吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 §7.3农田灌溉用水水质评价 农田灌溉用水对水质的要求 灌溉用水水质的好坏,主要是从水温,水的总矿化度及溶解盐类的成分对农作物和土壤 的影响来考虑的。有时,还要考虑水的pH值和水中有毒元素的含量对农作物和土壤的影响。 灌溉水的温度应适宜。在我国北方,以10-15℃;在南方的水稻区,以15-25℃,温 度过高或过高对作物生长都不利。我国北方地下水的温度,一般都偏低,可将水取出后引入 地表水池晾晒或用加长渠道等措施来提高水温。这样做还能使水中对作物生长不利的低氧化 物(特别是氧化物)发生氧化。利用温泉水灌溉时,也可用这种方法降温后再灌溉 灌溉用水的矿化度不能太高,一般以不超过1.7g/L为宜;若大于1.7g/L,则应视作物 种类和所含盐类成分而定。不同作物有不同的耐盐性。例如,在华北平原灌溉矿化度小于 lg/L的水,一般作物生长正常;灌溉矿化度为1—2g/L的水,水道、棉花生长正常,小麦 不用生长受抑制;灌溉矿化度达5g/L,且水量充足时,水稻可以生长,棉花受显著抑制, 小麦不能生长;矿化度达20g/L的水,作物不能生长,只能生长少量耐盐牧草。此外,用矿 化水灌溉的效果,还与耕作层土壤性质有关。透水性弱、排水困难的土壤比透水性强的效果 水中所含盐类成分不同,对作物有不同的影响。对作物生长最有害的是钠盐,尤以Na acos 危害最大,它能腐蚀农作物根部,使作物死亡,还能破坏土壤的团粒结构。其次为NaCl, 它能使土壤盐化,变成盐土,使作物不能正常生长,甚至枯萎死亡。对于易透水的土壤来说, 钠盐的允许含量一般为:Naco3,lg/L:NaC,2g/L:Na2so4,5g/L。如果这些盐类在土 壤中同时存在,其允许含量应更低。水中有些盐类对作物生长并无害处例如 Caco3 Mgco 还有一些盐类不但无害,而且还有益,例如硝酸盐和磷酸盐,具有肥效,有利于作物生长, 水中含盐分的多少和盐类成分对作物的影响受许多因素的控制,如气候条件、土壤性质 潜水位深浅、作物种类和生育期,以及灌溉方法、制度等。因此,对水中有害盐分的允许含 量规定出适于各种条件的统一标准是困难的。 农田用水的水质,不仅应考虑对作物生长有无影响,还应注意不要造成环境污染。特别 是城市郊区,常用废水作为灌溉水源,对水质必须严格限制。 为了保护人体健康,维护生态平衡,促进经济发展,我国制定了国家《农田灌溉水质标 准》(见表7-3),评价时可以作为依据。 农田灌溉水质评价方法
吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 §7.3 农田灌溉用水水质评价 一、农田灌溉用水对水质的要求 灌溉用水水质的好坏，主要是从水温，水的总矿化度及溶解盐类的成分对农作物和土壤 的影响来考虑的。有时，还要考虑水的 pH 值和水中有毒元素的含量对农作物和土壤的影响。 灌溉水的温度应适宜。在我国北方，以 10—15℃；在南方的水稻区，以 15—25℃，温 度过高或过高对作物生长都不利。我国北方地下水的温度，一般都偏低，可将水取出后引入 地表水池晾晒或用加长渠道等措施来提高水温。这样做还能使水中对作物生长不利的低氧化 物（特别是氧化物）发生氧化。利用温泉水灌溉时，也可用这种方法降温后再灌溉。 灌溉用水的矿化度不能太高，一般以不超过 1.7g/Ｌ为宜；若大于 1.7g/Ｌ，则应视作物 种类和所含盐类成分而定。不同作物有不同的耐盐性。例如，在华北平原灌溉矿化度小于 1g/Ｌ的水，一般作物生长正常；灌溉矿化度为 1－２g/Ｌ的水，水道、棉花生长正常，小麦 不用生长受抑制；灌溉矿化度达 5g/Ｌ，且水量充足时，水稻可以生长，棉花受显著抑制， 小麦不能生长；矿化度达 20g/Ｌ的水，作物不能生长，只能生长少量耐盐牧草。此外，用矿 化水灌溉的效果，还与耕作层土壤性质有关。透水性弱、排水困难的土壤比透水性强的效果 差。 水中所含盐类成分不同，对作物有不同的影响。对作物生长最有害的是钠盐，尤以 Na2co3 危害最大，它能腐蚀农作物根部，使作物死亡，还能破坏土壤的团粒结构。其次为 NaCl， 它能使土壤盐化，变成盐土，使作物不能正常生长，甚至枯萎死亡。对于易透水的土壤来说， 钠盐的允许含量一般为：Na2co3，1g/Ｌ；NaCl，２g/Ｌ；Na2so4，5g/Ｌ。如果这些盐类在土 壤中同时存在，其允许含量应更低。水中有些盐类对作物生长并无害处,例如 Caco3Mgco3。 还有一些盐类不但无害，而且还有益，例如硝酸盐和磷酸盐，具有肥效，有利于作物生长。 水中含盐分的多少和盐类成分对作物的影响受许多因素的控制，如气候条件、土壤性质、 潜水位深浅、作物种类和生育期，以及灌溉方法、制度等。因此，对水中有害盐分的允许含 量规定出适于各种条件的统一标准是困难的。 农田用水的水质，不仅应考虑对作物生长有无影响，还应注意不要造成环境污染。特别 是城市郊区，常用废水作为灌溉水源，对水质必须严格限制。 为了保护人体健康，维护生态平衡，促进经济发展，我国制定了国家《农田灌溉水质标 准》（见表 7-3），评价时可以作为依据。 二、农田灌溉水质评价方法
在20世纪50及60年代,我国常采用原苏联的灌溉系数评价法,后来又用美国的钠吸 附比的方法。近来,主要采用河南省地矿局提出的盐度、碱度评价方法 表7-3我国农田灌溉水质标准 ≤1000(非盐碱土地区) 全盐量 ≤1000(非盐碱土地区) 氯化物 ≤0.001(农田) 汞及其化合物 ≤0.001 ≤0.003(轻度污染灌区) 锅及其化合物 ≤0.002(轻度污染灌区) ≤0.005 ≤0.01 0.05(水稻) ≤0.1(水田) 砷及其化合物 0.5(早田及苗圃林木) 铬及其化合物 ≤0.1 铜及其化合物 ≤1.0(土壤pH6 锌及其化合物 ≤2.0 ≤5.0(土壤pH>6 硒及其化合物 ≤2.0(北方) ≤3.0(北方) ≤3.0(南方) ≤4.0(南方) ≤0.5(土层20时,为有害的水;当A=15-20时,为有害边缘水;当A<8时,为相当安全的水。 因钠吸附比仅反映了钠盐,在实际应用时还应与全盐量结合进行评价,但颇为烦琐
在 20 世纪 50 及 60 年代，我国常采用原苏联的灌溉系数评价法，后来又用美国的钠吸 附比的方法。近来，主要采用河南省地矿局提出的盐度、碱度评价方法。 表 7-3 我国农田灌溉水质标准 项 目 连续灌溉 间歇灌溉 水温 ≤35℃ ≤35℃ pH 值 5.5—8.5 5.5—8.5 全盐量 ≤1000（非盐碱土地区） ≤2000（盐碱土地区） ≤1000（非盐碱土地区） ≤2000（盐碱土地区） 氯化物 ≤200 ≤200—300 硫化物 ≤1 ≤1 汞及其化合物 ≤0.001 ≤0.001（农田） ≤0.005（林木、苗圃） 镉及其化合物 ≤0.002（轻度污染灌区） ≤0.005 ≤0.003（轻度污染灌区） ≤0.01 0.05（林木苗圃） 砷及其化合物 ≤0.05（水稻） ≤0.1（旱田） ≤0.1（水田） ≤0.5（旱田及苗圃林木） 六价铬及其化合物 ≤0.1 ≤0.1 铅及其化合物 ≤1.0 ≤5.0 铜及其化合物 ≤1.0 ≤1.0（土壤 pH6.5） 锌及其化合物 ≤2.0 ≤3.0（土壤 pH6.5） 硒及其化合物 ≤0.02 ≤0.02 氟化物 ≤2.0（北方） ≤3.0（南方） ≤3.0（北方） ≤4.0（南方） 氰化物 ≤0.5（土层20 时，为有害的水；当 A=15—20 时，为有害边缘水；当 A<8 时，为相当安全的水。 因钠吸附比仅反映了钠盐，在实际应用时还应与全盐量结合进行评价，但颇为烦琐
我国河南省地矿局水地质队提出的盐度、碱度的评价方法,目前已被广泛采用。其评价 指标见表7-4和表7-5。该方法将灌溉水质对农作物和土壤的危害分为表7-4中的四种类型。 表7-4 等级 好水 中等水 盐碱水 重盐碱水 「评价指标 盐害(碱度为零时盐度meq/L) 碱害(盐度小于10时碱度mea/L) 综合危害(矿化g/L) 3-4 长期浇 长期浇灌或 浇灌不当时,土壤 灌对主要作灌溉不当时,对土 浇灌后土壤迅速 盐碱化,主要作物生长盐碱化,对作物应影 灌溉水质评价 物生长无不壤和主要作物有影不好,必须注意浇灌方响很大,即使特别干 良影响,还能响,但合理浇灌能 法,使用得当,作物生早也尽量避免过量使 把盐碱地浇避免土壤发生盐碱 长良好 1.本指标适用于非盐碱化土壤,己盐碱化土壤可视盐碱化程度调整使用 说明 2.本表根据豫东地区主要作物,如小麦、高粱、玉米、棉花、黄豆等被灌溉后的反映 ①Meg/L表示毫克当量/L,是过去常用的浓度单位,它除了以离子价数,既等于mol/L(下同) 表7-5盐碱害类型双项灌溉水质评价指标 盐度 度 水质类型 盐碱水 10-20 重盐碱水 重盐碱水 1.盐害:主要指氯化钠和硫酸钠这两种盐分对农作物和土壤的危害。一般,在农作物 的根、茎内水分中含盐量很低。当用含这中盐的高矿化水灌溉以后,由于渗透压的存在,灌 溉水中高浓度的盐会向作物内的低浓度方向迁移,而作物内的水则向高浓度(灌溉水)方向 运移。农作物因此枯萎死亡。或在阳光作用下使盐分积累在作物的茎叶表面上,使农作物不 能正常生长。常用这种水灌溉,还可使土壤变成不宜于作物生长的盐土。 水质的盐害程度,可用盐度表示。盐度,就是液态下氯化钠和硫酸钠的最大危害含量(单 位为meg/L)。其计算方法为 当rNat=rC+rso2时,盐度=rCl+rSO2; Na<rCI+Rso42时,盐度=rNa 2.碱害:也称苏打害,主要是指碳酸钠和重碳酸钠对农作物和土壤的危害.因为这种盐 能腐蚀农作物的根部,使作物外皮形成不溶性腐殖酸钠,造成作物烂根,以至死亡,此外, 水中钠离子易与土粒表面吸附的钙、镁等交换,形成富含吸附钠离子的碱土。碱土不具团粒 结构,透水性和透气性都很差,干时坚硬、龟裂,湿时很粘,不适于农作物生长 水质的碱害程度用碱度表示。碱度就是液态下重碳酸钠的危害含量(megL)。其计算 公式为 碱度=(rHCO2+rSO2)-(rCa2+rMg2)
我国河南省地矿局水地质队提出的盐度、碱度的评价方法，目前已被广泛采用。其评价 指标见表 7-4 和表 7-5。该方法将灌溉水质对农作物和土壤的危害分为表 7-4 中的四种类型。 表 7-4 等级 评价指标 好水 中等水 盐碱水 重盐碱水 盐害（碱度为零时盐度 meq/L） 40 碱害（盐度小于 10 时碱度 mea/L） 12 综合危害（矿化 g/L） 4 灌溉水质评价 长期浇 灌对主要作 物生长无不 良影响，还能 把盐碱地浇 成好地 长期浇灌或 灌溉不当时，对土 壤和主要作物有影 响，但合理浇灌能 避免土壤发生盐碱 化 浇灌不当时，土壤 盐碱化，主要作物生长 不好。必须注意浇灌方 法，使用得当，作物生 长良好 浇灌后土壤迅速 盐碱化，对作物应影 响很大，即使特别干 旱也尽量避免过量使 用 说 明 1.本指标适用于非盐碱化土壤，已盐碱化土壤可视盐碱化程度调整使用。 2.本表根据豫东地区主要作物，如小麦、高粱、玉米、棉花、黄豆等被灌溉后的反映 程度确定的。 ①Meg/L 表示毫克当量/L，是过去常用的浓度单位，它除了以离子价数，既等于 mol/L（下同） 表 7-5 盐碱害类型双项灌溉水质评价指标 盐度 碱度 水质类型 10—20 4—8 >8 盐碱水 重盐碱水 20—30 4 盐碱水 重盐碱水 >30 微量 重盐碱水 1. 盐害：主要指氯化钠和硫酸钠这两种盐分对农作物和土壤的危害。一般，在农作物 的根、茎内水分中含盐量很低。当用含这中盐的高矿化水灌溉以后，由于渗透压的存在，灌 溉水中高浓度的盐会向作物内的低浓度方向迁移，而作物内的水则向高浓度（灌溉水）方向 运移。农作物因此枯萎死亡。或在阳光作用下使盐分积累在作物的茎叶表面上，使农作物不 能正常生长。常用这种水灌溉，还可使土壤变成不宜于作物生长的盐土。 水质的盐害程度，可用盐度表示。盐度，就是液态下氯化钠和硫酸钠的最大危害含量（单 位为 meg/L）。其计算方法为： 当 rNa+=rCl-+rso4 2-时，盐度=rCl+rSO4 2- ; rNa+<rCl- +Rso4 2-时，盐度=rNa+ 2. 碱害：也称苏打害，主要是指碳酸钠和重碳酸钠对农作物和土壤的危害.因为这种盐 能腐蚀农作物的根部，使作物外皮形成不溶性腐殖酸钠，造成作物烂根，以至死亡，此外， 水中钠离子易与土粒表面吸附的钙、镁等交换，形成富含吸附钠离子的碱土。碱土不具团粒 结构，透水性和透气性都很差，干时坚硬、龟裂，湿时很粘，不适于农作物生长。 水质的碱害程度用碱度表示。碱度就是液态下重碳酸钠的危害含量（meg/L）。其计算 公式为： 碱度=(rHCO2 2-+rSO4 2- )-(rCa2++rMg2+)
如计算结果为负值,则以盐害为主。 3.盐碱害:即盐害与碱害共存。当盐度大于10时,并有碱度存在时,即称为盐碱害。 这种危害,一方面能使土壤迅速盐碱化,另一方面又对农作物的根部有很强的腐蚀作用,使 农作物死亡。 4、综合危害:除盐害碱害外,水中的氧化钙,氧化镁等其他有害成分与盐害一起对农 作物和土壤产生的危害,称为综合危害。综合危害的程度主要决定于水中所含各种可溶盐的 总量,所以用矿化度(g/L)来说明 评价的指标如表9-4所示。如果只有盐害和碱害的水,可按表9—5所规定的指标评价。 应当指出,表中所列指标是根据河南省豫东地区条件实验得出的;将其运用到其他地区时, 应结合具体条件加以修正。 三、灌溉水质肥效的评价 地下水中所含的盐类成分不完全是有害的,有的成分是农作物所必需的。例如氮化物和 磷化物,特别是氮化物,在适宜条件下它在地下水中的含量可以很高。用这种水灌溉时,可 以起到肥效的作用,既供水又供肥,具有明显的增产效果,因而称之为肥水。根据西北水土 保持生物土壤研究所的资料,关中地区肥水的硝含量一般为15×106—100×10°:就是说, 50×10kg水中含有7.5-50kg氮素。每亩地浇一次水,如以50m3计,就相当于施0.75-5 kg氮肥。陕西关中地区统计,用肥水灌溉,小麦可增产23%-116%,玉米增产37%—100%, 谷子增产48%-124%,棉花增产30%。有的地区,地下水中的含氮量远远超上述数值,最高 可达过200×100-450×106 一般认为,地下水中硝态氮的含量达到15X106时,可称为肥水。硝态氮含量愈高,肥 效愈好。但是,当硝态氮含量高时,往往水中其他有害盐类也相应地增多,又有对作物危害 的一面。因此,对肥水评价时,不能简单地依据水中含氮量的多少为指标,还必须考虑水中 半生盐类对作物的影响。为了充分利用肥源,对于含氮高、其他有害盐类含量也高的水,还 可以与淡水混合使用,以达到既降低其他盐类的浓度又能满足肥水标准的目的。 为了反映肥效与有害盐类的关系,常用肥盐比的指标来评价。肥盐比就是硝态氮含量与 全盐量的比值。河南省的资料认为:硝态氮含量低,肥盐比为0.01-0.005的水为可用的水 需渗入淡水稀释;硝态含量低,肥盐比小于0.005的水,一般不宜使用 目前,对肥水的评价尚无统一标准,中国科学院河南地理研究所提出的中性或弱碱性土 壤地区的肥水评价标准(表7-6),可供参考。表中盐度按下列情况分别计算 (1)当Na>NO3时: Na(NO3+C1+S02),有NaCl、Na2SQ及 NaHCO3存在时,则盐度=CI+S04(此时要做慎 重考虑)
如计算结果为负值，则以盐害为主。 3. 盐碱害：即盐害与碱害共存。当盐度大于 10 时，并有碱度存在时，即称为盐碱害。 这种危害，一方面能使土壤迅速盐碱化，另一方面又对农作物的根部有很强的腐蚀作用，使 农作物死亡。 4、综合危害：除盐害碱害外，水中的氧化钙，氧化镁等其他有害成分与盐害一起对农 作物和土壤产生的危害，称为综合危害。综合危害的程度主要决定于水中所含各种可溶盐的 总量，所以用矿化度（g./L）来说明。 评价的指标如表 9—4 所示。如果只有盐害和碱害的水，可按表 9—5 所规定的指标评价。 应当指出，表中所列指标是根据河南省豫东地区条件实验得出的；将其运用到其他地区时， 应结合具体条件加以修正。 三、灌溉水质肥效的评价 地下水中所含的盐类成分不完全是有害的，有的成分是农作物所必需的。例如氮化物和 磷化物，特别是氮化物，在适宜条件下它在地下水中的含量可以很高。用这种水灌溉时，可 以起到肥效的作用，既供水又供肥，具有明显的增产效果，因而称之为肥水。根据西北水土 保持生物土壤研究所的 资料，关中地区肥水的硝含量一般为 15×10-6—100×10-6；就是说， 50×104 ㎏水中含有 7.5—50 ㎏氮素。每亩地浇一次水，如以 50m3 计，就相当于施 0.75—5 ㎏氮肥。陕西关中地区统计，用肥水灌溉，小麦可增产 23%—116%，玉米增产 37%—100%， 谷子增产 48%—124%，棉花增产 30%。有的地区，地下水中的含氮量远远超上述数值，最高 可达过 200×10-6—450×10-6。 一般认为，地下水中硝态氮的含量达到 15X10-6 时，可称为肥水。硝态氮含量愈高，肥 效愈好。但是，当硝态氮含量高时，往往水中其他有害盐类也相应地增多，又有对作物危害 的一面。因此，对肥水评价时，不能简单地依据水中含氮量的多少为指标，还必须考虑水中 半生盐类对作物的影响。为了充分利用肥源，对于含氮高、其他有害盐类含量也高的水，还 可以与淡水混合使用，以达到既降低其他盐类的浓度又能满足肥水标准的目的。 为了反映肥效与有害盐类的关系，常用肥盐比的指标来评价。肥盐比就是硝态氮含量与 全盐量的比值。河南省的资料认为：硝态氮含量低，肥盐比为 0.01—0.005 的水为可用的水， 需渗入淡水稀释；硝态含量低，肥盐比小于 0.005 的水，一般不宜使用。 目前，对肥水的评价尚无统一标准，中国科学院河南地理研究所提出的中性或弱碱性土 壤地区的肥水评价标准（表 7-6），可供参考。表中盐度按下列情况分别计算。 ⑴ 当 Na+>NO3 -时： Na+（NO3 - +Cl-）,有 NaCl、Na2SO4 存在时，则盐度=Na+ -NO3-； Na+>（NO3 - +Cl- +SO4 2-），有 NaCl、Na2SO4 及 NaHCO3 存在时，则盐度=Cl- +SO42- (此时要做慎 重考虑)
(2)当Na<NO3时,有MgCl2或CaCl2存在时,则盐度=CI。水中无残留碳酸钙存在时, 主要为盐害;当;存在为残余碳酸钠,且盐度小于10时,主要为盐害;当浓度小于10,又 有残余碳酸钠存在时,盐害、碱害皆有 表7-6肥水水质评价标准表 评价标准 硝态氦矿化度 肥水水质评价 盐度 肥水类型 (mg/L) (e)/(不掺淡水情况) 长期灌溉无盐碱化威胁,肥效能充分发挥作用,适 优质水 15-50 硝态含量的低值及低矿化度和低盐度,在渗透性差 的土上长期灌溉可能有轻度集盐:合理利用,土壤不会 良好水 15-100 15-25出现盐碱化现象,作物生长良好,大多数粮食作物(除 幼苗期或对盐害敏感的作物需慎重外)均可灌溉,但肥 效不能充分发挥 在盐碱化地区,对盐害敏感作物及幼苗期,灌后可 出现死亡现象:播种前灌溉会一直作物出苗,肥效发 挥受到较大抑制:若采用防止盐碱化的综合农业技术措 可用的水 施,合理利用,即使有盐碱化威胁地区,作物仍可较好 地生长,非化地区也可以避免土壤盐碱化发生了:反 之,利用不合理,也会产生严重后果 般不能直接利用,灌溉后可能使土壤盐分迅速累积 不合格水 l5-150 肥效受到严重抑制,慘淡水后扔可直接利用,但惨淡水 以上 后应按改变后的肥水水质进行评价 在运用上述标准评价肥水水质时,会出现硝态氮、矿化度及盐度三项指标不能同时满足 的情况,那就是在满足肥效含氮量的前提下,掺淡水降低矿化度及盐度,以满足用水要求。 如果掺淡水后,含氮量达不到肥效要求,则不能当作肥水看待
（2）当 Na+5 >40 一般不能直接利用，灌溉后可能使土壤盐分迅速累积， 肥效受到严重抑制，惨淡水后扔可直接利用，但惨淡水 后应按改变后的肥水水质进行评价 在运用上述标准评价肥水水质时，会出现硝态氮、矿化度及盐度三项指标不能同时满足 的情况，那就是在满足肥效含氮量的前提下，掺淡水降低矿化度及盐度，以满足用水要求。 如果掺淡水后，含氮量达不到肥效要求，则不能当作肥水看待