tipăriți această fișă informativă
de T. A. Bauder, R. M. Waskom, P. L. Sutherland și J. G. Davis* (10/14)
Fapte rapide…
- cunoașterea calității apei pentru irigații este esențială pentru înțelegerea managementului pentru productivitatea pe termen lung.
- calitatea apei pentru irigații este evaluată pe baza conținutului total de sare, a sodiului și a toxicității specifice a ionilor.
- în multe zone din Colorado, calitatea apei pentru irigații poate influența productivitatea culturilor.
planta de porumb deteriorată de apa de aspersoare salină.
solurile afectate de sare se dezvoltă dintr-o gamă largă de factori, inclusiv: tipul de sol, panta câmpului și drenajul, tipul și gestionarea sistemului de irigare, practicile de îngrășăminte și îngrășăminte și alte practici de gestionare a solului și a apei. În Colorado, poate cel mai critic factor în prezicerea, gestionarea și reducerea solurilor afectate de sare este calitatea apei de irigare utilizate. Pe lângă faptul că afectează randamentul culturilor și condițiile fizice ale solului, calitatea apei de irigare poate afecta nevoile de fertilitate, performanța și longevitatea sistemului de irigare și modul în care poate fi aplicată apa. Prin urmare, cunoașterea calității apei de irigare este esențială pentru a înțelege ce schimbări de management sunt necesare pentru productivitatea pe termen lung.
criterii de calitate a apei pentru irigații
oamenii de știință din sol folosesc următoarele categorii pentru a descrie efectele apei pentru irigații asupra producției vegetale și a calității solului:
- pericol de salinitate – conținut total de sare solubilă
- pericol de sodiu – proporție relativă de sodiu la ioni de calciu și magneziu
- pH – acid sau bazic
- alcalinitate – carbonat și bicarbonat
- ioni specifici: clorură, sulfat, bor și nitrat.
o altă potențială afectare a calității apei pentru irigații care poate afecta adecvarea pentru sistemele de recoltare sunt agenții patogeni microbieni.
| Tabelul 1. Linii directoare generale pentru salinitate pericol de apă de irigare bazat pe conductivitate. | |
| limitări pentru utilizare | conductivitate electrică |
| (dS / m)* | |
| nici unul | ≤0.75 |
| unele | 0.76 – 1.5 |
| Moderate1 | 1.51 – 3.00 |
| Severe2 | ≥3.00 |
| *dS / m la 25 CENTICC = mmhos / cm1albirea necesară la o distanță mai mare.2un drenaj bun și plantele sensibile pot avea dificultăți la germinare. | |
pericol de salinitate
cel mai influent ghid privind calitatea apei privind productivitatea culturilor este pericolul de salinitate a apei măsurat prin conductivitatea electrică (ECw). Efectul principal al apei ECw ridicate asupra productivității culturilor este incapacitatea plantei de a concura cu ionii din soluția solului pentru apă (secetă fiziologică). Cu cât Ce este mai mare, cu atât mai puțină apă este disponibilă plantelor, chiar dacă solul poate părea umed. Deoarece plantele pot transpira doar apă „pură”, apa utilizabilă a plantelor în soluția solului scade dramatic pe măsură ce crește ce.
cantitatea de apă transpusă printr-o cultură este direct legată de randament; prin urmare, apa de irigare cu ECw ridicat reduce potențialul de randament (Tabelul 2). Reducerile efective ale randamentului de la irigarea cu apă ce ridicată variază substanțial. Factorii care influențează reducerea randamentului includ tipul de sol, drenajul, tipul de sare, sistemul de irigare și gestionarea. Dincolo de efectele asupra culturii imediate este impactul pe termen lung al încărcării sării prin apa de irigare. Apa cu un ECw de numai 1,15 dS/m conține aproximativ 2.000 de kilograme de sare pentru fiecare acru picior de apă. Puteți utiliza factorii de conversie din tabelul 3 pentru a face acest calcul pentru alte niveluri ce de apă.
| Tabelul 2. Reducerea potențială a randamentului din apa salină pentru culturile irigate selectate.1 |
||||
| % reducerea randamentului | ||||
| Cultură | 0% | 10% | 25% | 50% |
| ECw2 | ||||
| orz | 5.3 | 6.7 | 8.7 | 12 |
| grâu | 4.0 | 4.9 | 6.4 | 8.7 |
| Dulciuri3 | 4.7 | 5.8 | 7.5 | 10 |
| Lucerna | 1.3 | 2.2 | 3.6 | 5.9 |
| cartofi | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| porumb (cereale) | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| porumb (siloz) | 1.2 | 2.1 | 3.5 | 5.7 |
| ceapă | 0.8 | 1.2 | 1.8 | 2.9 |
| fasole uscată | 0.7 | 1.0 | 1.5 | 2.4 |
| 1adaptate de la ” calitatea apei pentru irigare.”R. S. Ayers. Jour. din Irrig. și se scurge. Div. ASCE. Vol.103, Nr. IR2, iunie 1977, p.140. 2ecw = conductivitatea electrică a apei de irigare în dS / m la 25oC. 3sensibil în timpul germinării. ECw nu trebuie să depășească 3 dS/m pentru sfecla de grădină și foile de zahăr. |
||||
alți termeni pe care laboratoarele și sursele de literatură îi folosesc pentru a raporta pericolul de salinitate sunt: săruri, salinitate, conductivitate electrică (ECw) sau solide dizolvate totale (TDS). Acești termeni sunt toți comparabili și toți cuantifică cantitatea de „săruri” dizolvate (sau ioni, particule încărcate) într-o probă de apă. Cu toate acestea, TDS este o măsurare directă a ionilor dizolvați, iar ce este o măsurare indirectă a ionilor de către un electrod.
deși oamenii confundă frecvent termenul „salinitate” cu sare de masă obișnuită sau clorură de sodiu (NaCl), ce măsoară salinitatea tuturor ionilor dizolvați într-o probă. Aceasta include ioni încărcați negativ (de exemplu, Cl–, NO–3) și ioni încărcați pozitiv (de exemplu., Ca++, Na+). O altă sursă comună de confuzie este varietatea sistemelor de unități utilizate cu ECw. Unitatea preferată este deciSiemens pe metru (dS/m), cu toate acestea millimhos pe centimetru (mmho/cm) și micromhos pe centimetru (mmho/cm) sunt încă frecvent utilizate. Conversiile pentru a vă ajuta să schimbați între sistemele de unități sunt furnizate în tabelul 3.
| Tabelul 3. Factorii de conversie pentru rapoartele de laborator privind calitatea apei pentru irigații. | |||
| componentă | pentru a converti | înmulțiți cu | pentru a obține |
| nutrient de apă sau TDS | mg/l | 1.0 | ppm |
| pericol de salinitate a apei | 1 dS/m | 1.0 | 1 mmho / cm |
| pericol de salinitate a apei | 1 mmho / cm | 1,000 | 1 XtraSize / cm |
| pericol de salinitate a apei | ECw (dS/m) pentru ce <5 dS / m |
640 | TDS (mg / L) |
| pericol de salinitate a apei | ECw (dS/m) pentru ce > 5 dS / m |
800 | TDS (mg / L) |
| apă NO3N, SO4-S, B aplicat | ppm | 0.23 | lb pe acru inch de apă |
| apă pentru irigații | acre inch | 27,150 | galoane de apă |
definiții |
|
| Abbrev. | semnificație |
| mg / l | miligrame pe litru |
| meq / l | miliechivalenți pe litru |
| ppm | părți pe milion |
| dS / m | deciSiemens pe metru |
| xqux/cm | microSiemens pe centimetru |
| mmho / cm | mmhos pe centimetru |
| TDS | total solide dizolvate |
pericol de sodiu
probleme de infiltrare/permeabilitate
deși creșterea plantelor este limitată în primul rând de nivelul de salinitate (ECw) al apei de irigare, aplicarea apei cu un dezechilibru de sodiu poate reduce și mai mult randamentul în anumite condiții de textură a solului. Reducerea infiltrării apei poate apărea atunci când apa de irigare conține sodiu ridicat în raport cu conținutul de calciu și magneziu. Această afecțiune, denumită „sodicitate”, rezultă din acumularea excesivă de sodiu în sol. Apa sodică nu este aceeași cu apa salină. Sodicitatea determină umflarea și dispersia argilelor solului, crustele de suprafață și conectarea porilor. Această stare degradată a structurii solului, la rândul său, împiedică infiltrarea și poate crește scurgerea. Sodicitatea determină o scădere a mișcării descendente a apei în și prin sol, iar rădăcinile plantelor în creștere activă pot să nu obțină apă adecvată, în ciuda punerii în comun a apei pe suprafața solului după irigare.
cea mai comună măsură de evaluare a sodicității în apă și sol se numește raportul de adsorbție a sodiului (SAR). SAR definește sodicitatea în termeni de concentrație relativă de sodiu (Na) în comparație cu suma ionilor de calciu (Ca) și magneziu (Mg) dintr-o probă. SAR evaluează potențialul de probleme de infiltrare din cauza unui dezechilibru de sodiu în apa de irigare. SAR este scris matematic mai jos, unde Na, Ca și Mg sunt concentrațiile acestor ioni în miliechivalenți pe litru (meq/L). Concentrațiile acestor ioni în probele de apă sunt de obicei furnizate în miligrame pe litru (mg/L). Pentru a converti Na, Ca și Mg din mg / l în meq / L, ar trebui să împărțiți concentrația cu 22,9, 20 și respectiv 12,15.
pentru majoritatea apelor de irigații întâlnite în Colorado, formula SAR standard furnizată mai sus este adecvată pentru a exprima pericolul potențial de sodiu. Cu toate acestea, pentru apa de irigare cu conținut ridicat de bicarbonat (HCO3), se poate calcula un SAR „ajustat” (SARADJ). În acest caz, cantitatea de calciu este ajustată pentru alcalinitatea apei, este recomandată în locul SAR standard (vezi secțiunea pH și alcalinitate de mai jos). Laboratorul dumneavoastră poate calcula un SAR ajustat în situațiile în care HCO3 este mai mare de 200 mg/L sau pH-ul este mai mare de 8,5.
 |
meq / L=mg/l împărțit la greutatea atomică a ionului împărțit la sarcina Ionică (Na+=23,0 mg/meq, ca++=20,0 mg/meq, Mg++ = 12,15 mg / meq) |
problemele potențiale de infiltrare și permeabilitate a solului create din aplicațiile apei de irigare cu „sodicitate” ridicată nu pot fi evaluate în mod adecvat numai pe baza SAR. Acest lucru se datorează faptului că potențialul de umflare al apei cu salinitate scăzută (ECw) este mai mare decât apele cu ECw ridicat la același conținut de sodiu (Tabelul 4). Prin urmare, o evaluare mai precisă a pericolului de infiltrare/permeabilitate necesită utilizarea conductivității electrice (ECw) împreună cu SAR.
| Tabelul 4. Orientări pentru evaluarea pericolului de sodiu al apei pentru irigații pe baza SAR și ECw2. | ||
| potențial pentru problema infiltrării apei | ||
| irigarea apei SAR | improbabil | probabil |
| —-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 |
| 2modificat din R. S. Ayers și D. W. Westcot. 1994. Calitatea apei pentru agricultură, irigații și drenaj hârtie 29, Rev. 1, Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură, Roma. | ||
mulți factori, inclusiv textura solului, materia organică, sistemul de recoltare, sistemul de irigare și gestionarea afectează modul în care sodiul din apa de irigare afectează solurile. Solurile cel mai probabil să prezinte infiltrare redusă și crusting din apă cu SAR ridicat (mai mare de 6) sunt cele care conțin mai mult de 30% argilă expansivă (smectită). Solurile care conțin mai mult de 30% argilă includ majoritatea solurilor din lut argilos, argilos argilos clase texturale și mai fine și unele argiloase argiloase nisipoase. În Colorado, argilele smectite sunt comune în zonele cu producție agricolă.
| Tabelul 5. Susceptibilitatea variază pentru culturi la leziuni foliare din apa de aspersoare salină. | ||||
| concentrația de Na sau Cl (mg/l) care provoacă leziuni foliare | ||||
| concentrația de Na | <46 | 46-230 | 231-460 | >460 |
| concentrația Cl | <175 | 175-350 | 351-700 | >700 |
| caise | piper | lucernă | foaie de zahăr | |
| prune | cartofi | orz | floarea soarelui | |
| tomate | porumb | sorg | ||
| leziunile foliare sunt influențate de condițiile culturale și de mediu. Aceste date sunt prezentate doar ca linii directoare generale pentru irigarea în timpul zilei. Sursa: masă (1990) toleranța la sare a culturilor. În: manual de evaluare și Management Agricol. K. K. Tanji (ed.). ASCE, New York. PP. 262-304. | ||||
pH și alcalinitate
aciditatea sau bazicitatea apei de irigare este exprimată ca pH (< 7,0 acid; > 7,0 bazic). Intervalul normal de pH pentru apa de irigare este de la 6,5 la 8,4. PH-urile anormal de scăzute nu sunt frecvente în Colorado, dar pot provoca coroziunea accelerată a sistemului de irigare acolo unde apar. PH– ul ridicat peste 8,5 este adesea cauzat de concentrații ridicate de bicarbonat (HCO3–) și carbonat (CO32 -), cunoscute sub numele de alcalinitate. Carbonații înalți determină ionii de calciu și magneziu să formeze minerale insolubile, lăsând sodiul ca ion dominant în soluție. Așa cum este descris în secțiunea de pericol de sodiu, această apă alcalină ar putea intensifica impactul apei SAR ridicate asupra condițiilor solului sodic. Concentratele excesive de bicarbonat pot fi, de asemenea, problematice pentru sistemele de irigare prin picurare sau micro-pulverizare atunci când calcitul sau acumularea de scară determină debite reduse prin orificii sau emițători. În aceste situații, poate fi necesară corectarea prin injectarea de materiale sulfurice sau alte materiale acide în sistem.
clorura
clorura este un ion comun în apele de irigare din Colorado. Deși clorura este esențială pentru plante în cantități foarte mici, poate provoca toxicitate pentru culturile sensibile la concentrații mari (Tabelul 6). La fel ca sodiul, concentrațiile mari de clorură cauzează mai multe probleme atunci când sunt aplicate cu irigarea prin aspersoare (Tabelul 6). Arderea frunzelor sub aspersor atât din sodiu, cât și din clorură poate fi redusă prin irigarea pe timp de noapte sau aplicarea în zilele răcoroase și înnorate. Duzele de cădere și furtunurile de tracțiune sunt, de asemenea, recomandate atunci când aplicați orice apă de irigare salină printr-un sistem de aspersoare pentru a evita contactul direct cu suprafețele frunzelor.
| Tabelul 6. Clasificarea clorurii apei de irigare. | |
| clorura(ppm) | efect asupra culturilor |
| Sub 70 | în general sigur pentru toate plantele. |
| 70-140 | plantele sensibile prezintă leziuni. |
| 141-350 | plantele moderat tolerante prezintă leziuni. |
| peste 350 | poate provoca probleme grave. |
| toleranța la clor a culturilor selectate. Listarea în ordinea creșterii toleranței: (toleranță scăzută) fasole uscată, ceapă, morcov, salată, piper, porumb, cartof, lucernă, sudangrass, dovlecei squash, grâu, sorg, sfeclă de zahăr, orz (toleranță ridicată). Sursa: Masă (1990) Toleranța La Sare A Culturilor. Manual de evaluare și gestionare a salinității agricole. K. K. Tanji (ed.). ASCE, New York. pp 262-304. | |
borul
borul este un alt element esențial în cantități mici, dar toxic la concentrații mai mari (Tabelul 7). De fapt, toxicitatea poate apărea pe culturile sensibile la concentrații mai mici de 1,0 ppm. Solurile Colorado și apele de irigare conțin suficient B încât îngrășământul B suplimentar nu este necesar în majoritatea situațiilor. Deoarece toxicitatea B poate apărea la concentrații atât de scăzute, se recomandă o analiză a apei de irigare pentru apa subterană înainte de a aplica suplimentar B culturilor irigate.
| Tabelul 7. Sensibilitatea la bor a plantelor selectate din Colorado (concentrație B, mg / L*) | ||||
| sensibil | moderat sensibil | moderat Tolerant | Tolerant | |
| 0.5-0.75 | 0.76-1.0 | 1.1-2.0 | 2.1-4.0 | 4.1-6.0 |
| piersică | grâu | morcov | salată verde | lucernă |
| ceapă | orz | cartof | varză | sfeclă de zahăr |
| floarea soarelui | castravete | porumb | tomate | |
| fasole uscată | ovăz | |||
| Sursa: masa (1987) toleranța la sare a plantelor. CRC Manual de știința plantelor în agricultură. B. R. Cristie (ed.). CRC Press Inc. *concentrații maxime tolerate în apa din sol sau în extractul de saturație fără randament sau reduceri de creștere vegetativă. Concentrațiile maxime în apa de irigare sunt aproximativ egale cu aceste valori sau puțin mai mici. |
||||
sulfat
ionul sulfat este un factor major care contribuie la salinitate în multe dintre apele de irigare Colorado. Ca și în cazul borului, sulfatul din apa de irigație are beneficii de fertilitate, iar apa de irigație din Colorado are adesea suficient sulfat pentru producția maximă pentru majoritatea culturilor. Excepțiile sunt câmpurile nisipoase cu < 1% materie organică și <10 ppm SO4-S în apa de irigare.
azot
azotul din apa de irigații (N) este în mare parte o problemă de fertilitate, iar azotul nitrat (NO3-N) poate fi o sursă semnificativă de N în sudul Platte, Valea San Luis și părți ale bazinelor râului Arkansas. Ionul nitrat apare adesea la concentrații mai mari decât amoniul în apa de irigare. Apele bogate în N pot provoca probleme de calitate în culturi precum orzul și sfecla de zahăr și creșterea vegetativă excesivă în unele legume. Cu toate acestea, aceste probleme pot fi de obicei depășite printr-o bună gestionare a îngrășămintelor și irigațiilor. Indiferent de cultură, nitrații trebuie creditați la rata îngrășămintelor, în special atunci când concentrația depășește 10 ppm NO3-N (45 ppm NO3). Tabelul 3 oferă conversii de la ppm la lire sterline pe acru inch.
rezumat
calitatea apei pentru irigații disponibilă fermierilor și altor irigatori are un impact considerabil asupra plantelor care pot fi cultivate cu succes, a productivității acestor plante și a infiltrării apei și a altor condiții fizice ale solului. Primul pas în înțelegerea modului în care o sursă de apă pentru irigații poate afecta un sistem sol-plantă este să o analizăm de un laborator de renume. Colorado State University Extension factsheet, selectarea unui laborator analitic 0.520 vă poate ajuta să localizați un laborator din zona dvs. care este familiarizat cu calitatea apei de irigare. Informații suplimentare privind înțelegerea și gestionarea condițiilor saline și sodice se găsesc în fișele informative ale Universității de Stat din Colorado, gestionarea solurilor Saline 0,503 și gestionarea solurilor sodice 0,504.