Skriv ut detta faktablad
av ta Bauder, RM Waskom, PL Sutherland och jg Davis* (10/14)
Snabba fakta…
- kunskap om bevattningsvattenkvalitet är avgörande för att förstå hantering för långsiktig produktivitet.
- Bevattningsvattenkvaliteten utvärderas baserat på total salthalt, natrium och specifika jontoxiciteter.
- i många områden i Colorado kan bevattningsvattenkvaliteten påverka grödans produktivitet.
Corn växt skadad av saltlösning sprinkler vatten.
Saltpåverkade jordar utvecklas från ett brett spektrum av faktorer, inklusive: jordtyp, fälthöjd och dränering, typ och hantering av bevattningssystem, gödningsmedel och gödningsmetoder och andra mark-och vattenhanteringsmetoder. I Colorado är kanske den mest kritiska faktorn för att förutsäga, hantera och minska saltpåverkade jordar kvaliteten på bevattningsvatten som används. Förutom att påverka avkastningen och markens fysiska förhållanden kan bevattningsvattenkvaliteten påverka fertilitetsbehovet, bevattningssystemets prestanda och livslängd och hur vattnet kan appliceras. Därför är kunskap om bevattningsvattenkvalitet avgörande för att förstå vilka ledningsförändringar som är nödvändiga för långsiktig produktivitet.
kriterier för Bevattningsvattenkvalitet
jordforskare använder följande kategorier för att beskriva bevattningsvatteneffekter på växtproduktion och markkvalitet:
- salthaltsrisk – totalt lösligt saltinnehåll
- Natriumrisk – relativ andel natrium till kalcium – och magnesiumjoner
- pH – syra eller basisk
- alkalinitet-karbonat och bikarbonat
- specifika joner: klorid, sulfat, bor och nitrat.
en annan potentiell försämring av bevattningsvattenkvaliteten som kan påverka lämpligheten för beskärningssystem är mikrobiella patogener.
| Tabell 1. Allmänna riktlinjer för salthaltsrisk för bevattningsvatten baserat på konduktivitet. | |
| begränsningar för användning | elektrisk ledningsförmåga |
| (dS / m)* | |
| ingen | ≤0.75 |
| några | 0.76 – 1.5 |
| Moderata1 | 1.51 – 3.00 |
| Severe2 | ≥3.00 |
| *dS / m vid 25 OCCCC = mmhos / cm1läkning krävs vid högre intervall.2bra dränering behövs och känsliga växter kan ha svårt vid groning. | |
Salthaltsrisk
den mest inflytelserika vattenkvalitetsriktlinjen för grödans produktivitet är vattnets salthaltsrisk mätt med elektrisk ledningsförmåga (ECw). Den primära effekten av högt ECw-vatten på grödans produktivitet är växtens oförmåga att konkurrera med joner i jordlösningen för vatten (fysiologisk torka). Ju högre EG, desto mindre vatten är tillgängligt för växter, även om jorden kan verka våt. Eftersom växter bara kan transpirera ”rent” vatten minskar användbart växtvatten i jordlösningen dramatiskt när EG ökar.
mängden vatten som framkommit genom en gröda är direkt relaterad till avkastning; därför minskar bevattningsvatten med hög ECw avkastningspotential (Tabell 2). Faktiska avkastningsminskningar från bevattning med högt EG-vatten varierar väsentligt. Faktorer som påverkar avkastningsminskningar inkluderar jordtyp, dränering, salttyp, bevattningssystem och hantering. Utöver effekter på den omedelbara grödan är den långsiktiga effekten av saltbelastning genom bevattningsvattnet. Vatten med en ECw på endast 1,15 dS/M innehåller cirka 2000 pund salt för varje tunnland vatten. Du kan använda omvandlingsfaktorer i tabell 3 för att göra denna beräkning för andra vatten EG-nivåer.
| Tabell 2. Potentiell avkastningsreduktion från saltvatten för utvalda bevattnade grödor.1 |
||||
| % avkastningsminskning | ||||
| beskära | 0% | 10% | 25% | 50% |
| ECw2 | ||||
| korn | 5.3 | 6.7 | 8.7 | 12 |
| vete | 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 |
| potatis | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| majs (spannmål) | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| majs (ensilage) | 1.2 | 2.1 | 3.5 | 5.7 |
| lök | 0.8 | 1.2 | 1.8 | 2.9 |
| torra bönor | 0.7 | 1.0 | 1.5 | 2.4 |
| 1anpassad från ” vattenkvalitet för bevattning.”R. S. Ayers. Jour. från Irrig. och dränera. Div., ASCE. Vol 103, Nej. IR2, juni 1977, s. 140. 2ECw = elektrisk ledningsförmåga för bevattningsvattnet i dS / m vid 25oC. 3känslig under spiring. ECw bör inte överstiga 3 dS / m för trädgårdsbetor och sockerbetor. |
||||
andra termer som laboratorier och litteraturkällor använder för att rapportera salthaltsrisk är: salter, salthalt, elektrisk ledningsförmåga (ECw) eller totala upplösta fasta ämnen (TDS). Dessa termer är alla jämförbara och alla kvantifierar mängden upplösta ”salter” (eller joner, laddade partiklar) i ett vattenprov. TDS är emellertid en direkt mätning av upplösta joner och EC är en indirekt mätning av joner med en elektrod.
även om människor ofta förvirrar termen” salthalt ” med vanligt bordsalt eller natriumklorid (NaCl), mäter EC salthalt från alla joner upplösta i ett prov. Detta inkluderar negativt laddade joner (t. ex. Cl–, NO–3) och positivt laddade joner (t. ex., Ca++, Na+). En annan vanlig källa till förvirring är de olika enhetssystem som används med ECw. Den föredragna enheten är deciSiemens per meter (dS/m), men millimhos per centimeter (mmho/cm) och micromhos per centimeter (millimho/cm) används fortfarande ofta. Konverteringar som hjälper dig att byta mellan enhetssystem finns i tabell 3.
| tabell 3. Omvandlingsfaktorer för bevattningsvattenkvalitetslaboratorier. | |||
| komponent | för att konvertera | multiplicera med | för att erhålla |
| vatten näringsämne eller TDS | mg / L | 1.0 | ppm |
| vatten salthalt fara | 1 dS/m | 1.0 | 1 mmho / cm |
| vatten salthalt fara | 1 mmho / cm | 1,000 | 1 salami / cm |
| risk för vattensalthalt | ECw (dS/m) för EG <5 dS / m |
640 | TDS (mg / L) |
| vatten salthalt fara | ECw (dS/m) för EG >5 dS / m |
800 | TDS (mg / L) |
| vatten NO3N, SO4-S, b tillämpas | ppm | 0.23 | lb per tunnland tum vatten |
| bevattningsvatten | acre tum | 27,150 | liter vatten |
definitioner |
|
| förkortat. | betydelse |
| mg / L | milligram per liter |
| meq / L | milliekvivalenter per liter |
| ppm | delar per miljon |
| dS / m | deciSiemens per meter |
| mikrosiemens per centimeter | |
| mmho / cm | millimhos per centimeter |
| TDS | totalt upplösta fasta ämnen |
Natriumrisk
infiltrations – /Permeabilitetsproblem
även om växttillväxten begränsas främst av bevattningsvattnets salthalt (ECw), appliceringen av vatten med natriumobalans kan ytterligare minska utbytet under vissa markstrukturförhållanden. Minskningar av vatteninfiltrering kan uppstå när bevattningsvatten innehåller högt natrium i förhållande till kalcium-och magnesiuminnehållet. Detta tillstånd, benämnt” sodicitet”, är resultatet av överdriven jordansamling av natrium. Sodiskt vatten är inte detsamma som saltvatten. Sodicitet orsakar svullnad och spridning av jordlera, ytskorpning och porproppning. Detta försämrade markstrukturtillstånd hindrar i sin tur infiltration och kan öka avrinningen. Sodicity orsakar en minskning av den nedåtgående rörelsen av vatten in i och genom jorden, och aktivt växande växter rötter kanske inte får tillräckligt med vatten, trots att vatten samlas på markytan efter bevattning.
det vanligaste måttet för att bedöma sodicitet i vatten och jord kallas Natriumadsorptionsförhållandet (Sar). SAR definierar sodicitet i termer av den relativa koncentrationen av natrium (Na) jämfört med summan av kalcium (Ca) och magnesium (Mg) joner i ett prov. SAR bedömer potentialen för infiltrationsproblem på grund av en natriumobalans i bevattningsvatten. SAR skrivs matematiskt nedan, där Na, Ca och Mg är koncentrationerna av dessa joner i milliekvivalenter per liter (meq/L). Koncentrationer av dessa joner i vattenprover tillhandahålls vanligtvis i milligram per liter (mg/L). För att konvertera Na, Ca och Mg från mg/L till meq/L bör du dela koncentrationen med 22,9, 20 respektive 12,15.
för de flesta bevattningsvatten som påträffas i Colorado är standard Sar-formeln ovan lämplig för att uttrycka den potentiella natriumrisken. För bevattningsvatten med högt bikarbonat (HCO3) innehåll kan emellertid en ”justerad” SAR (SARADJ) beräknas. I detta fall justeras mängden kalcium för vattnets alkalinitet, rekommenderas i stället för standard SAR (se pH och alkalinitet nedan). Ditt laboratorium kan beräkna en justerad SAR i situationer där HCO3 är större än 200 mg/L eller pH är större än 8,5.
 |
meq/L = mg/L dividerat med atomvikt av Jon dividerat med jonladdning (Na + =23,0 mg / meq, Ca++=20,0 mg/meq, Mg++=12,15 mg / meq) |
de potentiella markinfiltrerings-och permeabilitetsproblem som skapas från tillämpningar av bevattningsvatten med hög ”sodicitet” kan inte bedömas tillräckligt på grundval av SAR ensam. Detta beror på att svällningspotentialen för låg salthalt (ECw) vatten är större än högt ECw-vatten med samma natriumhalt (Tabell 4). Därför kräver en mer exakt utvärdering av infiltrations – /permeabilitetsrisken användning av elektrisk ledningsförmåga (ECw) tillsammans med SAR.
| Tabell 4. Riktlinjer för bedömning av natriumrisk för bevattningsvatten baserat på SAR och ECw2. | ||
| Potential för Vatteninfiltreringsproblem | ||
| bevattningsvatten sar | osannolikt | sannolikt |
| —-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 |
| 2modifierad från R. S. Ayers och D. W. Westcot. 1994. Vattenkvalitet för jordbruk, bevattning och dränering papper 29, REV. 1, FN: s livsmedels-och jordbruksorganisation, Rom. | ||
många faktorer inklusive markstruktur, organiskt material, beskärningssystem, bevattningssystem och hantering påverkar hur natrium i bevattningsvatten påverkar marken. Jordar som mest sannolikt visar minskad infiltration och skorpning från vatten med förhöjd SAR (större än 6) är de som innehåller mer än 30% expansiv (smektit) lera. Jordar som innehåller mer än 30% lera inkluderar de flesta jordar i lera lerjord, silty lera lerjord textur klasser och finare och några sandiga lerjord. I Colorado är smektitlera vanliga i områden med jordbruksproduktion.
| Tabell 5. Känslighet varierar för grödor till bladskada från saltlösning sprinkler vatten. | ||||
| na-eller Cl-koncentration (mg/L) som orsakar bladskada | ||||
| na-koncentration | <46 | 46-230 | 231-460 | >460 |
| Cl-koncentration | <175 | 175-350 | 351-700 | >700 |
| aprikos | peppar | Alfalfa | sockerbetor | |
| plommon | potatis | korn | solros | |
| tomat | majs | Sorghum | ||
| Bladskada påverkas av kulturella och miljömässiga förhållanden. Dessa data presenteras endast som allmänna riktlinjer för bevattning på dagtid. Källa: massa (1990) grödans salttolerans. I: Jordbruksbedömnings-och Förvaltningshandbok. K. K. Tanji (Red.). ASCE, New York. s. 262-304. | ||||
pH och alkalinitet
surheten eller basiciteten hos bevattningsvatten uttrycks som pH (< 7,0 surt; > 7,0 basiskt). Det normala pH-intervallet för bevattningsvatten är från 6,5 till 8,4. Onormalt låga pH är inte vanligt i Colorado, men kan orsaka accelererad bevattningssystem korrosion där de förekommer. Högt pH över 8,5 orsakas ofta av höga bikarbonat (HCO3–) och karbonat (CO32–) koncentrationer, känd som alkalinitet. Höga karbonater får kalcium-och magnesiumjoner att bilda olösliga mineraler som lämnar natrium som den dominerande Jonen i lösning. Som beskrivs i avsnittet natriumrisk kan detta alkaliska vatten intensifiera effekten av högt SAR-vatten på sodiska markförhållanden. Överdriven bikarbonatkoncentrat kan också vara problematisk för dropp-eller mikrospraybevattningssystem när kalcit eller skaluppbyggnad orsakar minskade flödeshastigheter genom öppningar eller emittrar. I dessa situationer kan korrigering genom att injicera svavelsyra eller andra sura material i systemet krävas.
klorid
klorid är en vanlig Jon i Colorado bevattningsvatten. Även om klorid är viktigt för växter i mycket låga mängder, kan det orsaka toxicitet för känsliga grödor i höga koncentrationer (Tabell 6). Liksom natrium orsakar höga kloridkoncentrationer fler problem när de appliceras med sprinklerbevattning (Tabell 6). Bladbränna under sprinkler från både natrium och klorid kan minskas genom nattetid bevattning eller applicering på svala, molniga dagar. Droppmunstycken och dragslangar rekommenderas också vid applicering av saltvattenvatten genom ett sprinklersystem för att undvika direktkontakt med bladytor.
| Tabell 6. Kloridklassificering av bevattningsvatten. | |
| klorid (ppm) | effekt på grödor |
| Under 70 | generellt säkert för alla växter. |
| 70-140 | känsliga växter visar skada. |
| 141-350 | måttligt toleranta växter visar skada. |
| över 350 | kan orsaka allvarliga problem. |
| Kloridtolerans för utvalda grödor. Lista i ordning för ökad tolerans: (låg tolerans) torrböna, lök, morot, sallad, peppar, majs, potatis, alfalfa, sudangrass, zucchini squash, vete, sorghum, sockerbetor, korn (hög tolerans). Källa: Massa (1990) Grödans Salttolerans. Jordbruks salthalt bedömning och förvaltning Manual. K. K. Tanji (Red.). ASCE, New York. pp 262-304. | |
bor
bor är ett annat element som är väsentligt i låga mängder, men giftigt vid högre koncentrationer (Tabell 7). Faktum är att toxicitet kan uppstå på känsliga grödor vid koncentrationer mindre än 1,0 ppm. Colorado jordar och bevattningsvatten innehåller tillräckligt med B att ytterligare b-gödselmedel inte krävs i de flesta situationer. Eftersom B-toxicitet kan uppstå vid så låga koncentrationer rekommenderas en bevattningsvattenanalys för grundvatten innan ytterligare B appliceras på bevattnade grödor.
| Tabell 7. Borkänslighet hos utvalda Colorado-växter (B-koncentration, mg/ L*) | ||||
| känslig | måttligt känslig | måttligt Tolerant | Tolerant | |
| 0.5-0.75 | 0.76-1.0 | 1.1-2.0 | 2.1-4.0 | 4.1-6.0 |
| persika | vete | morot | sallad | Alfalfa |
| lök | korn | potatis | kål | sockerbetor |
| solros | gurka | majs | tomat | |
| Torrböna | Havre | |||
| källa: massa (1987) Salttolerans av växter. CRC Handbok för Växtvetenskap i jordbruket. B. R. Cristie (Red.). CRC Press Inc. *maximala koncentrationer som tolereras i markvatten eller mättnadsextrakt utan avkastning eller vegetativ tillväxtminskning. Maximala koncentrationer i bevattningsvattnet är ungefär lika med dessa värden eller något mindre. |
||||
sulfat
sulfatjonen är en viktig bidragsgivare till salthalt i många av Colorado bevattningsvatten. Som med bor har sulfat i bevattningsvatten fertilitetsfördelar, och bevattningsvatten i Colorado har ofta tillräckligt med sulfat för maximal produktion för de flesta grödor. Undantag är sandfält med <1 procent organiskt material och <10 ppm SO4-S i bevattningsvatten.
kväve
kväve i bevattningsvatten (N) är till stor del en fertilitetsproblem, och nitrat-kväve (NO3-N) kan vara en betydande n-källa i South Platte, San Luis Valley och delar av Arkansas River bassänger. Nitratjonen förekommer ofta i högre koncentrationer än ammonium i bevattningsvatten. Vatten högt i N kan orsaka kvalitetsproblem i grödor som korn och sockerbetor och överdriven vegetativ tillväxt i vissa grönsaker. Dessa problem kan emellertid vanligtvis övervinnas genom god gödnings-och bevattningshantering. Oavsett grödan bör nitrat krediteras mot gödningshastigheten, särskilt när koncentrationen överstiger 10 ppm NO3-N (45 ppm NO3). Tabell 3 ger omvandlingar från ppm till pund per tunnland tum.
sammanfattning
kvaliteten på bevattningsvatten som är tillgängligt för jordbrukare och andra bevattningsmedel har en betydande inverkan på vilka växter som framgångsrikt kan odlas, produktiviteten hos dessa växter och vatteninfiltrering och andra markens fysiska förhållanden. Det första steget i att förstå hur en bevattningsvattenkälla kan påverka ett jordväxtsystem är att analysera det av ett ansedd laboratorium. Colorado State University Extension factsheet, välja ett analytiskt laboratorium 0.520 kan hjälpa dig att hitta ett laboratorium i ditt område som är bekant med bevattningsvattenkvalitet. Ytterligare information om förståelse och hantering av saltlösning och sodiska förhållanden finns i Colorado State University faktablad, hantera saltlösning 0.503 och hantera Sodiska jordar 0.504.