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QUALITY OF DRAINAGE WATER UNDER IRRIGATED COTTON IN VERTISOLS OF THE LOWER NAMOI VALLEY, NEW SOUTH WALES, AUSTRALIA

Authors

  • T. B. Weaver,

    1. Cotton Catchment Communities Co-operative Research Center, Narrabri, New South Wales, Australia
    2. School of Environment, Griffith University, Nathan, Queensland, Australia
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  • N. R. Hulugalle,

    Corresponding author
    1. Cotton Catchment Communities Co-operative Research Center, Narrabri, New South Wales, Australia
    • New South Wales Department of Primary Industries, Australian Cotton Research Institute, Narrabri, New South Wales, Australia
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  • H. Ghadiri,

    1. School of Environment, Griffith University, Nathan, Queensland, Australia
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  • S. Harden

    1. Tamworth Agricultural Institute, New South Wales Department of Primary Industries, Tamworth, New South Wales, Australia
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  • Qualité des eaux de drainage en coton irrigué dans les vertisols de la basse vallée du Namoi, Nouvelle-Galles du Sud, Australie.

Correspondence to: N. R. Hulugalle, New South Wales Department of Primary Industries - Australian Cotton Research Institute, Narrabri, New South Wales 2390, Australia. E-mail: nilantha.hulugalle@dpi.nsw.gov.au

ABSTRACT

Comparative research on the effects of soil and crop management practices in cotton farming systems on the quality of drainage water in irrigated Vertisols has not been reported in the literature. The objective of this study was to quantify drainage water quality in the subsoil (0.6, 0.9, 1.2 m) of sodic and non-sodic Vertisols under selected crop rotations, viz. continuous cotton (Gossypium hirsutum L.), cotton–dolichos (Lablab purpureus L.) and cotton–wheat (Triticum aestivum L.). The experimental sites were located at the Australian Cotton Research Institute (ACRI) near Narrabri and on two commercial cotton farms near Wee Waa and Merah North in northern New South Wales, Australia. A cotton–wheat rotation was sown at Wee Waa and ACRI; wheat stubble was incorporated in the former and retained as in situ mulch in the latter. At Merah North, there were three cropping sequences; viz. continuous cotton, cotton–wheat, and cotton–dolichos sown between 1993 and 2000 in adjacent plots with identical land management histories. The three treatments were sown with cotton during the 2000–2001 and 2002–2003 growing seasons, wheat during the 2001 winter and sorghum during the 2001–2002 growing season with stubble being incorporated. Drainage water was sampled with 50-mm diameter ceramic-cup samplers from depths of 0.6, 0.9 and 1.2 m in six sites in each plot and irrigation water from the head ditch after irrigation between mid October and late February during the cotton-growing seasons of 2000-2001 and 2002–2003. Soil water extracted from the ceramic-cup samplers was analysed for pHw, ECw, Cl-, NO3--N, K+, Ca2+, Mg2+ and Na+. Salt and nutrient concentrations in drainage water varied among sites, and reflected variations in soil properties, fallow length since the preceding crop, fallow rainfall and irrigation water quality. Salinity and SAR of drainage water were many times higher than those of irrigation water. Salinisation and sodification of shallow groundwater reserves under irrigated cotton in Vertisols are, therefore, a distinct possibility. Salinisation and sodification of the root zone may occur in cotton-based rotations that result in poor subsoil structure and, thus, limited drainage even when irrigated with water of a quality that is generally accepted as being ‘reasonable’. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

RÉSUMÉ

Les recherches comparatives sur les effets systèmes culturaux à base de coton sur la qualité des eaux de drainage dans les vertisols irrigués ne sont pas rapportées dans la littérature. L'objectif de cette étude était de quantifier la qualité des eaux de drainage dans le sous-sol (0,6, 0,9, 1,2 m) des vertisols sodiques et non sodiques dans la rotation des cultures sélectionnées, à savoir: monoculture de coton (Gossypium hirsutum L.), rotation coton–dolique (Lablab purpureus L.) et rotation coton–blé (Triticum aestivum L.). Les sites expérimentaux ont été localisés à l'Australian Cotton Research Institute (ACRI), près de Narrabri et dans deux exploitations commerciales de coton près de Wee Waa et Merah du Nord, dans le nord de la Nouvelle Galles du Sud (Australie). Une rotation coton–blé a été semée à Wee Waa et ACRI ; le chaume de blé a été retourné dans le premier et conservé comme mulch dans le second. Au Merah du Nord, il y avait trois séquences culturales: coton seul, coton–blé et coton–dolique semés entre 1993 et 2000 dans des parcelles adjacentes similaires et des précédents culturaux identiques. L'eau de drainage a été échantillonnée dans des bougies poreuses de 50 mm de diamètre à des profondeurs de 0,6, 0,9 et 1,2 m de six sites dans chaque parcelle. L'eau d'irrigation a été prélevée dans le fossé d'irrigation de tête à la mi-octobre et en fin février lors de la culture du coton des saisons de 2000–2001 et 2002–2003. L'eau du sol extraite des bougies poreuses ont été analysées pour les paramètres suivants : pHw, ECw, Cl-, NO3--N, K+, Ca2+, Mg2+ et Na+. Les concentrations en sels et en nutriments dans les eaux de drainage varient selon le site, et reflètent les variations des propriétés du sol, la durée de jachère depuis la récolte précédente, les précipitations, et la qualité de l'eau d'irrigation. La salinité et le SAR dans l'eau de drainage ont été plusieurs fois supérieures à ceux de l'eau d'irrigation. Il y a risque de salinisation et de sodisation des réserves d'eaux souterraines peu profondes en coton irrigué dans les vertisols. La salinisation et la sodisation de la zone racinaire peuvent se produire dans les rotations à base de coton qui induisent la mauvaise structure du sous-sol et, par conséquent, limitent le drainage, même lorsqu'ils sont irrigués avec une eau reconnue comme de qualité acceptable. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

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