当前的世界环境

介绍

水的需求已经增加，因为它的用途变得更加多样化。水在人类的活动中是不可或缺的。使用的水源包括河流，溪流，湖泊，池塘，雨水和地下水，如春水，井水，钻孔等。在尼日利亚北部的北部，受到干旱条件的影响，灌溉过程中存在巨大进展发展计划（Ahmed和Tanko，2000）。Bonue State位于尼日利亚北部地缘政治区，位于南部几内亚大草原农业生态区内，其中降雨通常不稳定，金额不足，生产一些作物的生产量和分销。超过142,200ha的土地在Bonue状态（Ayuba）培养等艾尔,2007)。在尼日利亚，年降雨量从极端的北部约500毫米到南部约3000毫米不等，降雨强度很高。Benue的年降雨量从900毫米到1200毫米不等(Jimba和Adegoye, 2000年)。在贝努埃州，雨养农业遭受了不同程度和强度的农业干旱，因此需要灌溉，以满足作物对水分的需求，以满足对粮食和纤维的需求。Benue州的可耕地包括高地和fadama地(洪泛区)。这片高地种植了许多高价值的农艺和园艺作物。法达玛农业依靠雨季的雨水和旱季的土壤残余水分。为了缓解长期降雨间隔和旱季期间的水分胁迫问题，提供补充灌溉。这是通过将水从常年存在的地表水和深水井或浅水井中提出来来实现的。尽管灌溉对任何地方的农业生产都是有用的，但必须只使用优质的水。 Poor quality water affects both soil quality and crop production adversely (Bello, 2001; USDA, 2001; FAO, 1994). Considering large hectares of land which are agriculturally productive within River Katsina-Ala catchment areas, there is a felt need to encourage irrigated agriculture. This can support year round crop production on medium and consequently alleviate poverty.The river Katsina-Ala, is the tenth most important river in Nigeria (The National Atlas of the Federal Republic of Nigeria, 1978). It has a length of about 346 km and numerous tributaries (Welcomme, 1976). The main aim of the study is to investigate and evaluate the qualities of surface and ground water within the river Katsina-Ala catchment areas of Benue State, for irrigation purposes.

研究区

这项研究是在Katsina-Ala河的三个选定的集水区进行的。集水区为Logo、Ambighir和Katsina-Ala。Katsina-Ala河位于被称为Benue下游水系区的6^0.50^'和7^0.48'n和8^0.49'和9^0.50'e（图）。它来自Bamenda Highlands，一部分的喀麦隆山脉，（1000 - 2000m A.S.L.）蜿蜒的北风，并在Kashimbila推动了国际边界到Bonue状态（6^0.55'n，9^0.37'e），在登空Gbajimba陷入河（7）之前（7^0.48’和8^0.约160米a.s.l， (Ogueri, 2001)。它长约346公里，有许多支流(欢迎，1976)。Ambighir河集水区位于Gboko地方政府的Ambighir。研究区域以经度为界^0.36”和8^0.45'e和latitudes 7^0.45'和8^0.00n，而River Logo集水区位于Logo in Logo Local Government area，以经度9为界^0.16本部和9^0.28'e和纬度7^0.36”和7^0.50'n。河流河南河集水区的最大海拔为151.5米以上平均海平面（即）海拔（上午）和最低海拔为121.21米。Ambighir浮雕范围从90到262米上午262米。，徽标范围为约121至159米。研究领域的气候是热带大草原。

最低温度为9.7^0.C和最大值是33.5^0.C.平均每月温度为27.3^0.C.研究领域的干燥和潮湿的季节，每年降雨量在约900和1200毫米之间变化。雨季从四月开始，在10月/ 11月结束。研究领域的植被是几内亚大草原类型，其特点是沉淀灌木和树木的草。常剧的作物包括山药，木薯，豚鼠，玉米，小米，地生，大豆，基尼，稻米，甜瓜等蔬菜作物。在该地区也发现了芒果，棕榈树，柑橘，腰果和其他经济树等树木作物。该庄稼主要生产（图2）是山药（26％），然后是大豆（16％），地生和水稻（每次8.67％）。虽然Benue国家受到不稳定的降雨，但国家发生的激烈的农业活动使其成为“国家的食物篮”。

方法

在旱季和雨季都采集了水样。河流和井水样本在三个集水区(Ambighir, Logo和Katsina-Ala)的不同位置采集）。用玻璃电极pH计电测水的pH值(Mclean, 1965)。用电导率仪测量电导率。根据标准方法(APHA, 1998)，在实验室中分析了水的阳离子交换容量(CEC)。钠、钾、氯、硼用火焰光度计测定。用原子吸收分光光度计(AAS)测定钙、镁、铁和锰(Mclean, 1965)。以萘烷和甲基橙为指示剂，用滴定法测定碳酸氢盐(Landon, 1991)。总溶解固体在水中测定蒸发-干燥(Chopra和Kanwar, 1991)。在Katsina-Ala河的三个集水区进行了渗透能力测试。在每个集水区确定了六(6)个地点。在每个地点挖10cm × 10cm × 10cm的坑进行入渗试验。水量250厘米^3.将水倒进坑中，并记录下水分进入土壤的时间(秒)。在每个地点重复了四次。

结果与讨论

河流和井水的化学特征

Physico化学参数是评估灌溉水适宜性的最重要因素（Rhoades，1977，Rogers，等al，2003）。与粮农组织（1994）（1994）灌溉水标准相比，各种化学成分的平均值被认为是适用于适合灌溉（表1）的范围内的。河水的浊度范围从42.1至72.1毫克/ L分别在湿季和旱季中的2.3至30mg / L.井水的浊度分别在8.1至65mg / L和湿季节中的8至30mg / l。河水的pH值从7.5到8.3，从7.2到8.1湿润，干燥季节分别。井水的pH值分别为6至7.81和6至7.2分别在潮湿和干燥的季节。由于高度的饱和度，湿季节湿季节的pH通常高于干燥的季节 -在雨季形成阳离子（Ca，Mg，K和Na）。在水样的情况下，预期阳离子浸没在土壤曲线上，从而增加井水中的基础浓度。所有值表明略有碱性条件，但在6 - 8.5的推荐标准范围内下降（粮农组织，1994年）。河水的pH值表明略微碱性条件;将这种水连续应用于研究区域内的土壤可能是有害的。这是因为干燥季节中的土壤略微盐水状态。 The values of the electrical conductivity (EC) of the river water ranged from 0.03 to 0.07 ds/m and from 0.04 to 0.09 ds/m for wet and dry season respectively. The EC of the well water ranged from 0.08 to 0.13 ds/m and from 0.03 to 0.1 ds/m in the wet and dry season respectively.The values of calcium in the river water ranged from 0.24 to 0.33 meq/l and from 0.25 to 0.51 meq/l for wet and dry season respectively.Calcium content of the well water ranged from 0.23 to 0.66 meq/l and from 0.2 to 0.6 meq/l for wet and dry seasons respectively.The magnesium values in river water ranged from 0.23 to 0.33 meq/l and 0.26 to 0.42 meq/l for wet and dry season respectively. For well water, Mg ranged from 0.28 to 0.52meq/l and from 0.28 to 0.47 meq/l for wet and dry seasons respectively. Thesodium concentration in river water ranged from 0.09 to 0.21 meq/l and from 0.18 to 0.32 meq/l for wet and dry season respectively. The values of sodium in well water ranged from 0.08 to 0.39 meq/l and from 0.07 to 0.33meq/l in the wet and dry season respectively.The potassium values in river water ranged from 0.44 to 5.41 mg/l and from 1 to 20.4 mg/l in the wet and dry season respectively. The K values in the well water ranged from 1 to 16 mg/l and from 0.08 to 7mg/l in wet and dry seasons respectively.The values of boron in the river water ranged from 0.46 to 0.76 mg/l and from 0.09 to 0.14 mg/l for wet and dry seasons respectively. In well water, boron values ranged from 0.1 to 0.3 mg/l and from 0.07 to 0.23 mg/l for wet and dry season respectively.The values of Fe ranged from 0.41 to 1.1 mg/l and from 0.41 to 2.3 mg/l for river and well water respectively. Mn ranged from 0.11 to 0.18 mg/l and from 0.09 to 0.23 mg/l for river and well water respectively. Sulphate values in the river water ranged from 0.07 to 0.92 meq/l and from 0.4 to 0.7 meq/l for wet and dry season respectively. In the well water, the values ranged from 0.1 to 1.06 meq/l and from 0.09 to 1 meq/l for wet and dry season respectively.The values of bicarbonate in the river water ranged from 0.60 to 1.01 meq/l and from 0.61 to 1.52 meq/l for wet and dry seasons respectively. The bicarbonate in the well water ranged from 0.59 to 1.63 meq/l and 0.3 to 0.96 meq/l for wet and dry seasons respectively.The values of total dissolved solids in water ranged from 87 to 340 mg/l and from 25 to 200 mg/l for river and well water respectively.

对水样进行了进一步的分析，生成了Piper trili near diagram图。左边的三角形是阳离子，右边的三角形是阴离子。然后，将两个三角形的点投影成菱形，得到菱形场(图3,4)。主要的水化学类型是Ca-Mg(土碱金属)类型，对井和河水样本的记录都是100%(表3)，其次是SO_4.^2-cl^-井水和河水样本的类型记录分别为77.8%和50%。在井水和河水中，Na - K(碱金属)、碳酸钠和氯化钠类型完全不存在(0%)。两种HCO的比例_3.^-+ CO._3.^2-河水样品中的碳酸钙型（每种50％）的井水样品中的比例两倍多（每项22.2％）.River水与大气接触，这使得二氧化碳可以溶解水形成碳酸氢盐离子。这在地下水中并不容易出现在大气中的地下水中。属于特定的水化学相的井水样本的比例大致两倍于河水属于没有特别的水化学相的比例。这可以归因于河水在地下水经历较少混合时流动的河水经历更湍流混合。

灌溉用水水质评价

对于灌溉而言，水的数量和质量同样重要(Sangodoyin和Ogedemgbe, 1991)。水质是根据其预期用途来评估的。水质在很大程度上取决于水源和周围发生的人为活动。对于灌溉用水来说，关注的不仅仅是它是否适合作物生产;它对农业土壤和灌溉系统的影响也必须加以考虑。灌溉用水适宜性(SIW)表示为:

SIW = f (Q, S, P, C, D)

在哪里;Q =灌溉水质量，S =土壤型，P耐盐特性植物，C =气候，D =土壤排水特性。

苏迪城的危险

评估灌溉水中钠的浓度至关重要，因为它在水中的高溶解度和与灌溉水中钠相关的负面影响。灌溉水中过量的钠含量会影响植物生长，并通过损坏土壤结构影响土壤渗透性。在极端情况下，对植物的毒性成为一种可能性，因此需要评估灌溉水的钠含量。获得百分比钠，获得为



水样中钠的浓度一般很低。所有样品的钠浓度均在FAO(1994)建议的范围内，而百分比钠值低于3meq/l，这意味着钠度问题不会出现。Sodicity是指土壤中存在过量的钠(Singh, 2000)。钠导致粘土颗粒的膨胀和分散，表面结壳和孔隙堵塞(波特等两者都加剧了渗透问题。这种情况使得植物很难获得足够的水分。过量的钠也会与植物争夺营养，因为它是非常活跃的。在使用洒水器的灌溉系统中，过量的钠会对植物造成损害。因为Ca/Mg的比例大于1，钠的潜在影响降低了。

盐度问题评估

灌溉水含有天然存在的盐的混合物。用这种水灌溉的土壤将含有类似的混合物，但通常比施加的水（Oster和Rhoades，1983）更高的浓度。通常，水样的电导率值低。电导率是总溶解固体的量度。对于河水，干燥季节的电导率高于湿季节。河水质量往往与流动有关。雨季中径流引起的稀释通常保持全盐浓度低（Ochtman和Debele，1975）。对于井水，与干燥季节相比，潮湿的季节较高。基于粮农组织（1994）标准，3.0ds / m的值是灌溉水的电导率上限。为了适当评估灌溉水引起的盐度问题，必须考虑吸附比（SAR）和电导率的组合（Rhoades，1977）。 SAR is used to evaluate sodium hazard and is determined as follows:



使用USSL(1954)对灌溉水的分类(图5)来评估盐度危害。三条斜线可以用以下表达式绘制:

上曲线S=43.75-8.87LogC .......(3)
中曲线S= 31.31-6.66LogC .......(4)
下曲线S= 18.87-4.44LogC .......(5)

在哪里S.=钠的吸附比和C=电导率。

图5显示分析的所有样品在盐度危害方面具有优异的质量（C1-S1）。表6显示，只要盐度涉及，河水和井水的采样非常适合灌溉。pH值，EC，Ca，Mg和Na的值表明水没有盐度问题。因此，三个集水区的水是良好的灌溉质量。这是显着的，因为盐水水增加了植物所需的渗透锻炼，以吸收来自土壤的水。因此，随着盐度的增加，即使土壤中有足够的水分，植物摄取的水也可用。灌溉水中的过量盐可以进一步引起植物产量，植物叶的干燥和水果的变色，随后的市场价值降低。灌溉水中盐度的问题可以通过浸出和稀释，用良好质量的水稀释。

渗透的风险

最常遇到并用于评价水质的土壤问题是那些与盐度、水分入渗率和毒性问题有关的问题(罗杰斯)等。，2003;粮农组织，1994年;Ayers和Westcot，1994;美国农业部,2001;Yakubu.et al。，2006）。高盐度含量的灌溉水会导致土壤中的盐积聚，导致土壤结构问题。SAR和电导率可用于评估艾尔斯和Westercot（1985）所建议的渗透风险。如前所述，水样迹象没有盐度威胁，但表5表明它们会产生严重的渗透问题。分析的所有水样都具有很高的水渗透问题。然而，由于土壤粘土含量增加，灌溉水互相导致灌溉水互相导致的渗透风险的程度增加。尽管水造成的渗透性问题很高，但由于高砂含量（表4），土壤尚未产生渗透问题。表4显示了分别以徽标，Ambighir和Katsina-Ala进行的渗透能力测试的结果。渗透能力的值在适用于各种作物和灌溉的范围内。表4显示土壤的渗透能力高，从9.56 x 10变化³cm / s至5.32 x 10^－2cm / s。发现渗透能力与土壤中的砂百分比成比例，并且粘土含量随深度的增加。获得了将渗透能力与砂的比例相关的多元回归模型（R = 0.773）增加（等式6）。

k = 0.1沙子+ 0.076 Silt - 0.089 .......（6）

K.当s时，渗透能力是多少和和淤泥分别是沙子和淤泥的比例（分数）。包括模型中的粘土含量没有改善模型，因此可以推断出粘土含量在这些土壤中发现的数量时不应令人担忧。渗透问题也可能由极低的电导率（溶解盐太少）产生。在水样中观察到的电导率范围（0.03ds / m至0.13ds / m）可导致土壤聚集体的崩解。

渗透率问题相关的水质可能发生时的速度通过土壤水渗透进和减少的影响具体的盐或缺乏盐在水中到了这样一种程度,作物不充足的水和产量降低。

残余碳酸钠(RSC)

估计残留的碳酸钠作为碳酸盐加碳酸氢盐和钙加镁的差异。井水的RSC范围为-0.573 - 1.594MEQ / L，而河水的水分范围为0.364 - 1.365Meq / L.低于零的RSC值被认为是安全的灌溉，而高于零的价值，则易受结构问题的土壤。由于高RSC的结果，土壤结构问题发生，钙通过沉淀（石灰沉积）从土壤中丧失。表5显示，由于高RSC，所有河水样本都会出现不同程度（55.6％低，44.4％的培养基）土壤问题，而33％的井水样本完全没有风险。这证明了大量钙水与河水相比，可能是由于岩性内的石灰石存在。由于地下水流过石灰石形成，钙含量随着阳离子交换而增加。虽然水样的RSC值表明了结构问题的可能性，但表5表明不会发生石灰沉积。石灰沉积是由蒸发，二氧化碳损失作为气体，增加温度和增加的pH引起的。Lime沉积通过在叶片和水果上留下白色斑块来降低作物的可销售性，通过降水或降低溶解度降低植物可用的营养物质。

其他危险

如果表1总结的水样分析值是按面值取的，那么所有地点的所有参数无一例外都符合粮农组织(1994)的标准。最常见的毒性问题是灌溉用水中的氯化物。这是因为氯化物不会被土壤吸附或阻挡。因此，它很容易随土壤-水移动(Maas, 1984)。一般来说，河流和井水中的氯离子浓度在旱季和雨季都低于30meq/l的安全极限(粮农组织，1994年)。低氯化物浓度可能是由于玄武岩的存在，阻止了白垩纪海洋沉积物与淡水接触。但是，表4显示存在氯危害的可能性。所有分析的河水样本均不构成任何氯化物危害，而50%的井水样本可能对洋葱、辣椒、胡萝卜和葡萄等作物有害。高浓度的氯化物会腐蚀植物的叶子和果实。这可以通过稀释和在灌溉期间避免叶子与水接触来防止。微量元素不构成任何风险，因为它们都是超过100µg/l的普拉特，1972年。

结论

进行了沿着沿河河畔河滨区内的一些地区的水质量评估，以确定水进行灌溉目的的适用性。发现河流和井水质量适用于广泛的灌溉，作为盐度，渗透性，毒性和杂项质量相关参数，粮农组织（1994）的推荐，与使用相关的危险灌溉的地表水和地下水都非常低。但是，如果未启动适当的管理实践，则可能会发生土壤结构问题。

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