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By T.A.Bauder,R.M.Waskom,P.L.Sutherland and J.G.Davis* (10/14)
クイック事実…
- 灌漑用水の品質に関する知識は、長期的な生産性のための管理を理解するために不可欠です。
- 灌漑用水の品質は、総塩分、ナトリウム、および特定のイオン毒性に基づいて評価されます。
- コロラド州の多くの地域では、灌漑用水の品質が作物の生産性に影響を与える可能性があります。
生理食塩水スプリンクラー水によって損傷したトウモロコシ植物。
塩害土壌は、土壌の種類、畑の斜面と排水、灌漑システムの種類と管理、肥料とmanuring慣行、その他の土壌と水の管理慣行など、幅広い要因から開発されます。 コロラド州では、おそらく塩の影響を受けた土壌を予測、管理、および削減する上で最も重要な要因は、使用されている灌漑用水の品質です。 作物の収量や土壌の物理的条件に影響を与えることに加えて、灌漑用水の品質は、肥沃度のニーズ、灌漑システムの性能と寿命、および水の適用方法に影 したがって、灌漑用水の品質に関する知識は、長期的な生産性のためにどのような管理変更が必要であるかを理解するために重要です。
灌漑用水の品質基準
土壌科学者は、灌漑用水が作物生産と土壌品質に及ぼす影響を説明するために、以下のカテゴリを使用しています:
- 塩分ハザード–総可溶性塩分content有量
- ナトリウムハザード–カルシウムおよびマグネシウムイオンに対するナトリウムの相対割合
- pH–酸または塩基性
- アルカリ度–炭酸塩および重炭酸塩
- 特定のイオン：塩化物、硫酸塩、ホウ素、硝酸塩。
作付システムの適合性に影響を与える可能性のある灌漑用水の品質障害のもう一つの潜在的なものは、微生物病原体である。
| 表1. 伝導性に基づく灌漑用水の塩分の危険のための一般的な指針。 | |
| ＜1929＞＜8916＞電気伝導率 | |
| (dS/m)* | |
| なし | ≤0.75 |
| いくつか | 0.76 – 1.5 |
| モデレート1 | 1.51 – 3.00 |
| Severe2 | ≥3.00 |
| *25º CのdS/m=mmhos/cm1より高い範囲で必要なleaching。2良好な排水が必要とされ、敏感な植物は発芽が困難である可能性があります。 | |
塩分ハザード
作物の生産性に関する最も影響力のある水質ガイドラインは、電気伝導率（ECw）によって測定される水塩分ハザードです。 作物の生産性に対する高いECw水の主な効果は、植物が土壌溶液中のイオンと水（生理学的干ばつ）と競合することができないことである。 ECが高いほど、土壌が濡れているように見えるかもしれないにもかかわらず、植物に利用可能な水は少なくなります。 植物は「純粋な」水のみを蒸散させることができるので、ECが増加するにつれて土壌溶液中の使用可能な植物水は劇的に減少する。
作物を通して蒸散する水の量は収量に直接関係しているため、ECwの高い灌漑用水は収量の可能性を低下させる（表2）。 高い欧州共同体水との潅漑からの実際の収穫の減少は大幅に変わる。 収量の減少に影響を与える要因には、土壌の種類、排水、塩の種類、灌漑システムおよび管理が含まれる。 即時の穀物に対する効果を越えて灌漑用水を通した塩のローディングの長期影響はある。 1.15dS/mだけのECwの水は水のあらゆるエーカーのフィートのための塩のおよそ2,000ポンドを含んでいる。 表3の換算係数を使用して、他の水ECレベルに対してこの計算を行うことができます。
| 表2. 選択された灌漑作物の生理食塩水 からの潜在的な収量減少。1 |
||||
| % 歩留まりの低下 | ||||
| クロップ | 0% | 10% | 25% | 50% |
| Ecw2 | ||||
| 大麦 | 5.3 | 6.7 | 8.7 | 12 |
| 小麦 | 4.0 | 4.9 | 6.4 | 8.7 |
| シュガービート3 | 4.7 | 5.8 | 7.5 | 10 |
| アルファルファ | 1.3 | 2.2 | 3.6 | 5.9 |
| ポテト | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| トウモロコシ(穀物) | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| トウモロコシ(サイレージ) | 1.2 | 2.1 | 3.5 | 5.7 |
| オニオン | 0.8 | 1.2 | 1.8 | 2.9 |
| 乾燥豆 | 0.7 | 1.0 | 1.5 | 2.4 |
| 1″灌漑のための水の品質”から適応しました。”R.S.エアーズ”（R.S.Ayers）。 ジュール Irrigの。 そして下水管。 ディヴィジョン-ディヴィジョン、ASCE。 第103巻 IR2、1977年6月、p.140。 2ecw=灌漑用水の電気伝導率dS/mで25oc。 3 ECwは庭ビートおよびsugarbeetsのための3dS/mを超過するべきではないです。 |
||||
研究室や文献ソースが塩分の危険性を報告するために使用するその他の用語は次のとおりです: 塩、塩分、電気伝導率（ECw）、または総溶解固形分（TDS）。 これらの用語はすべて同等であり、すべてが水試料中の溶解した「塩」（またはイオン、荷電粒子）の量を定量する。 しかし、TDSは溶存イオンの直接測定であり、ECは電極によるイオンの間接測定である。
人々はしばしば”塩分”という用語を一般的な食塩または塩化ナトリウム（NaCl）と混同しますが、ECは試料に溶解したすべてのイオンから塩分を測定します。 これには、負に帯電したイオン（例えば、Cl-、NO–3）および正に帯電したイオン（例えば、Cl-、NO–3）が含まれる。、Ca++、Na+）。 混乱のもう一つの一般的な原因は、ECwで使用される単位系の多様性です。 推奨される単位はdeciSiemens per meter(dS/m)ですが、millimhos per centimeter(mmho/cm)とmicromhos per centimeter(µ mho/cm)が依然として頻繁に使用されています。 単位系間での変更に役立つ変換を表3に示します。
| 表3. 灌漑用水の質の実験室のレポートのための転換率。 | |||
| コンポーネント | を変換する | に | を乗算して取得します |
| 水栄養素またはTDS | mg/L | 1.0 | ppm |
| 水塩分ハザード | 1dS/m | 1.0 | 1mmho/cm |
| 水塩分ハザード | 1mmho/cm | 1,000 | 1 μ mho/cm |
| Ec<5 のための水塩分の危険 |
ECw(dS/m) dS/m |
640 | TDS（mg/L) |
| Ec>のための水塩分の危険 | ECw(dS/m) 5dS/m |
800 | TDS（mg/L) |
| 水NO3N、SO4-S、B適用された | ppm | 0。23 | 水のエーカーインチあたりlb |
| 灌漑用水 | エーカーインチ | 27,150 | 水のガロン |
定義 |
|
| ——— | |
| mg/L | ミリグラム/リットル |
| meq/L | リットル当たりミリイキバレンツミリーキバレンツミリーキバレンツミリーキバレンツミリーキバレンツミ |
| ppm | 百万あたりの部品 |
| μ s/cm | マイクロシーメンス/センチメートル |
| mmho/cm | ミリホス/センチメートル |
| TDS | 総溶解固形分 |
ナトリウムハザード
植物の成長は、主に灌漑用水の塩分（ECw）レベルによって制限され、ナトリウムの不均衡を伴う水の適用は、特定の土壌組織条件下での収量をさらに減 灌漑用水にカルシウムとマグネシウムの含有量に比べて高いナトリウムが含まれている場合、水の浸透の減少が発生する可能性があります。 “Sodicity”と名づけられるこの条件はナトリウムの余分な土の蓄積に起因します。 Sodic水は生理食塩水と同じではありません。 Sodicityにより土の粘土、表面の外皮で包むことおよび気孔の差し込むことの膨張そして分散を引き起こします。 この劣化した土壌構造の状態は、浸透を妨げ、流出を増加させる可能性がある。 Sodicityは土にそしてを通る水の下方への動きの減少を引き起こし、積極的に成長する植物の根は潅漑の後で土の表面の水のプールにもかかわらず十分な水を得ないかもしれません。
水と土壌の酸性度を評価するための最も一般的な尺度は、ナトリウム吸着比（SAR）と呼ばれています。 SARは、試料中のカルシウム（Ca）およびマグネシウム（Mg）イオンの合計と比較して、ナトリウム（Na）の相対濃度の観点からsodicityを定義します。 Sarは灌漑用水のナトリウムの不均衡による浸潤問題のための潜在性を査定する。 SARは数学的に以下に書かれており、ここでNa、CaおよびMgはこれらのイオンの濃度であり、1リットル当たりのミリイキバレント（meq/L）である。 水試料中のこれらのイオンの濃度は、典型的には、リットル当たりミリグラム（mg/L）で提供される。 Na、Ca、およびMgをmg/Lからmeq/Lに変換するには、濃度をそれぞれ22.9、20、および12.15で除算する必要があります。
コロラド州で遭遇するほとんどの灌漑用水について、上記の標準的なSAR式は潜在的なナトリウムの危険性を表現するのに適しています。 しかし、重炭酸塩（HCO3）含有量の高い灌漑用水については、「調整された」SAR（SARADJ）を計算することができる。 この場合、カルシウムの量は水のアルカリ度に合わせて調整され、標準的なSARの代わりに推奨されます（下記のpHとアルカリ度のセクションを参照）。 あなたの研究室では、HCO3が200mg/Lを超えるか、pHが8.5を超える状況で調整されたSARを計算することができます。
 |
meq/L=mg/Lをイオンの原子量で割ったものをイオン電荷で割ったもの（Na+=23.0mg/meq、Ca++=20.0mg/meq、Mg++=12.15mg/meq) |
高い”sodicity”の潅漑水の適用から作成される潜在的な土の浸潤および透磁率問題はSARだけに基づいて十分に査定することができない。 これは、低塩分（ECw）水の膨潤電位が、同じナトリウム含有量で高ECw水よりも大きいためである（表4）。 したがって、浸透/透過性の危険性をより正確に評価するには、sarとともに電気伝導率（ECw）を使用する必要があります。
| 表4. SarおよびEcw2に基づく灌漑用水のナトリウムの危険の査定のための指針。 | |||||
| 水の浸透問題の可能性 | |||||
| —-Ecw2(dS/m)—- | |||||
| 0-3 | >0.7 | <0.2 | |||
| 3-6 | >1.2 | <0.4 | |||
| 6-12 | >1.9 | <0.5. | |||
| 12-20 | >2.9 | <1.0 | |||
| 20-40 | >5.0 | <3.0 | |||
| 2R.S.エアーズとD.W.ウェストコットから変更された。 1994. 農業、灌漑および排水のための水質ペーパー29、rev.1、国連食糧農業機関、ローマ。 | |||||
土壌の質感、有機物、作付システム、灌漑システムおよび管理を含む多くの要因は、灌漑用水中のナトリウムが土壌にどのように影響するかに影響 上昇したSAR（6以上）を有する水からの浸潤および痂皮の減少を示す可能性が最も高い土壌は、30％以上の膨張性（スメクタイト）粘土を含むものである。 30％以上の粘土を含む土壌には、粘土壌土、シルト粘土壌土のテクスチャクラスと細かいといくつかの砂粘土ロームのほとんどの土壌が含まれています。 コロラド州では、スメクタイト粘土は農業生産のある地域で一般的です。
| 表5. 塩のスプリンクラー水からの葉状の傷害への穀物のための感受性の範囲。 | ||||
| 葉状の傷害を引き起こすNaまたはClの集中（mg/L） | ||||
| Na濃度 | <46 | 46-230 | 231-460 | >460 |
| Cl濃度 | <175 | 175-350 | 351-700 | >700 |
| アプリコット | ペッパー | アルファルファ | シュガービート | |
| 梅 | ジャガイモ | 大麦 | ヒマワリ | |
| トマト | トウモロコシ | ソルガム | ||
| 葉状の傷害は、文化的および環境的条件の影響を受ける。 これらのデータは、昼間の灌漑のための一般的なガイドラインとしてのみ提示されています。 出典：質量（1990）作物耐塩性。 で：農業評価と管理マニュアル。 K.K.Tanji(ed.). ニューヨーク州アスセ出身。 262-304頁。 | ||||
灌漑用水の酸性度または塩基度は、pH（<7.0酸性、>7.0塩基性）で表されます。
灌漑用水の酸性度または塩基度は、pH（<7.0酸性、>7.0塩基性）で表されま 灌漑用水の通常のpH範囲は6.5〜8.4です。 異常に低いpHはコロラド州では一般的ではありませんが、灌漑システムの腐食が加速して発生する可能性があります。 8.5を超える高pHは、多くの場合、アルカリ度として知られている高重炭酸塩（HCO3-）および炭酸塩（CO32-）濃度によって引き起こされます。 高炭酸塩によりカルシウムおよびマグネシウムイオンは解決で支配的なイオンとしてナトリウムを残す不溶解性の鉱物を形作ります。 ナトリウムの危険セクションで記述されているように、このアルカリ水はsodic土の状態の高いSAR水の影響を激化させることができます。 過剰な重炭酸塩濃縮物は、方解石またはスケールの蓄積がオリフィスまたはエミッタを通る流量を減少させる場合に、ドリップまたはマイクロスプ このような状況では、システムに硫酸または他の酸性材料を注入することによる補正が必要になることがあります。
塩化物
塩化物はコロラド州の灌漑用水で一般的なイオンです。 塩化物は非常に低い量の植物に不可欠であるが、高濃度で感受性作物に毒性を引き起こす可能性がある（表6）。 ナトリウムのように、高い塩化物の集中はスプリンクラーの潅漑と適用されたときより多くの問題を引き起こす(表6)。 ナトリウムおよび塩化物両方からのスプリンクラーの下の葉の焼跡は涼しい、曇った日の夜潅漑か適用によって減らすことができます。 葉の表面が付いている直接接触を避けるために散水装置を通して塩の灌漑用水を加えるとき低下のノズルおよび抗力ホースはまた推薦される。
| 表6. 灌漑用水の塩化物分類。 | |
| 塩化物(ppm) | 作物への影響 |
| 70以下 | すべての植物にとって一般的に安全です。 |
| 70-140 | 敏感な植物は傷害を示す。 |
| 141-350 | 適度に耐久性のある植物は傷害を示す。 |
| 350 | を超えると、深刻な問題が発生する可能性があります。 |
| 指定穀物の塩化物の許容。 許容度の高い順に一覧表示する: （低い許容）乾燥した豆、タマネギ、にんじん、レタス、コショウ、トウモロコシ、ポテト、アルファルファ、sudangrass、ズッキーニの南瓜、ムギ、ソルガム、甜菜、オオムギ（高い許容）。 出典：質量（1990）作物耐塩性。 農業の塩分の査定および管理マニュアル。 K.K.Tanji(ed.). ニューヨーク州アスセ出身。 262-304頁。 | |
ホウ素
ホウ素は、少量では必須であるが、高濃度では有毒である別の元素である（表7）。 実際には、毒性は1.0ppm未満の濃度で敏感な作物に発生する可能性があります。 コロラド州の土壌と灌漑用水には、ほとんどの状況で追加のB肥料が必要ないほど十分なBが含まれています。 B毒性はこのような低濃度で発生する可能性があるため、灌漑用作物に追加のBを適用する前に、地下水について灌漑用水分析をお勧めします。
| 表7. 選択されたコロラド州植物のホウ素感度（B濃度、mg/L*) | ||||||||
| 高感度 | 中感度 | 中感度 | 中感度 | 中感度 | 中感度 | 中感度 | ||
| 0.5-0.75 | 0.76-1.0 | 1.1-2.0 | 2.1-4.0 | 4.1-6.0 | ||||
| 桃 | 小麦 | ニンジン | レタス | アルファルファ | ||||
| オニオン | 大麦 | ジャガイモ | キャベツ | テンサイ | テンサイ | テンサイ | テンサイ | テンサイ |
| ヒマワリ | キュウリ | トウモロコシ | トマト | |||||
| 乾燥豆 | オート麦 | |||||||
| 出典：質量（1987）植物の耐塩性。 農業における植物科学のCRCハンドブック。 B.R.Cristie(ed.). CRCプレス株式会社 *収量または栄養成長の減少なしに土壌水または飽和抽出物中で許容される最大濃度。 灌漑用水中の最大濃度は、これらの値にほぼ等しいか、またはわずかに小さい。 |
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硫酸塩
硫酸イオンはコロラド州の多くの灌漑用水の塩分に大きく寄与している。 ホウ素と同様に、灌漑用水中の硫酸塩には肥沃度の利点があり、コロラド州の灌漑用水にはほとんどの作物の最大生産に十分な硫酸塩があります。 例外は、灌漑用水中の<1%の有機物と<10ppmのSO4-Sを含む砂地である。
窒素
灌漑用水中の窒素（N）は主に肥沃度の問題であり、硝酸塩-窒素（NO3-N）はサウスプラッテ、サンルイスバレー、およびアーカンソー川流域の一部で重要なN源となる可能性がある。 硝酸イオンは灌漑用水中のアンモニウムよりも高い濃度で発生することが多い。 Nの高い水は、大麦やテンサイなどの作物の品質問題や、一部の野菜の過度の栄養成長を引き起こす可能性があります。 しかし、これらの問題は、通常、良好な肥料および灌漑管理によって克服することができる。 作物にかかわらず、硝酸塩は、特に濃度が10ppm NO3-N（45ppm NO3）を超える場合、肥料率に加算されるべきである。 表3は、ppmからエーカーインチあたりポンドへの変換を示しています。
概要
農家や他の灌漑業者が利用できる灌漑用水の品質は、どのような植物を成功裏に栽培できるか、これらの植物の生産性、水の浸透やその他の土壌の物理的条件に大きな影響を与える。 灌漑用水源が土壌植物システムにどのように影響するかを理解するための最初のステップは、それを評判の良い研究室で分析することです。 コロラド州立大学拡張ファクトシートは、分析ラボ0.520を選択すると、灌漑用水の品質に精通しているお住まいの地域でラボを見つけるのに役立ちます。 生理食塩水およびsodic条件の理解と管理に関する追加情報は、コロラド州立大学のファクトシート、生理食塩水土壌の管理0.503とSodic土壌の管理0.504にあります。