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por T. A. Bauder, R. M. Waskom, P. L. Sutherland e J. G. Davis* (10/14)
Factos Rápidos…
- o Conhecimento da qualidade da água de irrigação é fundamental para a compreensão de gestão para a produtividade a longo prazo.
- a qualidade da água de irrigação é avaliada com base no teor total de sal, sódio e toxicidades específicas de íons.
- em muitas áreas do Colorado, a qualidade da água de irrigação pode influenciar a produtividade das culturas.
Planta de milho danificada por água de aspersão salina.
os solos afetados pelo sal desenvolvem-se a partir de uma ampla gama de fatores, incluindo: tipo de solo, inclinação e drenagem do campo, tipo e manejo do sistema de irrigação, práticas de fertilizantes e adubação e outras práticas de manejo do solo e da água. No Colorado, talvez o fator mais crítico na previsão, gerenciamento e redução de solos afetados pelo sal seja a qualidade da água de irrigação que está sendo usada. Além de afetar o rendimento das culturas e as condições físicas do solo, a qualidade da água de irrigação pode afetar as necessidades de fertilidade, o desempenho e a longevidade do sistema de irrigação e como a água pode ser aplicada. Portanto, o conhecimento da qualidade da água de irrigação é fundamental para entender quais mudanças de gerenciamento são necessárias para a produtividade a longo prazo.
critérios de Qualidade Da Água De Irrigação
os cientistas do solo usam as seguintes categorias para descrever os efeitos da água de irrigação na produção agrícola e na qualidade do solo:
- Salinidade perigo – solúveis totais o teor de sal
- > Sódio perigo – proporção relativa de sódio para íons de cálcio e magnésio
- pH ácido ou básico
- Alcalinidade – carbonato e bicarbonato
- iões Específicos: cloreto, sulfato, boro, e o nitrato.
outro potencial comprometimento da qualidade da água de irrigação que pode afetar a adequação para sistemas de cultivo são patógenos microbianos.
| Quadro 1. Diretrizes gerais para o risco de salinidade da água de irrigação com base na condutividade. | |
| Limitações para o uso de | Condutividade Elétrica |
| (dS/m)* | |
| Nenhum | ≤0.75 |
| Alguns | 0.76 – 1.5 |
| Moderate1 | 1.51 – 3.00 |
| Severe2 | ≥3.00 |
| *dS/m a 25ºC = mmhos/cm1Leaching necessários na faixa mais alta.2 boa drenagem necessária e plantas sensíveis podem ter dificuldade na germinação. | |
perigo de salinidade
a diretriz de qualidade da água mais influente na produtividade das culturas é o risco de salinidade da água, medido pela condutividade elétrica (ECw). O principal efeito da alta água ECw na produtividade das culturas é a incapacidade da planta de competir com íons na solução do solo para a água (seca fisiológica). Quanto maior a CE, menos água está disponível para as plantas, embora o solo possa parecer úmido. Como as plantas só podem transpirar água “pura”, a água utilizável das plantas na solução do solo diminui drasticamente à medida que a CE aumenta.
a quantidade de água transpirada através de uma cultura está diretamente relacionada ao rendimento; portanto, a água de irrigação com alta ECw reduz o potencial de rendimento (Tabela 2). As reduções reais do rendimento de irrigar com água alta do CE variam substancialmente. Os fatores que influenciam as reduções de rendimento incluem tipo de solo, drenagem, tipo de sal, sistema de irrigação e manejo. Além dos efeitos na colheita imediata está o impacto a longo prazo do Carregamento de sal através da água de irrigação. Água com um ECw de apenas 1,15 dS/m contém aproximadamente 2.000 libras de sal para cada pé acre de água. Você pode usar fatores de conversão na Tabela 3 para fazer esse cálculo para outros níveis de água da CE.
| Quadro 2. Redução do rendimento potencial da água salina para culturas irrigadas selecionadas.1 |
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| % a redução da produção de | ||||
| Cultura | 0% | 10% | 25% | 50% |
| ECw2 | ||||
| Cevada | 5.3 | 6.7 | 8.7 | 12 |
| Trigo | 4.0 | 4.9 | 6.4 | 8.7 |
| Sugarbeet3 | 4.7 | 5.8 | 7.5 | 10 |
| Alfafa | 1.3 | 2.2 | 3.6 | 5.9 |
| Batata | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| Milho (em grão) | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| Milho (silagem) | 1.2 | 2.1 | 3.5 | 5.7 |
| Cebola | 0.8 | 1.2 | 1.8 | 2.9 |
| o Feijão Seco | 0.7 | 1.0 | 1.5 | 2.4 |
| 1Adapted de “Qualidade de Água para Irrigação.”R. S. Ayers. Jour. do Irrig. e escorra. Divisao., ASCE. Vol 103, Não. IR2, junho de 1977, p. 140. 2ecw = condutividade elétrica da água de irrigação em dS/m a 25oC. 3sensível durante a germinação. ECw não deve exceder 3 dS / m para beterrabas de jardim e sugarbeets. |
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outros termos que os laboratórios e fontes de literatura usam para relatar o risco de salinidade são: sais, salinidade, condutividade elétrica (ECw) ou sólidos dissolvidos totais (TDS). Esses termos são todos comparáveis e todos quantificam a quantidade de “sais” dissolvidos (ou íons, partículas carregadas) em uma amostra de água. No entanto, TDS é uma medição direta de íons dissolvidos e EC é uma medição indireta de íons por um eletrodo.
embora as pessoas frequentemente confundam o termo “salinidade” com sal de mesa comum ou cloreto de sódio (NaCl), a CE mede a salinidade de todos os íons dissolvidos em uma amostra. Isso inclui íons carregados negativamente (por exemplo, Cl–, NO–3) e íons carregados positivamente (por exemplo., Ca++, Na+). Outra fonte comum de confusão é a variedade de sistemas unitários usados com ECw. A unidade preferencial é deciSiemens por metro (dS/m), no entanto millimhos por centímetro (mmho/cm) e micromhos por centímetro (µmho/cm) ainda são usados com freqüência. As conversões para ajudá-lo a mudar entre sistemas unitários são fornecidas na Tabela 3.
| Quadro 3. Fatores de conversão para relatórios laboratoriais de qualidade da água de irrigação. | |||
| Componente | Converter-se | Multiplicar Por | Para Obter |
| Água de nutrientes ou TDS | mg/L | 1.0 | ppm |
| Da salinidade da água de perigo | 1 dS/m | 1.0 | 1 mmho/cm |
| da salinidade da Água de perigo | 1 mmho/cm | 1,000 | 1 µmho/cm |
| da salinidade da Água de perigo | ECw (dS/m) CE <5 dS/m |
640 | TDS (mg/L) |
| da salinidade da Água de perigo | ECw (dS/m) CE >5 dS/m |
800 | TDS (mg/L) |
| Água NO3, SO4-S,B aplicadas | ppm | 0.23 | libras por acre polegadas de água |
| a água de Irrigação | acre polegadas | 27,150 | de galões de água |
Definições |
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| Abbrev. | Significado |
| mg/L | miligramas por litro |
| meq/L | miliequivalentes por litro |
| ppm | partes por milhão |
| dS/m | deciSiemens por metro |
| µS/cm | microSiemens por centímetro |
| mmho/cm | millimhos por centímetro |
| TDS | total de sólidos dissolvidos |
De Sódio Perigo
Infiltração/Permeabilidade Problemas
Embora o crescimento das plantas é limitado principalmente pelo nível de salinidade (ECw) da água de irrigação, a aplicação de água com desequilíbrio de sódio pode reduzir ainda mais o rendimento sob certas condições de textura do solo. Reduções na infiltração de água podem ocorrer quando a água de irrigação contém alto teor de sódio em relação ao conteúdo de cálcio e magnésio. Essa condição, denominada “sodicidade”, resulta do acúmulo excessivo de sódio no solo. A água sódica não é a mesma que a água salina. A sodicidade causa inchaço e dispersão das argilas do solo, crostas na superfície e entupimento dos poros. Essa condição degradada da estrutura do solo, por sua vez, obstrui a infiltração e pode aumentar o escoamento. A sodicidade causa uma diminuição no movimento descendente da água para dentro e através do solo, e o crescimento ativo das raízes das plantas pode não obter água adequada, apesar do acúmulo de água na superfície do solo após a irrigação.
a medida mais comum para avaliar a sodicidade na água e no solo é chamada de razão de adsorção de sódio (SAR). O SAR define sodicidade em termos da concentração relativa de sódio (Na) em comparação com a soma de cálcio (Ca) e magnésio (Mg) íons em uma amostra. O SAR avalia o potencial de problemas de infiltração devido a um desequilíbrio de sódio na água de irrigação. O SAR é matematicamente escrito abaixo, onde Na, Ca e Mg são as concentrações desses íons em miliequivalentes por litro (meq/L). As concentrações desses íons em amostras de água são normalmente fornecidas em miligramas por litro (mg/L). Para converter Na, Ca e Mg de mg / L em meq / L, você deve dividir a concentração por 22,9, 20 e 12,15, respectivamente.
para a maioria das Águas de irrigação encontradas no Colorado, a fórmula SAR padrão fornecida acima é adequada para expressar o risco potencial de sódio. No entanto, para água de irrigação com alto teor de bicarbonato (HCO3), um SAR “ajustado” (SARADJ) pode ser calculado. Nesse caso, a quantidade de cálcio é ajustada para a alcalinidade da água, é recomendada no lugar do SAR padrão (consulte a seção pH e alcalinidade abaixo). Seu laboratório pode calcular um SAR ajustado em situações em que o HCO3 é maior que 200 mg/L ou o pH é maior que 8,5.
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meq/L = mg/L, dividido pelo peso atômico do íon dividido pela carga iônica (Na+=23.0 mg/meq, Ca++=20.0 mg/meq, Mg++=12.15 mg/meq) |
O potencial de infiltração no solo e permeabilidade problemas criados a partir de aplicações de água de irrigação com alta “sodicity” não pode ser adequadamente avaliada na base da RAEM sozinho. Isso ocorre porque o potencial de inchaço da água de baixa salinidade (ECw) é maior do que as águas de alta ECw com o mesmo teor de sódio (Tabela 4). Portanto, uma avaliação mais precisa do risco de infiltração/permeabilidade requer o uso da condutividade elétrica (ECw) junto com o SAR.
| Quadro 4. Diretrizes para avaliação do risco de sódio da água de irrigação com base em SAR e ECw2. | ||
| Potencial de Infiltração de Água, o Problema | ||
| Irrigationwater SAR | Improvável | Provável |
| —-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 de R. S. Ayers e D. W. Westcot. 1994. Qualidade da água para agricultura, irrigação e drenagem papel 29, rev. 1, Organização das Nações Unidas para alimentação e Agricultura, Roma. | ||
muitos fatores, incluindo textura do solo, matéria orgânica, sistema de cultivo, sistema de irrigação e manejo afetam como o sódio na água de irrigação afeta os solos. Os solos com maior probabilidade de apresentar infiltração reduzida e crostas de água com SAR elevado (maior que 6) são aqueles que contêm mais de 30% de argila expansiva (esmectita). Os solos contendo mais de 30% de argila incluem a maioria dos solos nas classes texturais argilosas, argilosas siltosas e argilosas mais finas e algumas argilosas arenosas. No Colorado, as argilas de esmectita são comuns em áreas com produção agrícola.
| Quadro 5. A suscetibilidade varia para as culturas a lesões foliares de água de aspersão salina. | ||||
| Na ou Cl concentração (mg/L) causar lesão foliar | ||||
| Na concentração | <46 | 46-230 | 231-460 | >460 |
| a concentração de Cl | <175 | 175-350 | 351-700 | >700 |
| Damasco | Pimenta | Alfafa | Beterraba | |
| Ameixa | Batata | Cevada | Girassol | |
| Tomate | Milho | sorgo | ||
| a lesão Foliar é influenciada pelas condições culturais e ambientais. Esses dados são apresentados apenas como diretrizes gerais para irrigação Diurna. Fonte: massa (1990) tolerância ao sal da cultura. In: Manual de Avaliação e Gestão Agrícola. K. K. Tanji (ed.). ASCE, Nova Iorque. pp. 262-304. | ||||
pH e alcalinidade
a acidez ou basicidade da água de irrigação é expressa como pH (< 7,0 ácido; > 7,0 básico). A faixa de pH normal para a água de irrigação é de 6,5 a 8,4. Os pH anormalmente baixos não são comuns no Colorado, mas podem causar corrosão acelerada do sistema de irrigação onde ocorrem. Os pH altos acima de 8,5 são frequentemente causados por altas concentrações de bicarbonato (HCO3–) e carbonato (CO32–), conhecidas como alcalinidade. Os carbonatos elevados fazem com que os íons de cálcio e magnésio formem minerais insolúveis, deixando o sódio como o íon dominante na solução. Conforme descrito na seção de risco de sódio, essa água alcalina pode intensificar o impacto da água SAR alta nas condições Sódicas do solo. Concentrados excessivos de bicarbonato também podem ser problemáticos para sistemas de irrigação por gotejamento ou micro-spray quando calcita ou acumulação de escala causa taxas de fluxo reduzidas através de orifícios ou emissores. Nessas situações, a correção pela injeção de materiais sulfúricos ou outros ácidos no sistema pode ser necessária.
Cloreto
o cloreto é um íon comum nas águas de irrigação do Colorado. Embora o cloreto seja essencial para as plantas em quantidades muito baixas, pode causar toxicidade para culturas sensíveis em altas concentrações (Tabela 6). Como o sódio, altas concentrações de cloreto causam mais problemas quando aplicadas com irrigação por aspersão (Tabela 6). A queimadura da folha sob o sistema de extinção de incêndios do sódio e do cloreto pode ser reduzida pela irrigação da noite ou pela aplicação em dias frescos, nebulosos. Bocais soltos e mangueiras de arrasto também são recomendados ao aplicar qualquer água de irrigação salina através de um sistema de aspersão para evitar o contato direto com as superfícies das folhas.
| Quadro 6. Classificação de cloreto de água de irrigação. | |
| Cloreto (ppm) | Efeito em Culturas |
| Abaixo de 70 | Geralmente seguro para todas as plantas. |
| 70-140 | plantas sensíveis mostram lesões. |
| 141-350 | plantas moderadamente tolerantes apresentam lesões. |
| acima de 350 | pode causar problemas graves. |
| tolerância ao cloreto de culturas selecionadas. Listagem por ordem crescente de tolerância: (baixa tolerância) feijão seco, cebola, cenoura, alface, pimenta, milho, batata, alfafa, sudangrass, abóbora de abobrinha, trigo, sorgo, beterraba sacarina, cevada (alta tolerância). Fonte: Massa (1990) Tolerância Ao Sal Da Cultura. Manual de Avaliação e gestão da salinidade agrícola. K. K. Tanji (ed.). ASCE, Nova Iorque. pp 262-304. | |
Boro
o boro é outro elemento essencial em quantidades baixas, mas tóxico em concentrações mais altas (Tabela 7). Na verdade, a toxicidade pode ocorrer em culturas sensíveis em concentrações inferiores a 1,0 ppm. Os solos do Colorado e as águas de irrigação contêm B suficiente para que o fertilizante B adicional não seja necessário na maioria das situações. Como a toxicidade B pode ocorrer em concentrações tão baixas, é aconselhável uma análise da água de irrigação para a água subterrânea antes de aplicar B adicional às culturas irrigadas.
| Quadro 7. Boro sensibilidade dos selecionados Colorado plantas (B concentração, em mg/ L*) | ||||
| Sensível | Moderadamente Sensível | Moderadamente Tolerante | Tolerante | |
| 0.5-0.75 | 0.76-1.0 | 1.1-2.0 | 2.1-4.0 | 4.1-6.0 |
| Pêssego | Trigo | Cenoura | Alfaces | Alfafa |
| Cebola | Cevada | Batata | Repolho | Açúcar de beterraba |
| Girassol | Pepino | Milho | Tomate | |
| Feijão Seco | Aveia | |||
| Fonte: Massa (1987) de Sal tolerância das plantas. Manual CRC de Ciência vegetal na agricultura. B. R. Cristie (ed.). CRC Press Inc. *concentrações máximas toleradas em água do solo ou extrato de saturação sem reduções de rendimento ou crescimento vegetativo. As concentrações máximas na água de irrigação são aproximadamente iguais a esses valores ou um pouco menores. |
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sulfato
o íon sulfato é um dos principais contribuintes para a salinidade em muitas das Águas de irrigação do Colorado. Tal como acontece com o boro, o sulfato na água de irrigação tem benefícios de fertilidade, e a água de irrigação no Colorado geralmente tem sulfato suficiente para a produção máxima para a maioria das culturas. Exceções são campos arenosos com <1% de matéria orgânica e <10 ppm de SO4-S em água de irrigação.
nitrogênio
o nitrogênio na água de irrigação (N) é em grande parte uma questão de fertilidade, e nitrato-nitrogênio (NO3-N) pode ser uma fonte significativa de N no South Platte, Vale de San Luis e partes das bacias do Rio Arkansas. O íon nitrato geralmente ocorre em concentrações mais altas do que o amônio na água de irrigação. Águas altas em N podem causar problemas de qualidade em culturas como cevada e beterraba sacarina e crescimento vegetativo excessivo em alguns vegetais. No entanto, esses problemas geralmente podem ser superados por um bom manejo de fertilizantes e irrigação. Independentemente da cultura, o nitrato deve ser creditado em direção à taxa de fertilizante, especialmente quando a concentração excede 10 ppm NO3-N (45 ppm NO3). A tabela 3 fornece conversões de ppm para libras por polegada de acre.
Resumo
A qualidade da água de irrigação, os agricultores e outros irrigadores tem um impacto considerável sobre o que a planta pode ser cultivada com êxito, a produtividade dessas plantas, e a infiltração de água e outras condições físicas dos solos. O primeiro passo para entender como uma fonte de água de irrigação pode afetar um sistema solo-planta é analisá-la por um laboratório respeitável. O Colorado State University Extension factsheet, selecionando um laboratório analítico 0.520 pode ajudá-lo a localizar um laboratório em sua área que esteja familiarizado com a qualidade da água de irrigação. Informações adicionais sobre compreensão e gerenciamento de condições Salinas e Sódicas são encontradas em planilhas da Colorado State University, Gerenciando solos salinos 0,503 e gerenciando solos sódicos 0,504.