Effects of increasing soil pH to near-neutral using lime on phosphorus saturation index and water-extractable phosphorus

Abstract

Abstract We studied the effects of liming to increase soil pH from acidic to near-neutral on the degree of phosphorus saturation (DPS), the P saturation index (PSI), Mehlich-3 P (PM3), and water-extractable P (Pw). Soils collected from a long-term highbush blueberry experiment were incubated at 22.5 °C for 93 days after CaCO3 amendment to increase pH values from 4.1, 4.8, and 5.5 to 6 and from 5.8 to 6.5. Liming decreased PM3 by 8%, 6%, 10%, and 11% with increasing initial soil pH. The PM3 concentrations of all the studied soils belonged to the very high class with critical DPS > 25%, which are associated with increased environmental risk of P loss with runoff. For soils with initial pH values of 5.8, Pw was 3.65 mg kg–1, in line with critical DPS > 25%, but decreased to 2.74 mg kg–1 with CaCO3 addition. In contrast, soils with initial pH < 5.5 had lower Pw concentrations and CaCO3 did not significantly decrease Pw at the end of the incubation averaging 1.02, 1.11, and 1.43 mg kg–1 for initial pH 4.1, 4.8, and 5.5, respectively. The low Pw concentrations of soils with initial pH < 5.5 were in line with low PSI (5.2%–6.1%), but did not reflect DPS values > 25%. It is possible that high exchangeable aluminum (Al) (AlM3 > 2500 mg kg–1) enhanced the fixation of phosphate ions from the soil solution, thus reducing Pw. Our results suggest that using PM3 as a sole indicator of environmental risk likely underestimates potential P losses compared with Pw. Résumé Les auteurs ont étudié les effets du chaulage utilisé pour neutraliser le pH d’un sol acide i) sur le taux de saturation du P (TSP), l’indice de saturation du P (ISP), la teneur en P selon la technique Mehlich-3 (PM3) et la teneur du P extractible à l’eau P (Pw). Des échantillons de sol venant d’une expérience de longue haleine sur le bleuet en corymbe ont été incubés pendant 93 jours à 22,5 °C après avoir été amendés avec du CaCO3 de façon à augmenter le pH de 4,1, 4,8 ou 5,5 à 6 et de 5,8 à 6,5. Le chaulage diminue la concentration de PM3 de 8, 6, 10 et 11 %, selon le pH du sol de plus en plus élevé. Dans tous les sols examinés, la concentration de PM3 se retrouve dans la classe la plus élevée, avec un TSP supérieur à 25 %, associé à un risque plus grand de lixiviation par le ruissellement. Pour les sols dont le pH initial était de 5,8, la concentration de Pw s’établissait à 3,65 mg par kg, ce qui est cohérent avec un TSP critique de plus de 25%, mais l’addition de CaCO3 ramène la concentration à 2,74 mg par kg. En revanche, les sols au pH inférieur à 5,5 au départ se caractérisaient par une concentration inférieure de Pw qui n’avait pas été affectée de manière significative par le CaCO3 à la fin de la période d’incubation (concentration moyenne de 1,02, 1,11 et 1,43 mg par kg pour un pH initial de 4,1, 4,8 ou 5,5, respectivement). La faible concentration de Pw observée dans les sols dont le pH initial était inférieur à 5,5 est cohérente avec le faible ISP (de 5,2 à 6,1 %), mais pas avec un TSP inférieur à 25 %. Il se peut qu’une concentration élevée d’aluminium facilement échangeable (AlM3 > 2 500 mg par kg) ait accru la fixation des ions phosphate dans la solution de sol, ce qui a réduit la concentration de Pw. Ces résultats laissent croire que, contrairement à ce qui se produit quand on utilise la concentration de Pw, on sous-estime sans doute les pertes potentielles de P quand on ne se sert que de la concentration de PM3 comme indicateur des risques environnementaux. [Traduit par la Rédaction]