Impact of Irrigation with Poor Quality Groundwater on Saskatchewan Soils

Abstract

Two irrigation sites near the rural communities of Donavon and Watrous, Saskatchewan were evaluated to determine the impact of irrigation with poor quality groundwater on soil and near-surface aquifer salinity. Prior to experimentation, the two sites had been irrigated with saline groundwater for six and seven years, respectively. Experimental work comprised both laboratory and field analysis. Laboratory experiments included monitoring chemical changes within the soil column profiles following application of fresh water and simulated aquifer water. The results indicated that although the level of chloride in the effluent initially increased, an equilibrium value was achieved following continued saline water application. In triplicate trials the rate of chloride ion removal was consistently lower than that predicted with a complete mixing leaching model, likely due to incomplete mixing of the applied and residual soil water. Field experiments included soil salinity surveys using a non-contacting electromagnetic terrain conductivity meter (EM 38) and saturated paste extracts (SPE) at the two groundwater irrigation sites to monitor salt accumulation in the soils between 1982 and 1988. Initial surveys indicated that salinity levels at the two sites were similar with higher salinity in the upper layers of soil, both inside and outside the irrigated circles. With the exception of the results from the deepest soil layer in which the SPE salinity exceeded EM 38 readings, no significant differences were observed between salinity measured from SPE and those computed from EM 38 readings at either the Donavon or Watrous site.

Deux sites d’irrigation près des collectivités rurales de Donavon et de Watrous, en Saskatchewan, ont été évalués pour déterminer les répercussions de l’irrigation à l’aide d’eaux souterraines de piètre qualité sur le sol et la salinité d’une formation aquifère de faible profondeur. Avant l’expérience, les deux sites avaient été irrigués à l’aide d’eaux souterraines salées pendant six et sept ans respectivement. Les travaux expérimentaux comprenaient à la fois des analyses en laboratoire et sur le terrain. Les essais en laboratoire consistaient entre autres à contrôler les modifications chimiques dans les profils de la colonne de sol après l’application d’eau douce et d’eau d’aquifère simulée. Les résultats ont révélé que, bien que le niveau de chlorure dans l’effluent s’est accru au départ, une valeur d’équilibre a été atteinte après l’application continue d’eau salée. Dans de triples essais, le taux d’élimination de l’ion chlorure a été plus faible de manière constante que le taux prédit à l’aide d’un modèle de brassage lessivage complet, probablement en raison d’un brassage incomplet de l’eau appliquée et résiduelle dans le sol. Entre 1982 et 1988, les essais sur le terrain comprenaient des études de la salinité du sol à l’aide d’un conductivimètre de terrain électromagnétique sans contact (EM 38) et de la méthode des extraits boueux (MEB) aux deux sites d’irrigation par l’eau souterraine, pour contrôler l’accumulation de sel dans les sols. Les études initiales ont révélé que les taux de salinité aux deux sites étaient semblables, une salinité plus élevée étant constatée dans les couches supérieures du sol, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur des cercles irrigués. À l’exception des résultats de la couche du sol la plus profonde où la salinité MEB excédait la lecture EM 38, aucun écart appréciable n’a été observé entre la salinité mesurée à partir de la méthode des extraits boueux et les valeurs calculées d’après la lecture EM 38 au site Donavon comme au site Watrous.