观点｜灌溉水质是如何影响生产的？ / 四六文摘

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Water Quality Analysis

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灌溉水的质量会影响营养液的配比，因此在水培系统中尤为重要。在土壤中，根可以从较大的根际环境中获取养分，而对于水培系统，由于根系生长受到基质尺寸的限制，因此一旦营养液不能满足植株需求，其生长就会立即受到限制。

用于配制营养液的灌溉水可能含有矿物质和/或残留盐分，pH值或钠含量较高。因此在计算营养液配方时，必须减去灌溉水中已有的养分，以确保营养液浓度不超过实际所需水平。

对于水培系统，强烈建议使用雨水，因为雨水通常具有优良的品质且不含铁。温室屋顶的径流是收集雨水的一种简单方法。

#01

钠和氯

根据钠和氯化物的含量，水可以分为三个质量等级，如表1所示。

表1 水质等级

钠

灌溉水中的盐含量——尤其是钠浓度是至关重要的。钠通常存在于水中，但只有少量被植物吸收。钠的过量会引起盐分问题。如果根区钠浓度过高，对农作物有害。如果钠累积高于根区最高可接受钠浓度（表2），为了防止产量下降或产品品质下降，种植者必须排放一小部分循环的营养液。排放会导致不必要的养分和水损失以及环境污染。

表2 为了防止产量降低或品质下降，作物根区可接受的最高钠浓度

循环营养液中钠积累的主要来源是灌溉水中的盐分。肥料中的钠到循环营养液中是很低的，不太可能造成盐分的积累。通常，钠浓度高于1.5 mmol/L的灌溉水不适合在水培系统中循环利用，因为循环利用会增加钠的含量。

氯

氯化物也可能存在于许多水源中。氯化物含量高对作物生长有害，只有低浓度的氯化物是作物可接受的。作物根区中可接受的最高的氯浓度为比钠的高 0.2-0.5 mmol/L。

高含量的钠和氯化物不会直接破坏农作物，但会导致生产潜力下降，如图所示。

图盐度（钠，氯所有养分）导致生产潜力的损失

#02

pH、碳酸钙和硬度

暂时硬度是由于溶解的碳酸盐矿物（碳酸钙和碳酸镁）的存在而引起的一种水硬度。溶解后，这些矿物质会释放钙和镁阳离子以及碳酸根和碳酸氢根阴离子。水培的最佳pH值为5.5。如果灌溉水中含有大量的碳酸盐和碳酸氢盐，那么水的pH值会很高。当使用井水时通常是这种情况。因此，应使用酸处理水以中和碳酸氢根并降低营养液的pH值。酸的加入量由碳酸氢根的量决定。

当向水中加入酸时，碳酸氢盐会被酸的质子中和，溶液的pH值会降低。钙（或镁）仍可供植物吸收，而酸的阴离子仍会溶解在水中。

硝酸通常用于此目的，但磷酸及其衍生物（如磷酸脲）也可以如此使用。随着添加更多的酸，溶液中和酸关联的阴离子的浓度，例如硝酸盐和磷酸盐，会增加。但是，这些量不应超过植物的实际所需浓度。由于营养液中这些阴离子的浓度会限制可以添加的酸量，所以可以被中和的碳酸氢根的量是有限的。因此，灌溉水中碳酸氢根的初始浓度是主要的质量问题。

用酸处理碳酸氢盐会释放出二氧化碳和水。必须保证二氧化碳从营养液中逸出，否则，溶液的pH值不会降低，并且会波动。这意味着酸和碳酸氢盐的反应应在开放系统中进行，例如在一个开放式混合罐中。

#03

铁

根据水泵出的土层不同，水里可能会存在大量铁。铁在厌氧井水中以二价铁离子(Fe2 )的形式存在。一旦接触空气中的氧气，这些离子与氧气发生反应变成三价铁离子(Fe3 )，迅速沉淀成各种不溶性铁盐（氢氧化铁，氧化铁和羟基氧化铁）。在温室生产中，这种情况发生在水流过喷嘴或滴箭的那一刻，因为那一刻水会突然与空气接触。这意味着这些铁都不能被作物利用，因为它们在到达作物之前就已经沉淀了。尽管可以根据灌溉水中已有的养分量来调整施肥策略，但不需考虑水中的铁。相反地，应该计算出根部可以吸收的螯合铁的剂量而非水中已经存在的铁。

喷灌系统铁含量的接受度

由于喷嘴不会像滴箭那样容易堵塞，因此灌溉水中允许含有一定量的铁，但会导致作物叶片和温室玻璃由于铁的沉淀而变成褐色。从Fe2 到Fe3 再到铁沉淀是H 形成的过程，换言之，pH会下降。

铁含量的可接受度取决于水中碳酸氢盐的量，因为碳酸氢盐是pH缓冲剂。不含碳酸氢盐的水（软水），铁含量不应超过100μmol/L (5 ppm)；铁含量过高的话，可能会导致通气后，低pH状态下作物叶片受损。对于硬水，只要不使用顶喷系统，数百μmol/L 的铁仍然可以接受。但这两种情况，都会引起一定程度的褐变。如果需要保持农作物的品相不变，初始铁含量不应超过25-50μmol/L (1-2.5ppm)。需要记住，这些铁都不可被作物吸收利用。