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灌溉水堿性大,如何處理后才能夠在滴灌系統(tǒng)上面應用灌溉?

梁飛談水肥
副研究員,博士,主要從事于水肥一體化、土壤改良研究和科學普及
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前幾天頭條收到這樣一個問題“梁老師,堿性大的水用在滴灌系統(tǒng)上面可行不,如何處理后能夠灌溉?”

對于這個問題我前面也沒有認真思考和總結過,對于以前沒有系統(tǒng)思考過的問題,我覺得有時候應該想想到底為什么?

為了回答好這個問題,我們一起學習以下幾個關鍵知識點:

第一、水堿性大是怎么回事?

酸堿往往用pH值來表示。根據(jù)國家標準《水質pH值的測定 玻璃電極法》(GB 6920-1986)中的定義:

pH是從操作上定義的。通俗講,pH就是與水溶液中氫離子的負對數(shù),溶液中氫離子越多,酸性越大,氫離子濃度越高,其對數(shù)的絕對值越小,負對數(shù)值也就越小。簡而言之,越酸越小,越堿越大。

當氫離子大于氫氧根時,稱之為酸性;當氫氧根大于氫離子,稱之為堿性,用pH值表示。

純水中氫離子和氫氧根離子等量:H2O→H+ + OH-。 這些離子的濃度值相當于10 的-14次方,摩爾/升,即〔H+〕〔OH-〕=10的-14次方。在中性溶液中,氫離子的濃度值是10的 -7次方,pH也相當于7。

因此,堿性的水,氫離子的濃度低于氫氧根離子的濃度,水中在設備檢測時候顯示的是酸性離子少,堿性離子多。

第二、北方灌溉水中經(jīng)常含有哪些成分?

天然水的化學成分是水在循環(huán)過程中與周圍環(huán)境長期相互作用的結果。常量元素在自然水體中含量豐富,是水體中離子的主要組成成分。水體主離子組成被廣泛用于識別控制該水體化學組成的基本過程,如流域巖石風化、水體的蒸發(fā)/結晶作用以及大氣降水物質輸入等。

土壤鹽分八大離子是由土壤陰離子和陽離子組成,陰離子由碳酸根(CO32-)、碳酸氫根(HCO3-)、氯根(CI-)、硫酸根(SO42-)組成,陽離子由鈣離子(Ca2+)、鎂離子(Mg2+)、鉀離子(K+)、鈉離子(Na+)組成。

往往灌溉水中主要離子成分與土壤中離子成分相接;由于灌溉水水質為堿性,因此灌溉水中的陽離子鉀鈉鈣鎂都可能存在;但是陰離子中由于硫酸根和氯離子為中性鹽,所以水質必然有碳酸根或者碳酸氫根存在。

不同差異較大,根據(jù)甘肅地區(qū)水質調查:水樣中,Na++K+離子占比最大,為61%;Ca2+離子次之,為23%;Mg2+離子占比最小,為16%;Cl-占比最大,為43%;SO42-離子次之,為42%;HCO3-離子再次之,為15%;CO32-占比最小,為3.6%。另外下面兩個圖分別為西北華北常見的離子組成;和河套地區(qū)的水質組成。

通過上面文字和圖表可以,確定灌溉水中的主要成分應該是鉀鈉鈣鎂四大陽離子和碳酸根、碳酸氫根、硫酸根、氯離子四大陰離子。實際上,在一些特殊地區(qū)還存在硝酸根和氟離子等,如果遇到這種情況需要單獨處理,該文暫且不討論,硝酸鹽在新疆艾丁湖附近要注意,昆侖山發(fā)源的河流注意其他離子。

第三、堿性大的水應用在滴灌系統(tǒng)會怎么樣?

首先,堿性水,往往是由于水中含有強堿弱酸鹽存在,也就是碳酸(或者碳酸氫)鹽(鉀鈉鈣鎂)存在。其次,堿性水對于滴灌系統(tǒng)會產(chǎn)生三個方面的影響:1、影響滴灌系統(tǒng)運行,可能堵塞滴灌帶或者影響滴灌系統(tǒng)運行;2、危害植物生長,具體危害包括離子危害和鹽堿整體危害,如鈉離子影響植物的生理代謝,鹽分增加影響植物吸水的,具體內容可以約到前面的文章“土壤的牛皮癬,如何改良鹽堿地中的鹽斑堿斑,用養(yǎng)結合是關鍵”等系列文章;3破壞土壤結構,具體包括影響土壤中的離子組成,物理特性等方面,具體內容可以參考本人前期的文章和《鹽堿地改良實用技術問答及案例分析》一書。

第四、如何處理,才能這樣的水不堵塞滴灌帶。

如何處理不堵滴灌帶,這個實際上是微咸水滴灌中最關心的問題,因為沒有好的水源進行灌溉才是選用微咸水灌溉的。或者說有好的水灌溉,還考慮什么堿水的問題,因此,不管是常規(guī)灌溉還是滴灌這個水對土壤和植物的危害不會少,因此該問題不作為本文討論的重點,具體內容可以參考本人前期的相關文章。

今天我們重點討論堿水為什么會堵塞滴灌帶,如何解決這個問題。

(一)為什么會堵塞滴灌帶?

灌水器堵塞是指灌溉水中的無機物、有機物、微生物甚至溶解性鹽類等物質在滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)或灌水器過流結構里附著、沉積,導致灌水器流量下降、滴灌系統(tǒng)灌水均勻度下降的現(xiàn)象。

化學堵塞一般指原本溶解在灌溉水中的可溶性鹽類等化學物質,例如碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、氫氧化物、鐵離子、錳離子、鈣離子、硫化物等,在一定條件下會發(fā)生化學反應、生成不溶性沉淀物質,沉積在灌水器內部流道內,引起灌水器堵塞。

當灌溉水源中含有大量的Ca2+、CO32-、HCO3-及其他離子時,離子之間會發(fā)生化學反應生成沉淀堵塞灌水器,特別是當灌溉水是高堿性時。根據(jù)研究許多灌水器內的堵塞物質主要成分是碳酸鈣。

(二)面對堵塞我們應該如何做?

在水肥一體化中,我一直在推薦一個磷肥就是磷酸脲,該肥料是強酸性的,我們可以試著用高濃度的磷酸脲溶液清洗滴灌帶;當然也可以選擇稀硫酸、稀鹽酸的酸清洗滴灌帶或者提前調整灌溉水酸堿性,但是由于磷酸脲是一種磷肥相對適用性更強。但是切記,在清洗滴灌帶前先適當?shù)牡我欢ǖ那逅?,使得作物根區(qū)土壤保持濕潤,防止燒苗。

整體上講,堿水能不能滴灌,首先要考慮的是能不能灌溉;灌溉的前提條件是對土壤和植物的危害小,如果是植物能夠耐受灌溉水中的鹽堿;不管采用滴灌還是常規(guī)灌溉原則上問題不大,但是滴灌要做好灌溉前的處理;如果發(fā)生堵塞記得適當是施用酸性產(chǎn)品處理,其中酸性肥料最佳!

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