Belang van fosfor
Fosfor is een element dat essentieel is voor planten en dieren. Fosfor komt van nature voor in de bodem. Met het opbrengen van mest op het land wordt ook fosfor aan de bodem toegevoegd. Dit kan uitspoelen naar het oppervlaktewater. Teveel fosfor in het oppervlaktewater kan leiden tot een verstoring van het natuurlijk evenwicht. Mooi helder water met planten en vissen verandert dan in een door algen of eendenkroos overheerst systeem.
Fosfor en fosfaat
De termen fosfor en fosfaat worden regelmatig door elkaar gebruikt. Op deze pagina gebruiken we de term fosfor en zullen we dieper ingaan op fosfor in bodem en water.
Als het gaat over mest wordt in de landbouw de term fosfaat gebruikt. Fosfaat is in die context een verbinding van fosfor (P) en zuurstof (O) (P2O5). Een kilogram fosfor komt overeen met 2,29 kilogram fosfaat.
Als we het hebben over de concentratie in de bodem en het grond- en oppervlaktewater wordt zowel de term fosfor als fosfaat gebruikt. Fosfaat is dan gedefinieerd als het anion PO4‑3. In het water komt het fosfaat-ion vaak voor met een of twee waterstofionen (HPO4‑2 of H2PO4‑). In welke vorm het ion precies voorkomt is afhankelijk van de zuurgraad.
Fosfor in bodem en water
Fosfor komt in de bodem terecht via dierlijke mest en kunstmest. Planten nemen fosfor op uit de bodem. Door begrazing of het oogsten van het gewas wordt fosfor afgevoerd.
Fosfor komt in verschillende vormen in de bodem en het grondwater voor (Figuur 1).
De belangrijkste zijn:
- Opgelost in het bodemvocht en grondwater
- Gebonden aan bodemdeeltjes, zoals klei en ijzer- en aluminiumoxiden
- Gebonden aan of als deel van bodemorganische stof
- Als neerslag van fosforzouten, zoals calcium-, ijzer- en aluminiumfosfaten
Figuur 1: Fosforvormen in de bodem en het grondwater.
Bij het opgeloste fosfor is nog onderscheid tussen anorganische (ortho-P) en organische fosfor. In het uitspoelingswater is het merendeel van het opgeloste fosfor anorganisch (zie Figuur 2, links)
Figuur 2: Concentratie van opgelost fosfor (P in mg/l) in het water dat uitspoelt uit de wortelzone (links) en totale hoeveelheid fosfor in slootwater in de zomer (rechts) op bedrijven in de Zand-, Löss- (geen sloten), Klei- en Veenregio in Nederland. Areaal-gewogen gemiddelde concentratie in periode 2016-2019.
Uit- en afspoeling
Fosfor bindt sterk aan de bodem. Uitspoeling naar diepere bodemlagen gaat daardoor langzaam. Het fosforgehalte is daardoor het hoogste bovenin de bodem en neemt af met de diepte.
De concentratie van het opgeloste fosfor in het bodemvocht en grondwater hangt samen met het fosforgehalte in de betreffende bodemlaag. Een hoger fosforgehalte in de bodem, leidt tot een hogere concentratie opgelost fosfor in het bodemvocht of grondwater. Omdat er meer fosfor in de bovenste bodemlaag zit, is de concentratie opgelost fosfor daar ook hoger.
Dat heeft ook invloed op de mate waarin fosfor via het grondwater uitspoelt naar het oppervlaktewater. Bij gronden met een ondiepe grondwaterstand, zoals klei en veen, is de fosforconcentratie in het water dat uitspoelt naar de sloot meestal hoger dan bij gronden met een diepere grondwaterstand, zoals zand en löss.
Fosfor in slootwater
Teveel fosfor in het oppervlaktewater zorgt ervoor dat helder water met planten en vissen (zie Figuur 3, links) door algen of eendenkroos overwoekerd wordt (zie Figuur 3, rechts).
In het slootwater komt naast opgelost fosfor ook fosfor voor in kleine zwevende deeltjes. Zowel het opgeloste als het niet-opgeloste fosfor kan in de zomer bijdragen aan de verstoring van het natuurlijk evenwicht in het oppervlaktewater. Een groot deel van de fosfor in het slootwater komt in de zomer voor als niet-opgelost fosfor (zie Figuur 2, rechts).
Fosfor komt via verschillende routes in de sloot terecht (zie Figuur 3). Oppervlakkige afspoeling (route 1) kan veel bijdragen omdat het regenwater dan fosfor meeneemt met bodemdeeltjes (erosie) of mest. Daarnaast kan fosfor in het grondwater via buizendrainage (nummer 2) of kwel (nummer 3) in het oppervlaktewater komen.
Figuur 3: Fosfor in slootwater en aanvoerroutes.
Fosfor komt in gebonden vorm voor in de waterbodem (nummer 4). De waterbodem kan werken als een buffer. Het overschot aan fosfor in het water, wordt dan in de bodem opgeslagen. Als de omstandigheden veranderen, kan deze fosfor vrijkomen. Dit speelt bijvoorbeeld bij de aanvoer van sulfaatrijke kwel. In de waterbodem wordt het sulfaat dan omgezet in sulfide. Dit sulfide neemt de plaats in van de gebonden fosfor. Het fosfor komt dan vrij.