭田和芬兰北部的原始泥炭地。我们研究了 P 和 P-吸附元素铁 (Fe)、铝 (Al) 和钙 (Ca) 的总浓度,使用顺序化学提取研究土壤剖面中的 P 形态,以及使用草酸铵提取研究 P 饱和度 (DPS)。我们的结果表明,施肥和泥炭分解导致耕地元素浓度升高。与文献中报道的类似地点相比,其他受管理的泥炭地富含 Fe 和 P,但 Ca 含量较低。在泥炭层中,P 主要由有机化合物和 Fe 结合。新添加的 P 可能被 Fe 和 Al 保留,尽管 Ca-P 仍然存在于矿物底土中。我们得出的结论是,磷吸附中对 Fe 的严重依赖性和低 Fe:P 和 Al:P 比率表明,当还原条件发生时(例如,由于水饱和),磷可能会从分解的泥炭中浸出,而足够的 Al 含量可能会减少在这种情况下的磷浸出。地下排水上方的矿物底土比泥炭具有更高的磷保留能力,尽管在施肥历史较长的地点应进一步研究普遍的磷饱和度。 我们的结果强调了在规划泥炭地管理时需要考虑磷浸出风险,并直接支持泥炭地的实际管理和水资源保护。
更新日期:2025-01-13
中文翻译:
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芬兰北部管理北方泥炭地中保留磷的土壤化学特性
泥炭地的排水增加了泥炭的分解,促进了磷 (P) 释放到土壤孔隙水中,并最终浸出到水体中。土壤层中的 P 保留能力会影响随后 P 浸出到排水网络的可能性。我们旨在研究 P 的保留模式并评估 P 在可变管理泥炭地的土壤剖面中浸出的风险,包括不同泥炭厚度的耕地泥炭地、泥炭地森林、废弃的泥炭田和芬兰北部的原始泥炭地。我们研究了 P 和 P-吸附元素铁 (Fe)、铝 (Al) 和钙 (Ca) 的总浓度,使用顺序化学提取研究土壤剖面中的 P 形态,以及使用草酸铵提取研究 P 饱和度 (DPS)。我们的结果表明,施肥和泥炭分解导致耕地元素浓度升高。与文献中报道的类似地点相比,其他受管理的泥炭地富含 Fe 和 P,但 Ca 含量较低。在泥炭层中,P 主要由有机化合物和 Fe 结合。新添加的 P 可能被 Fe 和 Al 保留,尽管 Ca-P 仍然存在于矿物底土中。我们得出的结论是,磷吸附中对 Fe 的严重依赖性和低 Fe:P 和 Al:P 比率表明,当还原条件发生时(例如,由于水饱和),磷可能会从分解的泥炭中浸出,而足够的 Al 含量可能会减少在这种情况下的磷浸出。地下排水上方的矿物底土比泥炭具有更高的磷保留能力,尽管在施肥历史较长的地点应进一步研究普遍的磷饱和度。 我们的结果强调了在规划泥炭地管理时需要考虑磷浸出风险,并直接支持泥炭地的实际管理和水资源保护。