wydrukuj ten arkusz informacyjny
T. A. Bauder, R. M. Waskom, P. L. Sutherland i J. G. Davis* (10/14)
szybkie fakty…
- znajomość jakości wody do nawadniania ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia zarządzania długoterminową produktywnością.
- Jakość Wody Do Nawadniania oceniana jest na podstawie całkowitej zawartości soli, sodu i specyficznej toksyczności jonów.
- w wielu obszarach Kolorado jakość wody do nawadniania może wpływać na wydajność upraw.
roślina kukurydziana uszkodzona przez zasoloną wodę zraszającą.
gleby dotknięte solą rozwijają się na podstawie wielu czynników, w tym: rodzaju gleby, nachylenia pola i odwadniania, rodzaju systemu nawadniającego i zarządzania, nawozów i upraw oraz innych praktyk gospodarowania glebą i wodą. W Kolorado, być może najbardziej krytycznym czynnikiem w przewidywaniu, zarządzaniu i zmniejszaniu gleb dotkniętych solą jest jakość używanej wody do nawadniania. Oprócz wpływu na wydajność upraw i warunki fizyczne gleby, jakość wody do nawadniania może wpływać na potrzeby żyzności, wydajność systemu nawadniania i długowieczność oraz sposób stosowania wody. Dlatego znajomość jakości wody do nawadniania ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jakie zmiany w zarządzaniu są niezbędne dla długoterminowej wydajności.
kryteria jakości wody do nawadniania
Gleboznawcy stosują następujące kategorie do opisu wpływu wody do nawadniania na produkcję roślin i jakość gleby:
- zagrożenie zasoleniem – całkowita zawartość soli rozpuszczalnej
- zagrożenie sodowe – względna proporcja sodu do jonów wapnia i magnezu
- pH – kwasowe lub zasadowe
- zasadowość – węglan i wodorowęglan
- specyficzne jony: chlorek, siarczan, bor i azotan.
kolejnym potencjalnym zaburzeniem jakości wody do nawadniania, które może mieć wpływ na przydatność do systemów uprawy, są drobnoustroje.
| Tabela 1. Ogólne wytyczne dotyczące zagrożenia zasoleniem wody nawadniającej w oparciu o przewodność. | |
| ograniczenia użytkowania | Przewodność elektryczna |
| (dS / m)* | |
| brak | ≤0.75 |
| niektóre | 0.76 – 1.5 |
| Moderate1 | 1.51 – 3.00 |
| Severe2 | ≥3.00 |
| *dS / m przy 25ºC = mmhos / cm1wymaganie wymagane w wyższym zakresie.2dobry drenaż potrzebne i wrażliwe rośliny mogą mieć trudności w kiełkowaniu. | |
Zagrożenie zasoleniem
najbardziej wpływową wytyczną dotyczącą jakości wody w zakresie wydajności upraw jest zagrożenie zasoleniem wody mierzone przewodnością elektryczną (ECw). Podstawowym wpływem wysokiej wody ECw na wydajność upraw jest niezdolność rośliny do konkurowania z jonami w roztworze glebowym o wodę (susza fizjologiczna). Im wyższe EC, tym mniej wody jest dostępne dla roślin, nawet jeśli gleba może wydawać się mokra. Ponieważ rośliny mogą przenosić tylko” czystą ” wodę, użyteczna woda roślinna w roztworze glebowym dramatycznie zmniejsza się wraz ze wzrostem EC.
Ilość wody dostarczanej przez uprawę jest bezpośrednio związana z plonami; dlatego woda nawadniająca o wysokiej EKW zmniejsza potencjał plonów (Tabela 2). Rzeczywista redukcja plonów w wyniku nawadniania wodą o wysokiej zawartości we znacznie się różni. Czynniki wpływające na zmniejszenie plonów obejmują rodzaj gleby, drenaż, rodzaj soli, system nawadniania i zarządzanie. Poza wpływem na bezpośrednie plony jest długoterminowy wpływ załadunku soli przez wodę nawadniającą. Woda o ECw tylko 1.15 dS / M zawiera około 2,000 funtów soli na każdy akr stopy wody. Można użyć współczynników przeliczeniowych w tabeli 3, aby obliczyć dla innych poziomów EC wody.
| Tabela 2. Potencjalna redukcja plonów z wody zasolonej dla wybranych upraw nawadnianych.1 |
||||
| % redukcja plonów | ||||
| uprawa | 0% | 10% | 25% | 50% |
| ECw2 | ||||
| jęczmień | 5.3 | 6.7 | 8.7 | 12 |
| pszenica | 4.0 | 4.9 | 6.4 | 8.7 |
| Sugarbeet3 | 4.7 | 5.8 | 7.5 | 10 |
| Lucerna | 1.3 | 2.2 | 3.6 | 5.9 |
| ziemniak | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| kukurydza (ziarno) | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| kukurydza (Kiszonka) | 1.2 | 2.1 | 3.5 | 5.7 |
| cebula | 0.8 | 1.2 | 1.8 | 2.9 |
| sucha fasola | 0.7 | 1.0 | 1.5 | 2.4 |
| 1adaptowane z „jakość wody do nawadniania.”R. S. Ayers. Jour. Irrig. i drenaż. Div., ASCE. Vol.103, No. IR2, czerwiec 1977, s. 140. 2ECw = Przewodność elektryczna wody nawadniającej w dS/m w temperaturze 25oC. 3czuły podczas kiełkowania. ECw nie powinno przekraczać 3 dS/m dla buraków ogrodowych i buraków cukrowych. |
||||
inne terminy używane przez laboratoria i źródła literatury do zgłaszania zagrożenia zasoleniem to: sole, zasolenie, Przewodność elektryczna (ECw) lub całkowite rozpuszczone ciała stałe (TDS). Wszystkie te terminy są porównywalne i wszystkie określają ilościowo ilość rozpuszczonych „soli” (lub jonów, naładowanych cząstek) w próbce wody. Jednak TDS jest bezpośrednim pomiarem jonów rozpuszczonych, a EC jest pośrednim pomiarem jonów za pomocą elektrody.
chociaż ludzie często mylą termin „zasolenie” ze zwykłą solą kuchenną lub chlorkiem sodu (NaCl), EC mierzy zasolenie ze wszystkich jonów rozpuszczonych w próbce. Obejmuje to ujemnie naładowane jony (np. Cl -, NO-3) i dodatnio naładowane jony (np., Ca++, Na+). Innym częstym źródłem nieporozumień jest różnorodność systemów jednostek używanych w ECw. Preferowaną jednostką jest decymens na metr (dS / m), jednak nadal często stosuje się milimhos na centymetr (mmho/cm) i mikromhos na centymetr (µmho/cm). Konwersje ułatwiające zmianę między systemami jednostek podano w tabeli 3.
| Tabela 3. Współczynniki przeliczeniowe dla raportów Laboratorium Jakości Wody nawadniającej. | |||
| Składnik | aby przekonwertować | pomnożyć przez | aby uzyskać |
| składniki odżywcze wody lub TDS | mg / L | 1.0 | ppm |
| zagrożenie zasoleniem wody | 1 dS / m | 1.0 | 1 mmho / cm |
| zagrożenie zasoleniem wody | 1 mmho / cm | 1,000 | 1 µmho / cm |
| zagrożenie zasoleniem wody | ECw (dS / m) dla EC <5 DS/m |
640 | TDS (mg / L) |
| zagrożenie zasoleniem wody | ECw (dS / m) dla EC >5 dS / m |
800 | TDS (mg / L) |
| woda No3n, SO4-S, B | ppm | 0.23 | |
| nawadnianie wody | 27,150 | galony wody | |
definicje |
|
| Abbrev. | Znaczenie |
| mg/l | miligramów na litr |
| meq / L | milirównoważniki na litr |
| ppm | części na milion |
| dS / m | |
| µS / cm | mikrosiemeny na centymetr |
| mmho / cm | milimetrów na centymetr |
| TDS | |
Zagrożenie sodowe
problemy z infiltracją/przepuszczalnością
chociaż wzrost roślin jest przede wszystkim Ograniczony poziomem zasolenia (ECw) wody nawadniającej, stosowanie wody z nierównowagą sodu może dodatkowo zmniejszyć plon w pewnych warunkach tekstury gleby. Zmniejszenie infiltracji wody może wystąpić, gdy woda do nawadniania zawiera wysoką zawartość sodu w stosunku do zawartości wapnia i magnezu. Stan ten, określany jako „sodowość”, wynika z nadmiernej akumulacji sodu w glebie. Woda sodowa to nie to samo, co woda Solana. Sodowość powoduje pęcznienie i dyspersję glin glebowych, powierzchniowe strupowanie i zatykanie porów. Ten stan zdegradowanej struktury gleby z kolei utrudnia infiltrację i może zwiększyć Spływ. Sodowość powoduje spadek przepływu wody w dół do gleby i przez glebę, a aktywnie rosnące korzenie roślin mogą nie uzyskać odpowiedniej wody, pomimo gromadzenia się wody na powierzchni gleby po nawadnianiu.
najczęstszą miarą oceny sodowości w wodzie i glebie jest współczynnik Adsorpcji sodu (SAR). SAR definiuje sodowość pod względem względnego stężenia sodu (Na) w porównaniu do sumy jonów wapnia (Ca) i magnezu (Mg) w próbce. SAR ocenia potencjalne problemy z infiltracją z powodu braku równowagi sodu w wodzie nawadniającej. SAR jest matematycznie napisane poniżej, gdzie Na, Ca i Mg są stężenia tych jonów w miliekwiwalentach na litr (meq/L). Stężenia tych jonów w próbkach wody są zwykle podawane w miligramach na litr (mg / L). Aby przekształcić Na, Ca i Mg z mg / l na meq / L, należy podzielić stężenie odpowiednio przez 22,9, 20 i 12,15.
w przypadku większości wód nawadniających spotykanych w Kolorado standardowa formuła SAR podana powyżej jest odpowiednia do wyrażenia potencjalnego zagrożenia sodowego. Jednak w przypadku wody nawadniającej o wysokiej zawartości wodorowęglanu (HCO3) można obliczyć” skorygowany ” SAR (SARADJ). W takim przypadku ilość wapnia jest dostosowywana do zasadowości wody, zaleca się zamiast standardowego SAR (patrz sekcja pH i zasadowość poniżej). Laboratorium może obliczyć skorygowany współczynnik SAR w sytuacjach, gdy HCO3 jest większy niż 200 mg/L lub pH jest większe niż 8,5.
 |
meq/L = mg/l podzielone przez masę atomową jonu podzielonego przez ładunek jonowy (Na+ = 23,0 mg / meq, Ca++ = 20,0 mg / meq, Mg++=12,15 mg / meq) |
potencjalne problemy z infiltracją i przepuszczalnością gleby wynikające z zastosowania wody nawadniającej o wysokiej „sodowości” nie mogą być odpowiednio ocenione na podstawie samego SAR. Wynika to z faktu, że potencjał pęcznienia wody o niskim zasoleniu (ECw) jest większy niż wody o wysokim zasoleniu przy tej samej zawartości sodu (Tabela 4). Dlatego dokładniejsza ocena zagrożenia infiltracją / przepuszczalnością wymaga zastosowania przewodności elektrycznej (ECw) wraz z SAR.
| Tabela 4. Wytyczne dotyczące oceny zagrożenia sodowego wody nawadniającej na podstawie SAR i ECw2. | ||
| potencjalne problemy z infiltracją wody | ||
| mało prawdopodobne | prawdopodobne | |
| —-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 |
| 2modyfikowany przez R. S. Ayersa i D. W. Westcota. 1994. Jakość wody dla rolnictwa, nawadniania i odwadniania Referat 29, rev. 1, Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. wyżywienia i Rolnictwa, Rzym. | ||
wiele czynników, w tym Tekstura gleby, materia organiczna, system uprawy, system nawadniania i zarządzanie wpływają na wpływ sodu w wodzie nawadniającej na gleby. Gleby najbardziej narażone na zmniejszoną infiltrację i powstawanie skorupek z wody o podwyższonym SAR (większym niż 6) to gleby zawierające ponad 30% ekspansywnej (smektytowej) gliny. Gleby zawierające więcej niż 30% gliny obejmują większość gleb w klasach gliniasto-gliniastych i gliniasto-gliniastych oraz drobniejsze i niektóre piaszczyste. W Kolorado glinki smektytowe są powszechne na obszarach o produkcji rolnej.
| Tabela 5. Zakres podatności upraw na uszkodzenia dolistne spowodowane wodą zraszającą z soli fizjologicznej. | ||||
| stężenie Na lub CL (mg/L) powodujące uszkodzenie liści | ||||
| stężenie Na | <46 | 46-230 | 231-460 | >460 |
| stężenie Cl | <175 | 175-350 | 351-700 | >700 |
| Morela | pieprz | Lucerna | Buraki cukrowe | |
| śliwka | ziemniak | jęczmień | Słonecznik | |
| pomidor | kukurydza | Sorgo | ||
| na uszkodzenie liści mają wpływ warunki kulturowe i środowiskowe. Dane te są przedstawione tylko jako ogólne wytyczne dotyczące nawadniania w ciągu dnia. Źródło: Msza (1990) tolerancja soli uprawnej. W: Podręcznik oceny i Zarządzania w rolnictwie. K. K. Tanji (ed.). ASCE, Nowy Jork. 262-304 | ||||
pH i zasadowość
kwasowość lub zasadowość wody do nawadniania wyraża się jako pH (< 7,0 kwaśny; > 7,0 zasadowy). Normalny zakres pH dla wody nawadniającej wynosi od 6,5 do 8,4. Nienormalnie niskie pH nie są powszechne w Kolorado, ale mogą powodować przyspieszoną korozję systemu nawadniania, gdzie występują. Wysokie pH powyżej 8,5 są często spowodowane przez wysokie stężenia wodorowęglanów (HCO3 -) i węglanów (co32 -), znane jako zasadowość. Wysokie węglany powodują, że jony wapnia i magnezu tworzą nierozpuszczalne minerały, pozostawiając sód jako dominujący jon w roztworze. Jak opisano w sekcji zagrożenia sodowego, ta woda alkaliczna może nasilać wpływ wysokiej wody SAR na warunki glebowe sodowe. Nadmierne koncentraty wodorowęglanowe mogą być również problematyczne w przypadku systemów nawadniania kroplowego lub mikropryskowego, gdy kalcyt lub kamień gromadzą się, powodując zmniejszenie natężenia przepływu przez otwory lub emitery. W takich sytuacjach może być wymagana korekta poprzez wstrzyknięcie do układu siarkowego lub innych kwaśnych materiałów.
chlorek
chlorek jest powszechnym Jonem w wodach irygacyjnych Kolorado. Chociaż chlorek jest niezbędny dla roślin w bardzo małych ilościach, może powodować toksyczność dla wrażliwych upraw w wysokich stężeniach (Tabela 6). Podobnie jak sód, wysokie stężenia chlorków powodują więcej problemów przy stosowaniu zraszaczy (Tabela 6). Spalanie liści pod zraszaczem zarówno sodu, jak i chlorku można zmniejszyć przez nawadnianie w nocy lub stosowanie w chłodne, pochmurne dni. Dysze zrzutowe i węże przeciągające są również zalecane podczas stosowania soli fizjologicznej wody do nawadniania przez system zraszający, aby uniknąć bezpośredniego kontaktu z powierzchniami liści.
| Tabela 6. Klasyfikacja chlorkowa wody nawadniającej. | |
| chlorek (ppm) | wpływ na uprawy |
| poniżej 70 | ogólnie bezpieczny dla wszystkich roślin. |
| 70-140 | wrażliwe rośliny wykazują obrażenia. |
| 141-350 | umiarkowanie tolerancyjne rośliny wykazują obrażenia. |
| powyżej 350 | może powodować poważne problemy. |
| tolerancja Chlorkowa wybranych upraw. Lista w kolejności rosnącej tolerancji: (niska tolerancja) sucha fasola, cebula, marchew, sałata, pieprz, kukurydza, ziemniak, Lucerna, sudangrass, cukinia squash, pszenica, sorgo, burak cukrowy, jęczmień (wysoka tolerancja). Źródło: Msza (1990) Tolerancja Soli Uprawnej. Podręcznik oceny i zarządzania zasoleniem rolniczym. K. K. Tanji (ed.). ASCE, Nowy Jork. 262-304 | |
Bor
Bor jest kolejnym pierwiastkiem, który jest niezbędny w małych ilościach, ale toksyczny w wyższych stężeniach (Tabela 7). W rzeczywistości toksyczność może wystąpić na wrażliwych uprawach w stężeniach mniejszych niż 1,0 ppm. Gleby Kolorado i wody nawadniające zawierają wystarczająco dużo B, że dodatkowy nawóz B nie jest wymagany w większości sytuacji. Ponieważ toksyczność B może wystąpić przy tak niskich stężeniach, zaleca się przeprowadzenie analizy wody do nawadniania dla wód gruntowych przed zastosowaniem dodatkowego B do nawadnianych upraw.
| Tabela 7. Czułość boru wybranych roślin Colorado (stężenie B, mg / L*) | ||||
| wrażliwa | umiarkowanie wrażliwa | umiarkowanie tolerancyjna | tolerancyjna | |
| 0.5-0.75 | 0.76-1.0 | 1.1-2.0 | 2.1-4.0 | 4.1-6.0 |
| brzoskwinia | pszenica | marchew | sałata | Lucerna |
| cebula | jęczmień | ziemniak | kapusta | buraki cukrowe |
| Słonecznik | ogórek | kukurydza | pomidor | |
| sucha fasola | owies Zwyczajny | |||
| źródło: Msza (1987) tolerancja soli roślin. CRC Handbook of Plant Science in Agriculture. B. R. Cristie (ed.). CRC Press Sp. z o. o. *maksymalne stężenia tolerowane w wodzie glebowej lub ekstrakcie nasyconym bez plonu lub ograniczenia wzrostu wegetatywnego. Maksymalne stężenia w wodzie nawadniającej są w przybliżeniu równe tym wartościom lub nieco mniejsze. |
||||
siarczan
jon siarczanowy jest głównym czynnikiem zasolenia w wielu wodach irygacyjnych Kolorado. Podobnie jak w przypadku boru, siarczan w wodzie do nawadniania ma korzyści płodności, a woda do nawadniania w Kolorado często ma wystarczającą ilość siarczanu do maksymalnej produkcji dla większości upraw. Wyjątkiem są piaszczyste pola z < 1 procent materii organicznej i < 10 ppm SO4-S w wodzie nawadniającej.
azot
azot w wodzie nawadniającej (N) jest w dużej mierze problemem płodności, a azotan-azot (NO3-N) może być znaczącym źródłem N w South Platte, Dolinie San Luis I części dorzeczy rzeki Arkansas. Jon azotanowy często występuje w wyższych stężeniach niż Amon w wodzie do nawadniania. Wody o wysokiej zawartości N mogą powodować problemy z jakością w uprawach takich jak jęczmień i buraki cukrowe oraz nadmierny wzrost wegetatywny w niektórych warzywach. Jednak problemy te można zazwyczaj przezwyciężyć poprzez dobre zarządzanie nawozami i nawadnianiem. Niezależnie od uprawy, azotany powinny być przypisane do szybkości nawozu, zwłaszcza gdy stężenie przekracza 10 ppm NO3-N (45 ppm NO3). Tabela 3 zawiera konwersje z ppm do funtów na akr cala.
podsumowanie
jakość wody do nawadniania dostępna dla rolników i innych urządzeń nawadniających ma znaczny wpływ na to, jakie rośliny mogą być skutecznie uprawiane, wydajność tych roślin oraz infiltrację wody i inne warunki fizyczne gleby. Pierwszym krokiem w zrozumieniu, w jaki sposób źródło wody nawadniającej może wpływać na system glebowo-roślinny, jest poddanie go analizie przez renomowane laboratorium. Arkusz informacyjny Colorado State University Extension, wybór Laboratorium Analitycznego 0.520 może pomóc w zlokalizowaniu laboratorium w Twojej okolicy, które jest znane z jakości wody do nawadniania. Dodatkowe informacje na temat zrozumienia i zarządzania w Warunkach solankowych i sodowych można znaleźć w arkuszach informacyjnych Colorado State University, Zarządzanie glebami solankowymi 0,503 i zarządzanie glebami sodowymi 0,504.