Agronomie 23 (2003) 593-600
DOI: 10.1051/agro:2003328

Phosphorus mobility in a karst landscape under pasture grazing system

G.A. Alloush^a, D.G. Boyer^b, D.P. Belesky^b and J.J. Halvorson<sup>a

a</sup>  Virginia Tech, Department of Crop and Soil Environmental Sciences, 418 Smyth Hall (0403), Blacksburg, VA 24061, USA
^b  USDA-ARS, Appalachian Farming System Research Center, 1224 Airport Road, Beaver, WV 25813, USA

(Received 23 April 2002; accepted 21 March 2003)

Abstract - The spatial distribution and partitioning of water dissolved phosphorus fractions in the soil profile of a grazed karst sinkhole landscape were investigated. We also measured P fractions in surface runoff entering a sinkhole drain and in karst spring flow draining the study area. Grazing increased total N, C, and all forms of P of soil. Dissolved inorganic orthophosphate (DPi) was the highest in the surface soil layer and diminished significantly with depth. The proportion of dissolved unreactive phosphorus (DPu) increased with soil depth. Changes in DPu with landscape position and depth were closely correlated with changes in dissolved organic carbon (DOC) suggesting that the mobility and transport of DPu was mediated by DOC. Landscape position sampling showed molybdate reactive phosphorus (MRP) and DPu increased toward the bottom and center of sinkholes. The distribution of DPi and DPu in surface runoff and that occurring in underground watercourses confirms the significance of DPu transported into karst groundwater.

Résumé - Mobilité du phosphore dans une zone karstique paturée. La distribution spatiale et la partition des fractions de phosphore dissoutes dans le profil de sol d'un paysage pâturé de dolines karstiques ont été étudiées. Nous avons également mesuré les fractions de P dans les eaux de surface entrant dans un drain de doline et dans l'écoulement ressortant du karst drainant le secteur d'étude. Le pâturage a augmenté N total, C, et toutes les formes de P de sol. L'orthophosphore inorganique dissous (DPi) était le plus élevé dans la couche de surface du sol et réduit significativement avec la profondeur. La proportion de phosphore non réactif dissous (DPu) a augmenté avec la profondeur de sol. Des changements de DPu en fonction de la position dans le paysage et de la profondeur ont été étroitement corrélés avec des changements du carbone organique dissous (DOC) suggérant que la mobilité et le transport du DPu ont été facilités par le DOC. Un échantillonnage dans le paysage a montré une augmentation de phosphore réactif au molybdate (MRP) et de DPu vers le fond et le centre des dolines. La distribution de DPi et DPu dans l'écoulement de surface et ce qui se produit lors du transit de l'eau sous terre confirme la valeur significative du DPu transporté dans les eaux souterraines du karst.

Key words: phosphorus transport / dissolved unreactive phosphorus / molybdate reactive phosphorus / karst / grazing impacts

Mots clés : transport de phosphore / phosphore dissous non réactif / phosphore réactif au molybdate / karst / impacts du pâturage

Corresponding author: D.G. Boyer dboyer@afsrc.ars.usda.gov

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)

© INRA, EDP Sciences 2003