Land‐use Effects on Anion‐associated Cation Leaching in Response to Above‐normal Precipitation

Fertilizers and liming agents are generally used to achieve optimal economic yields. However, several negative effects of long-term annual fertilization of nitrogen (N) in particular have been observed, such as reduced cation exchange capacity and decreased base saturation, which may stimulate accelerated leaching loss of other nutrients. Equilibrium-tension lysimeters installed at a depth of 1.4 m were used to evaluate leaching of soil-solution ionic constituents from a tallgrass prairie restoration and optimally and deficiently N-fertilized, no-tillage (NT) and chisel-plowed (CP) maize (Zea mays L.) agroecosystems on Plano silt loam soil (fine-silty, mixed, superactive, mesic Typic Argiudoll). This study was conducted in south-central Wisconsin, USA during a 1-year period of above-normal precipitation between January 2000 and January 2001. The loss of soluble constituents added to agroecosystems to maintain adequate soil fertility and pH, such as N, phosphorus, potassium, calcium, and magnesium, was generally numerically smaller from the natural prairie 25 years after conversion from cultivated agriculture than from optimally and deficiently N-fertilized, NT and CP maize agroecosystems, though the differences were not significant. Tillage and fertilizer N-rate generally did not significantly affect drainage, ionic concentrations, or their leaching losses in the maize agroecosystems, though all parameters evaluated tended to be numerically smaller in the deficiently than optimally N-fertilized maize agroecosystems. Nitrate-N leaching losses were generally significantly positively correlated with leaching losses of K, Ca, Mg, and Na in the maize agroecosystems, but not for the prairie, indicating that nitrate-N leaching plays a significant role in the concomitant loss of cations to maintain soil-solution charge balance in N-fertilized maize agroecosystems in a temperate environment. Auswirkung der Landnutzung auf die Anion-assoziierten Auswaschungsverluste an Kationen als Folge uberdurchschnittlicher Niederschlage Dungemittel und Zusatze zur Kalkung werden haufig eingesetzt, um den Ertrag der Boden zu steigern. Bei uber lange Zeit praktizierter jahrlicher Stickstoffdungung wurden allerdings mehrere negative Effekte beobachtet, wie z. B. verminderte Kationenaustauschkapazitat und Basensattigung, die den Verlust anderer Nahrstoffe durch Auswaschung zur Folge haben konnen. Gleichgewichts-Tension-Lysimeter wurden in einer Tiefe von 1.4 m eingesetzt, um an Bodenperkolaten (schluffig-lehmiger Planosol) die Auswaschungsverluste ionischer Inhaltsstoffe fur eine rekultivierte Hochgrasprarie sowie fur agrische Okosysteme (Maisfelder, Zea mays L.) zu untersuchen. Die Maisfelder waren einer Unterdungung oder einer bedarfsgerechten Dungung mit Stickstoff sowie einer Grundbodenbearbeitung mit dem Grubber bzw. keiner Bodenbearbeitung unterzogen worden. Die Studie wurde von Januar 2000 bis Januar 2001 im Suden Zentral-Wisconsins wahrend einer Periode uberdurchschnittlicher Niederschlage durchgefuhrt. Generell war der Verlust an loslichen Bestandteilen wie Stickstoff, Phosphor, Kalium, Calcium und Magnesium, die Ackerboden zur Stabilisierung des pH-Wertes und zur Dungung zugesetzt werden, bei dem vor 25 Jahren rekultivierten Prarieboden kleiner als bei den Maisfeldern unterschiedlicher Bodenbearbeitung und Dungung. Die Unterschiede sind allerdings nicht signifikant. Bodenbearbeitung und Ausmas der Dungung beeinflussten bei den Maisfeldern die Entwasserung, die Ionenkonzentrationen im Perkolat und die Auswaschungsverluste nicht signifikant, obwohl alle Parameter eine Tendenz zu kleineren Werten im unterdungten im Vergleich zum bedarfsgerecht gedungten Acker zeigten. Die Auswaschungsverluste an Nitrat-N sind bei den Mais-Agrookosystemen signifikant positiv mit den Verlusten an K, Ca, Mg und Na korreliert, aber nicht bei dem Prarieboden. Das zeigt die signifikante Rolle der Auswaschung von Nitrat bei den aus Grunden der Elektroneutralitat gleichzeitig auftretenden Kationenverlusten bei stickstoffgedungten Maisfeldern in der gemasigten Zone.