Эксперт в проектах по измерению качества воды и очистке воды 2007
Контроль качества воды для сельскохозяйственного орошения: как анализатор качества воды определяет жесткость и электропроводность для обеспечения роста сельскохозяйственных культур?
Введение
Знаете ли вы о «невидимой засухе» для сельскохозяйственных культур? Вода с высокой соленостью, о чем свидетельствует высокая электропроводность, осмотически недоступна для растений. Даже при видимой влажности почвы растение не может использовать воду для своего роста. Аналогично, вода с высокой жесткостью, то есть с повышенным содержанием магния (Mg), также может вызывать проблемы.2+ ) и кальций (Ca2+ Это может привести к образованию известкового налета на почве при капельном орошении, вызывая неравномерный полив. При распылении воды отложения на листьях и плодах могут снизить их фотосинтетическую способность, что приведет к снижению урожайности и замедлению роста растений.
Мониторинг качества воды и контроль ее параметров абсолютно необходимы для обеспечения надлежащего роста сельскохозяйственных культур. Современные датчики позволяют небольшим сельскохозяйственным предприятиям поддерживать качество воды без необходимости сложных лабораторных исследований. В этой статье рассматривается жесткость и электропроводность воды и их влияние на рост растений. Кроме того, объясняется, как можно контролировать качество воды для сельскохозяйственного орошения с помощью онлайн-анализаторов .
Понимание жесткости воды в системах орошения
Определение жесткости воды
Жесткость воды — это показатель концентрации двухвалентных катионов, в основном магния (Mg2+) и кальция (Ca2+). Они являются необходимыми макроэлементами для роста растений, обеспечивая структуру клеточных стенок и производство хлорофилла.
Источники, повышающие жесткость воды
Земля богата природными камнями. В частности, известняк (карбонат кальция) и доломит (карбонат кальция и магния) способствуют повышению концентрации двухвалентных катионов в грунтовых водах. Дождевая вода имеет меньшую жесткость, но ее концентрация может увеличиваться по мере испарения воды.
Идеальные диапазоны для ирригационных работ.
На практике сельскохозяйственное орошение требует тщательного контроля качества воды и поддержания таких параметров, как жесткость и электропроводность. Вода с содержанием CaCO₃ от 0 до 150 ppm обеспечивает оптимальный рост сельскохозяйственных культур. Она также обеспечивает достаточное количество магния (Mg).2+ ) и кальций (Ca2+ ) без риска образования накипи или засорения оборудования.
Влияние жесткости воды на рост сельскохозяйственных культур
Высокая твердость почвы и ее влияние на рост сельскохозяйственных культур
Основная проблема заключается в деградации ирригационной системы. Образование накипи может забивать капельницы в системах капельного орошения. Опрыскивание растений водой высокой жесткости может вызывать отложение налета на листьях, что снижает эффективность фотосинтеза. Высокие концентрации кальция.2+ Осмотический стресс может препятствовать усвоению других необходимых катионов, таких как магний и фосфор. Он может привести к замедлению роста и пожелтению листьев из-за недостатка магния. Осмотический стресс может снизить урожайность на 20-30%.
Низкая жесткость воды и связанные с ней риски
Если концентрация микроэлементов ниже 50 ppm, это может привести к таким заболеваниям растений, как вершинная гниль у томатов, из-за низкой концентрации ионов кальция в воде. Для культур, чувствительных к концентрации микроэлементов, можно использовать мягкую воду с концентрацией от 0 до 60 ppm, но требуется тщательное регулирование питательных веществ путем внесения удобрений.
Управление и взаимодействие почвы
Для контроля высокой временной жесткости воды можно использовать контролируемое введение серной или фосфорной кислоты. Она реагирует с бикарбонатами в воде, образуя растворимые соединения. Однако это следует делать умеренно, чтобы избежать неблагоприятных последствий закисления. Высокая жесткость/соленость (2250-3150 ppm) снижает урожайность кукурузы на 50% из-за стресса корней. Высокая жесткость также коррелирует с повышенным содержанием марганца, вызывая скрытую токсичность для овощей.
Понимание электропроводности в системах орошения
Определение электропроводности (ЭП)
Это способность воды проводить электричество. Обычно она пропорциональна концентрации ионов, присутствующих в воде. Это могут быть ионы Na + и Cl- ., NO3-, K+ , и Ca2+ Эти показатели измеряются в мкСм/см (микросименсах на сантиметр) для питьевой воды или в дСм/см для орошения. Как правило, все показания стандартизируются при 25 °C для обеспечения достоверности результатов.
Источники и оптимальный диапазон
Повышение электропроводности выше нормального значения или снижение ниже него может быть вызвано различными причинами. Рассмотрим их подробнее:
- Источники высокой электропроводности: сток удобрений, испарение в засушливых зонах и загрязненные грунтовые воды могут повышать электропроводность за счет добавления ионов.
- Низкий уровень электропроводности (EC) может быть обусловлен наличием в воде, очищенной методом обратного осмоса (RO), дистиллированной воды и дождевой воды, не контактирующей с минеральными отложениями.
- Оптимальный диапазон EC: Для обеспечения высокой урожайности сельскохозяйственных культур контролируйте EC, исходя из следующих параметров:
○ Для сельскохозяйственных культур: показатель ниже 1,5 дС/м .
○ Чувствительные саженцы/сеянцы: менее 1,0 дС/м .
○ Риск: Значения, превышающие эти показатели, повышают риск осмотического стресса.
Электропроводность (EC) связана с общим содержанием растворенных твердых веществ (TDS). Для упрощения пересчета можно использовать следующее эмпирическое правило:
TDS (мг/л) ≅ 640 x EC (дСм/м)
Влияние электропроводности на рост сельскохозяйственных культур
Последствия высокой электропроводности при орошении
Физиология и рост растений напрямую зависят от электропроводности. Как правило, 3 мСм/см или 3 дСм/см считается слишком высоким показателем и может нарушить орошение. Это может привести к осмотическому стрессу, затрудняющему растениям поглощение воды. Избыточная соленость может вызвать токсичность и привести к увяданию, снижению транспирации и значительному уменьшению урожайности чувствительных культур, таких как салат.
Влияние низкой электропроводности
Ключевым моментом является поиск баланса. Даже при низкой электропроводности (EC) рост растения страдает. Значение ниже 0,6 мСм/см может замедлить фотосинтез и уменьшить биомассу, что особенно характерно для гидропоники, где поступление питательных веществ зависит исключительно от воды.
Управление и картографирование
Для снижения электропроводности (EC) используют метод разбавления, смешивая воду с низкой электропроводностью с водой с высокой электропроводностью для достижения оптимального уровня EC. Некоторые даже используют метод избытка воды, чтобы переместить поверхностные соли под корни и обеспечить благоприятные почвенные условия для растений.
Современные методы, такие как электрорезистивная томография (ЭРТ), предлагают уникальный неразрушающий способ мониторинга электропроводности на поле. Это позволяет фермерам использовать стратегии точного орошения и промывки почвы.
Как анализаторы качества воды определяют жесткость
Некоторые методы основаны на выделении и количественном определении конкретного кальция (Ca).2+ ) и магния (Mg2+ ионы в образце.
Ионно-селективные электроды (ИСЭ)
Электрод окружен мембраной. Эта мембрана избирательно пропускает ионы, позволяя им достигать электродов. Как правило, мембрана изготавливается из полимерных матриц, содержащих специфические ионофоры, особенно для ионов кальция (Ca).2+ ) и магния (Mg2+ ) ионы.
● Ионоселективный электрод (ИСЭ) имеет селективную мембрану и внутренний электрод сравнения, обычно Ag/AgCl.
● Внешний опорный электрод (ОЭ): стабильный электрод (например, Ag/AgCl), обеспечивающий постоянный, известный базовый уровень электрического потенциала.
Когда ион достигает ионоселективного электрода, он создает разность потенциалов. Измерение разности потенциалов позволяет определить концентрацию ионов в воде. Для этого используется соотношение Нерста:
Где:
E: Измеренный потенциал (напряжение).
E 0 : Стандартный потенциал ячейки (постоянная величина).
R: Универсальная газовая постоянная.
Т: Температура в Кельвинах.
z: Заряд иона +2 для Ca2+ .
F: Постоянная Фарадея.
а) Активность (эффективная концентрация) иона в исследуемом растворе.
Примечание: напряжение изменяется логарифмически в зависимости от концентрации ионов.
Химические методы (титрование ЭДТА)
Этилендиаминтетрауксусная кислота является титрантом. Она используется в классическом методе обнаружения ионов в воде. Мы добавляем комплексообразующий агент, такой как ЭДТА, и позволяем ему образовывать стабильные комплексы с кальцием (Ca).2+ ) и магния (Mg2+ ) ионов. Мы делаем это до тех пор, пока все ионы не будут связаны.
М2++EDTA4- → [М-ЭДТА]2-
Здесь М2+ представляет собой либо Ca2+ или Mg2+
Для визуального определения точки связывания всех ионов используется специальный краситель, называемый металлохромным индикатором. Когда все свободные ионы связаны, дальнейшее добавление ЭДТА приводит к вытеснению индикатора, и он возвращается к своему свободному цвету, сигнализируя о завершении реакции. Цвет меняется с винно-красного на синий, что очень резко и делает индикацию заметной.
Косвенные и полевые оценки
Другой метод определения жесткости воды — это косвенное определение с помощью электропроводности (ЭП) для быстрого приближенного результата. Поскольку жесткие ионы в воде влияют на ЭП, мы можем вывести общую корреляцию.
Электропроводность 1,4–2 мкСм/см ≈ 1 ppm CaCO₃
Большинство портативных измерителей позволяют проводить измерения непосредственно в полевых условиях, что делает их наиболее удобным методом определения жесткости воды.
Как анализаторы качества воды определяют электропроводность
На практике электрохимический зонд вводится в образец воды для анализа качества. Когда зонд находится в воде, на его электроды подается напряжение. Ток проходит через ионы, присутствующие в воде. Измерение тока прямо пропорционально концентрации растворенных ионов.
Теплая вода проводит электричество легче, чем холодная, поэтому необходима стандартизация. Электрохимические датчики оснащены процессорами, откалиброванными для различных температурных условий. Обратная связь от модуля температурной компенсации обеспечивает информацию о температуре в реальном времени и позволяет точно настроить значение электрохимического датчика. Однако важно поддерживать чистоту датчика и проводить периодическую калибровку.
Практическое применение в сельском хозяйстве и теплицах
- Регулирование электропроводности в режиме реального времени на сельскохозяйственных угодьях: На сельскохозяйственных угодьях анализаторы служат ключевым механизмом контроля за источником воды. Они могут разбавлять грунтовые воды с высокой электропроводностью дождевой водой с низкой электропроводностью для оптимизации качества воды. Это делает воду пригодной для выращивания целевых сельскохозяйственных культур на больших площадях.
- Интеграция с капельными системами: Они поддерживают точное земледелие, интегрируясь с капельными системами. Система определяет электропроводность (EC) и жесткость почвы и регулирует скорость насоса или выдает команды запуска/остановки в зависимости от пороговых значений EC.
- Управление дренажем: Европейская комиссия подтверждает, что выщелачивание солей выполняет свою задачу, вытесняя вредные концентрации солей под корни и восстанавливая здоровье сельскохозяйственных культур.
- Настройка с учетом специфики культуры: использование более низких пороговых значений EC на чувствительных стадиях, таких как рассада или саженцы, минимизирует осмотический стресс и значительно повышает выживаемость и темпы раннего роста.
- Исследования и адаптация: Анализаторы выявляют сезонные скачки электропроводности в источниках воды, что позволяет разрабатывать адаптивные планы орошения для управления периодами высокой солености в сельскохозяйственных системах, питаемых реками.
Заключение
Контроль электропроводности (EC) и жесткости воды для роста сельскохозяйственных культур является обязательным. Необходимо проводить тщательный мониторинг качества воды, чтобы обеспечить растения необходимыми питательными веществами и избежать осмотического стресса и токсичности питательных веществ. Например, в условиях засоления (EC 4,5-6,5 дСм/м) кукуруза сильно страдает от замедления роста, что приводит к снижению высоты, массы семян и общей урожайности на 50-75%.
Анализаторы качества воды позволяют контролировать и регулировать уровень питательных веществ в воде с помощью системы насосов, клапанов, задвижек и т. д. В этих анализаторах используются точные датчики, такие как ионоселективные электроды (ИСЭ) и датчики проводимости, которые передают данные в режиме реального времени контроллерам для автоматической и точной корректировки уровня питательных веществ. Если вы ищете высококачественные, точные и ориентированные на сельское хозяйство анализаторы качества воды , обратите внимание на компанию Shanghai BOQU Instrument Co., Ltd. В их ассортименте представлены модели AH-800 для измерения жесткости, ECG-2090Pro, DDG-2080Pro, SJG-2083CS и DDG-2080X для измерения проводимости. Посетите сайт https://www.boquinstrument.com/ .
ReviewsNumber of comments: {{ page.total }}
I want to comment?
{{item.nickname ? (item.nickname.slice(0, 2) + '*****') : item.source === 1 ? 'mall buyer' : '--'}}
{{item.comment_time}}
Review in the {{item.country}}
Reviews
Merchant
{{replyItem.nickname ? (replyItem.nickname.slice(0, 2) + '*****') : replyItem.source === 1 ? 'mall buyer' : '--'}}
{{replyItem.parent_nickname ? (replyItem.parent_nickname.slice(0, 2) + '*****') : '--'}}
{{replyItem.is_merchant_reply === 1 ? replyItem.reply_time : replyItem.comment_time}}
Review in the {{replyItem.country}}
Reviews
No customer reviews
Получите цитату
Рекомендуется для вас
нет данных
Связаться с нами
Быстрые ссылки
Свяжитесь с нами
Факс: 86-021-20981909
Скайп: +86-15000087545
WhatsApp: 86-15000087545
Добавить офис: Нет. 118 Xiuyan Road, Новый район Пудун, Шанхай, Почтовый индекс: 201315, Китай
Добавить офис: Нет. 118 Xiuyan Road, Новый район Пудун, Шанхай, Почтовый индекс: 201315, Китай
Свяжитесь с нами прямо сейчас
BOQU Instrument специализируется на разработке и производстве анализаторов и датчиков качества воды, в том числе измерителей качества воды, измерителей растворенного кислорода, датчиков pH и т. д.
Copyright © 2025 Шанхайская компания BOQU Instrument Co.,Ltd |
Карта сайта