Phosphorus dynamics and export in streams draining micro-catchments: Development of empirical models

Annual total phosphorus (TP) export data from 108 European micro‐catchments were analyzed against descriptive catchment data on climate (runoff), soil types, catchment size, and land use. The best possible empirical model developed included runoff, proportion of agricultural land and catchment size as explanatory variables but with a low explanation of the variance in the dataset (R2 = 0.37). Improved country specific empirical models could be developed in some cases. The best example was from Norway where an analysis of TP‐export data from 12 predominantly agricultural micro‐catchments revealed a relationship explaining 96 % of the variance in TP‐export. The explanatory variables were in this case soil‐P status (P‐AL), proportion of organic soil, and the export of suspended sediment. Another example is from Denmark where an empirical model was established for the basic annual average TP‐export from 24 catchments with percentage sandy soils, percentage organic soils, runoff, and application of phosphorus in fertilizer and animal manure as explanatory variables (R2 = 0.97). Phosphordynamik und ‐verluste aus Kleineinzugsgebieten: Entwicklung von empirischen Modellen Jährliche Phosphor (P)‐Austräge aus 108 europäischen Kleineinzugsgebieten wurden analysiert mit deskriptiven Parametern, die Klima, Bodentyp, Größe und Bodennutzung berücksichtigen. Das empirische Modell, welches am besten P‐Austräge beschrieb, enthielt als beschreibende Variablen Wasserabfluss, Anteil an landwirtschaftlich genutzter Fläche und Grösse des Einzugsgebietes. Das Modell konnte jedoch die Varianz der Datenmenge nur ungenügend beschreiben (R2 = 0, 37). In einigen Fällen konnten verbesserte länderspezifische Modelle entwickelt werden. So wurde für Norwegen ein Modell entwickelt, das für 12 überwiegend landwirtschaftlich genutzte Einzugsgebiete 96 % der Unterschiede der gesamten P‐Austräge erklärt. Die Modellvariablen waren in diesem Fall P‐Konzentration im Boden (P‐Al), Anteil an organischer Bodensubstanz und Abfluss von suspendiertem Material. Ähnlich wurde für Dänemark ein empirisches Modell entwickelt, das mit Hilfe des Anteils an sandigen und humusreichen Bodentypen, des Wasserabflusses und der zugeführten P‐Menge den durchschnittlichen P‐Austrag aus 24 Wassereinzugsgebieten beschreibt (R2 = 0, 97).