Phosphorus and trace metal distribution under confined cattle feeding operations in Southern Alberta

Godlinski, Frauke GND; Aust, Marc-Oliver GND; Travis, Greg R.; Hao, Xiying; Thiele-Bruhn, Sören; McAllister, Tim A.; Leinweber, Peter

In Kanada ist intensive Rinderhaltung in offenen Masttieranlagen (Feedlots) eine gängige Produktionspraxis. In Feedlots verbleibt der anfallende Rindermist fast ganzjährig auf dem anstehenden verdichteten Mineralboden. Unklar ist inwieweit Nährstoffe und Schwermetalle wie Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb und Zn, in den darunterliegenden Böden akkumulieren und natürliche Wasserressourcen durch Austrag mit Oberflächenabfluss oder Sickerwasser gefährden. In dieser Studie wurden Konzentrationen und Verteilungen von Phosphor und Schwermetallen in Bodenprofilen unter einem experimentellen Feedlot und einem langjährig genutzten Graslandstandort ohne Be- weidung untersucht. Die mittlere Konzentration an P-Total (TP) in Böden des Feedlots lag bei 384 mg kg -1 und bei 409 mg kg -1 unterhalb des Graslandes. Unterschiede in TP waren nur vereinzelt signifikant, sowohl beim Vergleich zwischen den Tiefenstufen innerhalb eines Bodenprofils, wie auch zwischen gleichen Tiefenstufen der Feedlot- und Graslandböden. Die wenigen signifikanten Unterschiede wurden mit Unterschieden im Ausgangsmaterial erklärt. Mittels sequentieller P Fraktionierung wurde der überwiegende P Anteil in der HCl-Fraktion nachgewiesen (>51 % von TP), was die feste Bindung von P an Calcium und damit die geringe Mobilität in diesen tonigen Tschernosem-Braunerden hervorhebt. Es wurden keine gerichteten Anreicherungen und Veränderungen in den verschiedenen P Fraktionen wie auch den Schwermetallgehalten infolge neunjähriger Nutzung als Feedlot nachgewiesen. So ist zu schlussfolgern, dass in dieser semi-ariden Region und unter dem derzeitigen Futter- und Betriebsmanagement des Feedlots keine Auswaschung von Phosphor und Schwermetallen ins Grundwasser zu erwarten ist

Intensive beef cattle production in confined cattle feeding operations (CCFO) are characterized by accumulating layers of solid manure that cover the underlying mineral soil all year round. The extent to which nutrients and trace elements accumulate in the underlying soils is unknown but these present a potential risk to water sources as a result of surface run-off and leaching. Therefore, concentrations and depth distributions of phosphorus (P) and trace elements as typical marker compounds of manure affected environments were investigated in soil profiles of a research CCFO and compared to an unaffected grassland soil in the semi arid area of southern Alberta, Canada. Mean total P concentrations (TP) in the soil profiles were 384 mg kg -1 for the CCFO and 409 mg kg -1 for the grassland with only few significant differences between the soil profiles within each location and between the two locations. These differences could be explained by slight changes in the parent material. A sequential P fractionation revealed that most P occurred in the HCl fraction (>51% of TP), demonstrating strong binding of P to calcium and thus low mobility in these calcareous Dark Brown Chernozemic clay loam soils. There were no uniform enrichments and changes in the P fractions determined after nine years of CCFO operation. Similarly, there was no accumulation of the trace elements Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn in the soil profiles under the CCFO. In conclusion, under current feeding and management practices, there is a low risk of groundwater pollution through leaching from CCFOs under these semi-arid climate conditions

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Godlinski, Frauke / Aust, Marc-Oliver / Travis, Greg / et al: Phosphorus and trace metal distribution under confined cattle feeding operations in Southern Alberta. 2011.

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