Print deze fact sheet
door T. A. Bauder, R. M. Waskom, P. L. Sutherland en J. G. Davis* (10/14)
Snelle Feiten…
- Kennis van irrigatie water kwaliteit is essentieel voor het begrijpen van het management voor de productiviteit op lange termijn.
- de kwaliteit van het irrigatiewater wordt beoordeeld op basis van het totale zoutgehalte, natrium en Specifieke ionentoxiciteiten.
- in veel gebieden van Colorado kan de kwaliteit van het irrigatiewater de productiviteit van gewassen beïnvloeden.
maïs plant beschadigd door zout sprinkler water.
door zout getroffen bodems ontwikkelen zich uit een breed scala van factoren, waaronder: bodemtype, hellingshoek en drainage, type en beheer van irrigatiesystemen, kunstmest-en bemestingspraktijken, en andere bodem-en waterbeheerpraktijken. In Colorado is de kwaliteit van het gebruikte irrigatiewater misschien wel de meest kritische factor bij het voorspellen, beheren en verminderen van door zout aangetaste bodems. Naast het beïnvloeden van de opbrengst van gewassen en de fysieke bodemomstandigheden, kan de kwaliteit van het irrigatiewater invloed hebben op de vruchtbaarheid, de prestaties van het irrigatiesysteem en de levensduur, en hoe het water kan worden toegepast. Daarom is kennis van de kwaliteit van het irrigatiewater van cruciaal belang om te begrijpen welke veranderingen in het beheer nodig zijn voor de productiviteit op lange termijn.
Kwaliteitscriteria voor irrigatiewater
Bodemwetenschappers gebruiken de volgende categorieën om de effecten van irrigatiewater op de plantaardige productie en de bodemkwaliteit te beschrijven:
- zoutgehalte – totaal oplosbaar zoutgehalte
- Natriumgevaar-relatieve verhouding natrium-calcium-en magnesiumionen
- pH-Zuur of basisch
- Alkaliniteit-carbonaat en bicarbonaat
- specifieke ionen: chloride, sulfaat, boor en nitraat.
een andere mogelijke aantasting van de kwaliteit van het irrigatiewater die de geschiktheid voor teeltsystemen kan beïnvloeden, zijn microbiële pathogenen.
| Tabel 1. Algemene richtlijnen voor het zoutgehalte van irrigatiewater op basis van geleidbaarheid. | |
| Beperkingen voor gebruik | Elektrische Geleidbaarheid |
| (dS/m)* | |
| Geen | ≤0.75 |
| Aantal | 0.76 – 1.5 |
| Moderate1 | 1.51 – 3.00 |
| Severe2 | ≥3.00 |
| *dS/m bij 25 = mmhos/cm1Leaching nodig op een hoger bereik.2Good drainage nodig en gevoelige planten kunnen moeite hebben bij ontkieming. | |
Saliniteitsrisico
de meest invloedrijke waterkwaliteitsrichtlijn voor de productiviteit van gewassen is het zoutiniteitsrisico van water, gemeten aan de hand van elektrische geleidbaarheid (ECw). Het primaire effect van hoge ECW water op de productiviteit van gewassen is het onvermogen van de plant om te concurreren met ionen in de bodem oplossing voor water (fysiologische droogte). Hoe hoger de EC, hoe minder water beschikbaar is voor planten, ook al lijkt de bodem nat. Omdat planten alleen “zuiver” water kunnen transpireren, neemt het bruikbare plantenwater in de bodemoplossing dramatisch af naarmate de EC toeneemt.
de hoeveelheid water die door een gewas wordt getransporteerd is direct gerelateerd aan de opbrengst; daarom vermindert irrigatiewater met een hoge ECw het opbrengstpotentieel (Tabel 2). De werkelijke rendementsreducties door irrigatie met hoog EG-water lopen sterk uiteen. Factoren die van invloed zijn op de opbrengstvermindering zijn onder andere bodemtype, drainage, zouttype, irrigatiesysteem en beheer. Naast effecten op het directe gewas is de langetermijnimpact van zoutbelasting door het irrigatiewater. Water met een ECw van slechts 1,15 dS/m bevat ongeveer 2000 pond zout voor elke hectare voet water. U kunt conversiefactoren in Tabel 3 gebruiken om deze berekening te maken voor andere water EC niveaus.
| Tabel 2. Potentiële opbrengstvermindering uit zoutwater voor geselecteerde geïrrigeerde gewassen.1 |
||||
| % de opbrengst vermindering | ||||
| Gewas | 0% | 10% | 25% | 50% |
| ECw2 | ||||
| Gerst | 5.3 | 6.7 | 8.7 | 12 |
| Tarwe | 4.0 | 4.9 | 6.4 | 8.7 |
| Sugarbeet3 | 4.7 | 5.8 | 7.5 | 10 |
| Alfalfa | 1.3 | 2.2 | 3.6 | 5.9 |
| Aardappel | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| Maïs (graan) | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| Maïs (kuil) | 1.2 | 2.1 | 3.5 | 5.7 |
| Ui | 0.8 | 1.2 | 1.8 | 2.9 |
| droge bonen | 0.7 | 1.0 | 1.5 | 2.4 |
| (‘) aangepast van de kwaliteit van het water voor irrigatie.”R. S. Ayers. Jour. van de Irrig. en afvoer. Div. ASCE. Vol 103, No. IR2, juni 1977, blz. 140. 2ECw = elektrische geleidbaarheid van het irrigatiewater in dS / m bij 25oC. 3gevoelige tijdens ontkieming. ECw mag niet hoger zijn dan 3 dS / m voor tuinbieten en suikerbieten. |
||||
andere termen die laboratoria en literatuurbronnen gebruiken om saliniteitsgevaar te melden zijn:: zouten, zoutgehalte, elektrische geleidbaarheid (ECw), of totaal opgeloste vaste stoffen (TDS). Deze termen zijn allemaal vergelijkbaar en kwantificeren allemaal de hoeveelheid opgeloste “zouten” (of ionen, geladen deeltjes) in een watermonster. TDS is echter een directe meting van opgeloste ionen en EC is een indirecte meting van ionen door een elektrode.
hoewel mensen vaak de term “zoutgehalte” verwarren met gewoon keukenzout of natriumchloride (NaCl), meet EC het zoutgehalte van alle in een monster opgeloste ionen. Dit omvat negatief geladen ionen (bijv., Cl -, NO-3) en positief geladen ionen (bijv., Ca++, Na+). Een andere veel voorkomende bron van verwarring is de verscheidenheid van de eenheid systemen gebruikt met ECw. De voorkeur gaat uit naar deciSiemens per meter (dS/m), maar millimeter per centimeter (mmho/cm) en micrometer per centimeter (µmho/cm) worden nog steeds vaak gebruikt. In Tabel 3 worden conversies gegeven om u te helpen bij het wisselen tussen eenheidssystemen.
| Tabel 3. Conversiefactoren voor laboratoriumrapporten over de kwaliteit van het irrigatiewater. | |||
| Component | Omzetten | Vermenigvuldigen met | Te Verkrijgen |
| Water nutriënt of TDS | mg/L | 1.0 | ppm |
| Zoutgehalte gevaar | 1 dS/m | 1.0 | 1 mmho/cm |
| zoutgehalte gevaar | 1 mmho/cm | 1,000 | 1 µmho/cm |
| zoutgehalte gevaar | ECw (dS/m) voor EC <5 dS/m |
640 | TDS (mg/L) |
| zoutgehalte gevaar | ECw (dS/m) voor EC >5 dS/m |
800 | TDS (mg/L) |
| Water NO3N, SO4-S,B toegepaste | ppm | 0.23 | lb per acre inch water |
| irrigatiewater | acre inch | 27,150 | liters water |
definities |
|
| Abbrev. | Betekenis |
| mg/L | milligram per liter |
| meq/L | milli-equivalent per liter |
| ppm | delen per miljoen |
| dS/m | deciSiemens per meter |
| µS/cm | microSiemens per centimeter |
| mmho/cm | millimhos per centimeter |
| TDS | totaal opgeloste vaste stoffen |
Natrium Gevaar
Infiltratie/Permeabiliteit Problemen
Hoewel plantengroei wordt voornamelijk beperkt door het zoutgehalte (ECw) van het irrigatiewater, de toepassing van water met een natriumbalans kan de opbrengst onder bepaalde bodemtextuuromstandigheden verder verminderen. Vermindering van waterinfiltratie kan optreden wanneer irrigatiewater een hoog natriumgehalte bevat ten opzichte van het calcium-en magnesiumgehalte. Deze aandoening, genoemd “sodicity,” het gevolg van overmatige bodemaccumulatie van natrium. Sodisch water is niet hetzelfde als zout water. Sodicity veroorzaakt zwelling en verspreiding van bodem klei, oppervlakte korstvorming en poriepluggen. Deze aangetaste toestand van de bodemstructuur belemmert op zijn beurt infiltratie en kan runoff verhogen. Sodicity veroorzaakt een afname van de neerwaartse beweging van water in en door de bodem, en actief groeiende planten wortels niet voldoende water te krijgen, ondanks poolen van water op het bodemoppervlak na irrigatie.
de meest voorkomende maat voor de bepaling van de sodiciteit in water en bodem wordt de Natriumadsorptieverhouding (Sar) genoemd. De SAR definieert sodiciteit in termen van de relatieve concentratie van natrium (Na) in vergelijking met de som van calcium (Ca) en magnesium (Mg) ionen in een monster. De SAR beoordeelt de mogelijke infiltratieproblemen als gevolg van een natriumonbalans in irrigatiewater. De SAR wordt hieronder wiskundig geschreven, waarbij Na, Ca en Mg de concentraties van deze ionen in milli-equivalent per liter (meq/L) zijn. Concentraties van deze ionen in watermonsters worden meestal verstrekt in milligram per liter (mg / L). Om Na, Ca en Mg om te zetten van mg / L naar meq / L, moet u de concentratie delen door respectievelijk 22,9, 20 en 12.15.
voor de meeste irrigatiewateren in Colorado is de standaard SAR-formule hierboven geschikt om het potentiële natriumrisico uit te drukken. Voor irrigatiewater met een hoog gehalte aan bicarbonaat (HCO3) kan echter een “aangepast” SAR (SARADJ) worden berekend. In dit geval wordt de hoeveelheid calcium aangepast voor de alkaliniteit van het water, wordt aanbevolen in plaats van de standaard SAR (zie pH en Alkaliniteit hieronder). Uw laboratorium kan een aangepaste SAR berekenen in situaties waarin de HCO3 hoger is dan 200 mg/L of de pH hoger is dan 8,5.
 |
meq / l = mg / L gedeeld door atomair gewicht van ion gedeeld door ionische lading (Na+ = 23,0 mg/ meq, Ca++ = 20,0 mg/ meq, Mg++ = 12,15 mg / meq) |
de potentiële bodeminfiltratie – en permeabiliteitsproblemen als gevolg van de toepassing van irrigatiewater met een hoge “sodiciteit” kunnen niet adequaat worden beoordeeld op basis van de SAR alleen. Dit komt omdat het zwellingspotentieel van laag zoutgehalte (ECw) water groter is dan hoog ECW-water bij hetzelfde natriumgehalte (Tabel 4). Daarom is een nauwkeuriger evaluatie van de infiltratie/permeabiliteit gevaar vereist het gebruik van de elektrische geleidbaarheid (ECw) samen met de SAR.
| Tabel 4. Guidelines for assessment of sodium hazard of irrigation water based on SAR and ECw2. | ||
| mogelijkheden voor Infiltratie Probleem | ||
| Irrigationwater SAR | Onwaarschijnlijk | Waarschijnlijk |
| —-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 |
| 2Modified van R. S. Ayers en D. W. Westcot. 1994. Waterkwaliteit voor landbouw, irrigatie en Drainage Paper 29, rev.1, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome. | ||
veel factoren zoals bodemtextuur, organisch materiaal, teeltsysteem, irrigatiesysteem en beheer beïnvloeden de invloed van natrium in irrigatiewater op de bodem. Bodems met een verhoogde SAR (groter dan 6) die meer dan 30% expansieve (smectiet) klei bevatten, vertonen waarschijnlijk minder infiltratie en korstvorming uit water. Bodems met meer dan 30% klei omvatten de meeste bodems in de klei leem, slibige klei leem texturale klassen en fijnere en sommige zandige klei leem. In Colorado komen smectietkleien veel voor in gebieden met landbouwproductie.
| Tabel 5. Gevoeligheid varieert voor gewassen tot bladletsel door zout sprinkler water. | ||||
| Na-of Cl-concentratie (mg/L), waardoor naalden letsel | ||||
| Na concentratie | <46 | 46-230 | 231-460 | >460 |
| Cl-concentratie | <175 | 175-350 | 351-700 | >700 |
| Abrikoos | Peper | Alfalfa | Suikerbieten | |
| Pruim | Aardappel | Gerst | Zonnebloem | |
| Tomaat | Maïs | Sorghum | ||
| Bladletsel wordt beïnvloed door culturele en omgevingsomstandigheden. Deze gegevens worden alleen gepresenteerd als algemene richtlijnen voor irrigatie overdag. Bron: Mass (1990) gewas zouttolerantie. In: Handboek Landbouwbeoordeling en-beheer. K. K. Tanji (ed.). ASCE, New York. PP. 262-304. | ||||
pH en Alkaliniteit
de zuurgraad of basiciteit van irrigatiewater wordt uitgedrukt als pH (< 7,0 zuur; > 7,0 basisch). Het normale pH-bereik voor irrigatiewater is van 6,5 tot 8,4. Abnormaal lage pH ‘ s zijn niet gebruikelijk in Colorado, maar kan versnelde irrigatie systeem corrosie veroorzaken waar ze voorkomen. Hoge pH ‘ s boven 8,5 worden vaak veroorzaakt door hoge concentraties bicarbonaat (HCO3–) en carbonaat (CO32–), bekend als alkaliniteit. Hoge carbonaten zorgen ervoor dat calcium-en magnesiumionen onoplosbare mineralen vormen, waardoor natrium het dominante ion in oplossing is. Zoals beschreven in de afdeling natriumgevaren, kan dit alkalisch water de invloed van hoog SAR-water op sodische bodemomstandigheden versterken. Overmatige concentraten van bicarbonaat kunnen ook problematisch zijn voor druppelirrigatie-of microspuitsystemen wanneer de opbouw van calciet of schaal zorgt voor een verminderde stroomsnelheid door openingen of stralers. In deze situaties kan correctie door het injecteren van zwavelachtige of andere zure materialen in het systeem nodig zijn.
Chloride
Chloride is een veel voorkomend ion in irrigatiewater in Colorado. Hoewel chloride in zeer geringe hoeveelheden van essentieel belang is voor planten, kan het bij hoge concentraties toxiciteit veroorzaken voor gevoelige gewassen (Tabel 6). Net als natrium veroorzaken hoge chlorideconcentraties meer problemen bij toepassing met sprinklerbesproeiing (Tabel 6). Blad branden onder sproeier van zowel natrium en chloride kan worden verminderd door ‘ s nachts irrigatie of toepassing op koele, bewolkte dagen. Druppelmonden en sleepslangen worden ook aanbevolen bij het aanbrengen van zout irrigatiewater door een sprinklerinstallatie om direct contact met bladoppervlakken te voorkomen.
| Tabel 6. Chloride classificatie van irrigatiewater. | |
| Chloride (ppm) | Effect op gewassen |
| minder dan 70 | over het algemeen veilig voor alle planten. |
| 70-140 | gevoelige planten vertonen letsel. |
| 141-350 | matig tolerante planten vertonen letsel. |
| boven 350 | kunnen ernstige problemen veroorzaken. |
| Chloridetolerantie van geselecteerde gewassen. Lijst in volgorde van toenemende tolerantie: (lage tolerantie) droge bonen, ui, wortel, sla, peper, maïs, aardappel, rupsklaver, sudangrass, courgette squash, tarwe, sorghum, suikerbiet, gerst (hoge tolerantie). Bron: Mass (1990) Gewas Zouttolerantie. Handleiding voor de beoordeling en het beheer van het zoutgehalte in de landbouw. K. K. Tanji (ed.). ASCE, New York. pp 262-304. | |
Boor
boor is een ander element dat essentieel is in kleine hoeveelheden, maar toxisch bij hogere concentraties (Tabel 7). In feite kan toxiciteit optreden op gevoelige gewassen bij concentraties van minder dan 1,0 ppm. Colorado bodems en irrigatiewater bevatten genoeg B dat extra B meststof niet nodig is in de meeste situaties. Omdat B-toxiciteit bij zulke lage concentraties kan optreden, wordt een irrigatiewateranalyse voor grondwater aanbevolen alvorens extra B toe te passen op geïrrigeerde gewassen.
| Tabel 7. Boor-gevoeligheid van geselecteerde planten in Colorado (B-concentratie, mg / L*) | ||||
| gevoelig | matig gevoelig | matig Tolerant | Tolerant | |
| 0.5-0.75 | 0.76-1.0 | 1.1-2.0 | 2.1-4.0 | 4.1-6.0 |
| Peach | Tarwe | Wortel | Sla | Alfalfa |
| Ui | Gerst | Aardappel | Kool | suikerbieten |
| Zonnebloem | Komkommer | Maïs | Tomaat | |
| Droge Bonen | Haver | |||
| Bron: Massa (1987) Zout tolerantie van planten. CRC Handbook of Plant Science in Agriculture. B. R. Cristie (ed.). CRC Press Inc. * maximaal getolereerde concentraties in bodemwater of verzadigingsextract zonder opbrengst of vegetatieve groeireducties. De maximale concentraties in het irrigatiewater zijn ongeveer gelijk aan deze waarden of iets lager. |
||||
sulfaat
het Sulfaat-ion draagt in belangrijke mate bij aan het zoutgehalte in veel irrigatiewater van Colorado. Net als bij borium, heeft sulfaat in irrigatiewater vruchtbaarheidsvoordelen, en irrigatiewater in Colorado heeft vaak genoeg sulfaat voor maximale productie voor de meeste gewassen. Uitzonderingen zijn zandvelden met <1% organisch materiaal en <10 ppm SO4-S in irrigatiewater.
stikstof
stikstof in irrigatiewater (N) is grotendeels een vruchtbaarheidsprobleem, en nitraatstikstof (NO3-N) kan een belangrijke N-bron zijn in de South Platte, San Luis Valley en delen van de rivierbekkens van Arkansas. Het nitraation komt vaak in hogere concentraties voor dan ammonium in irrigatiewater. Water hoog in N kan leiden tot kwaliteitsproblemen in gewassen zoals gerst en suikerbieten en overmatige vegetatieve groei in sommige groenten. Echter, deze problemen kunnen meestal worden overwonnen door een goede meststof en irrigatie management. Ongeacht het gewas moet nitraat worden toegevoegd aan de meststofsnelheid, vooral wanneer de concentratie hoger is dan 10 ppm NO3-N (45 ppm NO3). Tabel 3 geeft conversies van ppm naar pond per acre inch.
samenvatting
de kwaliteit van het irrigatiewater dat beschikbaar is voor landbouwers en andere irrigatiebedrijven heeft een aanzienlijke invloed op de gewassen die met succes kunnen worden geteeld, de productiviteit van deze gewassen, de waterinfiltratie en andere fysieke bodemomstandigheden. De eerste stap om te begrijpen hoe een irrigatiewaterbron een bodem-plant systeem kan beïnvloeden is om het te laten analyseren door een gerenommeerd lab. De Colorado State University Extension factsheet, het selecteren van een analytisch laboratorium 0.520 kan u helpen bij het vinden van een lab in uw omgeving die bekend is met de kwaliteit van het irrigatiewater. Aanvullende informatie over het begrijpen en beheren van zoute en sodische omstandigheden is te vinden in Colorado State University factsheets, het beheer van zoute bodems 0.503 en het beheer van Sodische bodems 0.504.