Salinity

 Interpretation Guide
  CONTENTS
1  1
 .
A
i
m
 
o
f 
t
h
e 
i
n
t
e
r
p
r
e
t
a
ti
o
n 
g
u
i
d
 e
 .2  3
B
a
c
k
gr
o
u
n
d 
fa
ct
s 
a
b
o
ut 
s
al
in
it
 y
  3
What cau
ses salini
ty damag
e in plant
 ?s
How does salin
ity affect wine g
rape productio
 ?n

Assessment - diagnosis to deter .3
mine if a problem really is related t
 o salinity 11

1
 .4
Monitoring: I
s salinity get
ting better or 
 ?worse
 Th
e i 1
mp
ort
an
ce 
of 
mo
nit
ori
 ng
Ir
ri 1
g
a
ti
o
n 
b
a
s
e
d 
m
o
n
it
o
ri
n
 g

3
3

4
4
 R 5
e
f
e
r
e
n
c
e
s
 
a
n
d
 
f
u
r
t
h
e
r 
r
e
a
d
i
n
 g
  Aim of the interpretation guide

Aim of the int .1
erpretation guid
 e
This Guide is a practical referen
ce for vineyard managers who 
 want to learn more
about the principles of ‘best ma
 .nagement practice’ for salinity
The following questions are add
 :ressed
 ?What is salinity  •
How is a salinity problem cau  •
 ?sed
What are the affects of salinit  •
 ?y on wine grape production
How can salinity be identified   •
 ? and monitored in a vineyard
How can salinity be managed   •
 ? to minimise future impacts
If your vineyard is not showing a
ny signs of salinity, this guide wi
 ll inform you how
to monitor your vineyard (vine, 
soil and water) on an on-going 
 basis to help identify
any developing salinity problem
 .
If salinity has been identified as 
an issue on your property, this 
 guide will also help
you to understand and apply m
anagement practices that redu
 ce salinity impacts
on your vineyard through a vari
ety of ‘best management practic
 e’ options. Some
of these best management opti
ons are well established while o
 thers are not and
are more based on emerging sc
ience in relation to the interactio
 n between the
vine and saline conditions (eg i
ntra-seasonal variation in salt a
 ccumulation in
vines). Hence, any change in m
anagement to combat salinity s
 hould always be
accompanied with a monitoring 
program to check its effectiven
 .ess
The associated issue of sodicity 
limitations in vineyards is also d
  .iscussed
Sodicity is a soil property which 
is often associated with irrigatio
 n with saline or
brackish water, as a result of th
e accumulation of too much sod
 ium leading to
 .structural decline of the soil
It is important to note that salinit
y and/or sodicity problems in vi
 neyards are not
terminal. The processes involve
d are reversible, albeit over a pe
 riod of time (ie
years). Like most agronomic pr
oblems, prevention is always be
 .tter than a cure
However, some problems in the 
vineyard are inherent and requir
 e unique solutions
 .)eg shallow duplex soils(
This guide does not set out to b
e a comprehensive textbook ab
 out salinity in
vineyards. However, enough inf
ormation has been provided to 
 allow growers to
ask good questions of their advi
sors and get high-quality vineya
 rd management
guidelines for their particular cir
 .cumstances
It is recognised that some of the 
terms used in this guide may no
 t be familiar to
some readers. A glossary is pro
vided at the back of this publica
 tion that lists terms
that are used throughout the int
erpretation guide and more gen
 .erally
  Background facts about salinity

Background f .2
acts about salinit
 y
 ?What is salinity
The term salinity refers to the pr
esence of soluble salts in water 
 .and soil systems
The presence of salinity in the pl
ant root zone can have a major i
 mpact on the
performance of a crop and is arg
uably the biggest threat to irrigat
 .ed agriculture
The sources of soluble salts that 
can accumulate in the soil water 
 beneath
 ;grapevines include
Salt imported to a field via irrig  •
 ,ation water
Saline ground water/water tab  •
 ,les
Weathering of soil minerals, or  •
ganic materials and the underlyi
 e
 ng rock in a
 1:5
  ,vineyard
Ocean-derived salts blown inl  •
and and carried to ground in rai
 ,n and/or dust
 3  2 Soluble nutrients and ameliora  •
 3 nts such as fertilisers and gypsu
 m that are
 2  4  applied to soil, and
Cleaning agents added to drip   •
 3
 irrigation systems (eg. the use 
 of sodium
hypochlorite is a source of chl
oride that adds to the salt load of 
   the
 .)irrigation water
Salinity is commonly measured a
s the Electrical Conductivity (EC) 
 of a water
solution. EC is a measure of the 
ability of a liquid to pass an elect
 ric current; it
increases as the salinity (salt con
centration) of a liquid increases. 
 EC is commonly
given in units of dS/m (deci-
Siemens per metre). Salinity can 
 be measured directly
from a sample of irrigation water 
but is measured in soil using eith
 er one of two
methods: saturated paste extract 
(EC ) or, the inexpensive but les
 s reliable 1:5 soil
 .water extract (EC  )
A soil is defined as being saline 
when the level of salinity of soil w
 ater
adversely  )concentration of ions(
 affects plant growth. However, p
 lants have
different susceptibilities to soil sal
inity. In Australia, soil salinity is p
 redominantly
due to salts of sodium: sodium c
hloride (NaCl), sodium carbonat
 e (Na CO ) and
sodium bicarbonate (NaHCO ). 
Whilst all salts contribute to a sal
 inity effect, some
salts have beneficial effects to cr
ops outside of salinity like fertilis
 .ers and gypsum
Gypsum (calcium sulphate; CaS
O .2H O) is regarded as a desira
 ble salt because
it is only sparingly soluble and co
ntains beneficial components – p
 articularly
calcium and sulphur. Calcium ca
rbonate (CaCO ) is another salt t
 hat can be
introduced via irrigation water. It i
s only slightly soluble in water an
 d a valuable
source of calcium, but is associa
ted with alkaline conditions that 
 may limit nutrient
 .availability to plants
  Salinity derived from a rising watertable
Salt occurs naturally in the soil but salinit
 y can become a major problem when the

groundwater is allowed to rise close to th
e soil surface. Shallow saline water table
 s
at less than about two metres from the s
 urface can cause salt to accumulate
in the root zone of crops. The drier soil s
 urface condition allows capillary action  DRY WEATHER
to transport saline ground water to the s
 oil surface. Evaporation and plant
transpiration removes soil water leaving t
he salts behind in the upper layers of soi
 l
 .profile (Figure 2.1)

 Well Salt    Accumulatio  Well

 n

 Capillary
 rise
 1.5m

 3m Saline Groundwater  Free

 water
 in well

 b  Free  a
 Saline Groundwater
 water
 in well

Figure 2.1. Processes associated with the develop
 ment of salinity problems via capillary rise: (a)
Negligible salinisation of the topsoil from capillary ris
 e; (b) Active capillary rise, in response to
evaporation during dry weather, from a water table 
 within 2 metres of the soil surface

The degree of salinisation as a result of r
 ising ground water is a function of depth
and salinity of ground water, rainfall, the 
 hydraulic properties of soil and the
 vegetation cover of the soil surface. This 
 form of salinity often results in land scald

and the effects are easily visible on the s
 .urface

 Transient salinity
Transient salinity (Figure 2.2) is an accu
 mulation of salt in the root-zone that
can cause significant productivity losses. 
 This accumulation of salt usually
occurs without the influence of rising sali
 ne groundwater. The level of salinity
under these conditions may not be as hi
 gh as levels found in salinity caused
by shallow groundwater, but it can be su
 fficient to cause significant crop yield
  Background facts about salinity

losses, particularly in dry season
s. Transient salinity is caused by 
 a reduction in
the movement of water and salts 
out of (below) the root-zone. Eva
 potranspiration
removes water from the root zon
e and leaves behind salt at the s
 ame time. It
occurs in soils where the movem
ent of water through the soil profi
 le is slow and
can fluctuate according to soil de
 .pth, irrigation and rainfall

Figure 2.2. Formation of transient salinity 
 as
the result of a sub-surface sodic layer wit
 h
poor hydraulic conductivity. A sodic layer 
 has
an excess of sodium ions on the clay par ti
 ,cles
 which leads to waterlogging when wet and

 .excessive hardness when dry

 Accumulation of salts
 Perched Watertable

 Sodic Layer

 Little or no leaching to
 remove salts from the root zone
 #

The amount of salt that is import
ed via irrigation has a significant 
 effect on
transient salinity. The amount of 
water applied and quality of the ir
 rigation water
determine the amount of salt that 
is applied to a vineyard (Table 2.
 .1)
Table 2.1.  Kilograms of salt applied per h
ectare for different salinity irrigation water 
 and different
 irrigation rates

Water  Irrigation wat
Salinit er applied (m
 y  *m)

 dS/m
200

 0.2
256

 0.5
640

 1
64 960 1280
0
 1.5
144 1920
0
 2
128 640 1281920 2560
0 0
 2.5
160 1602400 3200
0 0
mm of water applied to 1 hectare is equivalent to 1  100*
  ML
units conversions are found in the appendix (Table B. #
 2)
What causes salinity damage in pla
 ?nts
There are two main causes of salinity da
 .mage in plants
  .1
The osmotic effect, which adversely affe
 cts energy expenditure
and water uptake by plants. This creates 
 a condition referred to as
  .2
chemical drought” – plants wilt because “
  of a shortage of water, even
 .though the soil remains moist
Direct toxicity of salts – particularly from 
 sodium (Na) and chloride (Cl)
ions though boron (B) toxicity can also b
 .e an issue
Crops may be affected by either the osm
 otic effect or salt toxicity or by both. At
low salt concentrations toxic ions play a 
dominant role; at high salt concentration
 ,s
it is the osmotic effect that plays a major 
 .role

 The osmotic effect
Figure 2.3 shows the osmotic effect in pl
 ants. Water moving into roots is slowed
down as the concentration of salt in the 
 soil water increases. This reduces the
water available to plants for growth and 
 .yield
Soil moisture content can change drama
 tically between rainfall events. This
variation in soil moisture directly affects t
he salt concentration of the soil water. Th
 e
higher the soil moisture content (wetter th
 e soil), the lower the concentration of
salts, and conversely, the lower the soil 
moisture content (drier the soil) the highe
 r
concentration of salts. As soils become d
  rier there is less water accessible for
plants and the soil water becomes increa
 singly difficult to extract (matric potential
effect). In saline soils there is the added 
 complexity that as salt concentration
increases as the soil dries then the plant’
 s ability to ‘suck’ water from the soil is
further reduced (osmotic effect). The effe
 ct of increasing salt concentration in the
soil on plant available water is shown in 
 .Table 2.2

 Ionic toxicity
Sodium, chloride and boron are specific 
components of soil and water salinity th
 at
can negatively impact on vine growth. Th
 :ese ions can reduce growth in two ways
 Direct toxicity  •
Indirect effects on nutrient uptake and   •
  balance
Many of the effects of sodium and chlori
 de are difficult to tell apart and these two

elements are commonly found together i
 .n soil and water
Sodium is not an essential element with 
 most plants being natrophobic (sodium
hating) and having mechanisms to exclu
 de sodium from uptake by the roots. The

use of rootstocks that limit the uptake of 
 sodium can form an effective sodium
 .management strategy

 6
  Background facts about salinity

However, vines that can exclude 
sodium at the roots may still suff
 er damage from
leaf-absorption of sodium. High l
evels of sodium in the soil can al
 so interfere with
the uptake of potassium and calc
ium by the vines leading to poten
 tial deficiencies
 .in these essential nutrients
Chloride is an essential plant mic
ro-nutrient and is easily absorbe
 d through the
roots and leaves of the vine. Ho
wever, high concentrations can l
 ead to chloride
toxicity and can also reduce prod
uction through imbalances with o
 .ther nutrients
Chloride can compete with nitrat
e-nitrogen and phosphates for u
 ptake by plant
roots leading to deficiencies in th
ese elements at high levels of so
 .il water chloride
Boron, like chloride, is a negativ
ely charged anion. While low con
 centrations
of boron are essential for plant g
rowth, it becomes toxic at conce
 ntrations only
slightly higher than that required 
 .for optimum growth

 Sourec: Kelly and Rengasamy (2006)

Figure 2.3. The relative water uptake by pl
ants in saline and non-saline soils. In the s
 aline soil the
osmotic pressure associated with the salt r
educes the pressure gradient between the 
 ,soil and the root
reducing the flow of water into the root. Th
is reduces the water available to the plant 
 .for growth and yield

 7
 Table 2.2. Percentage of available soil water not tak
 en up by plants in different soil types, due to osmotic

 .effect of a given soil salinity

 LaboratoryPercentage of available soil water not t
measured soi aken up by plants due to osmotic
pressure (>1000 kPa) o
 l
 salinity  f soil water salinity  1:5

EC   (dS/m
 ) Sand Sandy lo Clay lo  Clay
 am  am
 0.11
 0
 0.25
2  0
5
 0.39
5  0
0
 0.50
7 2  0
0 5
 0.72
10 5 1  0
 0 0 5
 1.00
10 8 4  4
 0 1 0
 1.11
10 9 5  12
 0 4 0
 1.25
10 1 6  22
 0 0 3
 0
 1.50
10 1 8  40
 0 0 5
 0
 1.64
10 1 9  50
 0 0 8
 0
 1.75
10 10 1  58
 0  0 0
 0
 2.00
10 10 1  76
 0  0 0
 0
  2.33
10 10 10  100
 0  0  0
Note: Field soil moisture is on the basis of gravimetric water content. 
 Available soil water is calculated from the field capacity and wilting
point for each soil type. It is assumed that soil salinity is due to highly 
 soluble salts such as sodium chloride. These data are not valid when
 .the salts present are sparingly soluble such as gypsum

How does salinity affect wine grap
 ?e production
Grapevines are regarded as moderately 
 sensitive to salinity. Salinity affects
wine grape production through both os
 motic and ionic processes. The effect
of increasing salinity is first observed by 
 a reduction in vine growth followed by
a decline in vine yield if saline conditions 
 persist. The reduction in vine growth
generally occurs when the average root 
 zone salinity over the growing period
exceeds a designated threshold value. O
 ur understanding of thresholds is not
comprehensive, so we can only suggest 
 indicative values and is dependent on
variety and what rootstock is used. A list 
 of variety and rootstock threshold values
is given in Appendix A. A generalised re
sponse of own rooted grapevine growth t
 o
increasing soil water salinity is given in Fi
 .gure 2.4
  Background facts about salinity

Re
lati
ve 
gr
ow
th 
rat
)%(e 
 

 is the electrical  se  se
 Figure 2.4. The relative response of vine growth to soil salinity (EC ) where EC
 conductivity of the saturated extract (Source: Mass and Hoffman 1977)

The degree of salinity also affects the amount of ions that accumulate in 
 ,the vine
grape and ultimately wine. Our understanding of ion accumulation dyna
 mics in
grapes is not comprehensive but is dependent on variety and what roots
   −  tock is
  used (see Appendix A). The Australian Food Standards Code (P4)
 +

specifies an upper limit of 1,000 mg/L solu )www.foodstandards.gov.au(
 +  ble
chlorides expressed as sodium chloride (606 mg/L of Cl ). Whilst there i
 s
no standard for sodium (Na ) in Australia, there are some potential expo
 rt
  destinations including Canada, Switzerland and Poland that do specify
 . maximums for sodium which range from 60 to 500 mg/L of Na
Saline soil conditions can also cause soil to become sodic. If sodium is 
 present

 9
in high amounts in poor quality irrigation water, it may replace calcium at
 tached
to clay particles. Soil then becomes sodic causing soil structural declin
 e and is
more prone to waterlogging and setting hard when dry. Hence, there is 
 a close
 .relationship between salinity and sodicity
 The following sections detail how to asse
 ss the presence of a salinity problem
such as visual signs and analytical tests 
 (Section 3), how to monitor changes in
vineyard salinity such as routine petiole t
 ests (Section 4), and what management
practices can be used to combat the pre
 sence and development of saline
and related conditions such as sodic soil
 s (Section 5). The key to good salinity
management is based on the principles 
 of assess, manage and monitor whereby

the effectiveness of a management pract
 ice is monitored and assessed and
 .changes made accordingly

 10  Arris Agricultural & Environmental
  Assessment

 .3
Assessm
ent – dia
gnosis to 
determin
 e if
a prob
lem reall
y is relat
ed to sali
 nity
There are many r
easons why vines 
might perform po
orly or decline in 
 .health
To determine wh
ether a salinity pr
oblem is developi
ng or developed 
 you can
us a number of vi
sual and analytic
al methods. It is b
est not to rely on j
 ust one
observation but t
o use a number o
f different diagno
stic tools e.g. vis
 ual cues and
 .tissue testing

 Visual signs
 There are a num
ber of visual sign
s of a developing 
or developed sali
 .nity problem
Whilst visual sign
s of salinity can b
e dramatic they s
hould always be 
 accompanied
with either soil an
alytical testing or 
vine tissue testin
g so that misdiag
 nosis is
avoided (Figure 3
.2). Some genera
l visual signs are l
 .isted below

 Vine signs
Shoot growth   •
 declines
Leaves appear   •
smaller and dark
 er than normal
Marginal and ti  •
p burning of leav
es, followed by y
ellowing and bro
 nzing
Figure 3.1a-(
Visual sympt( .)d
oms of sodium an
d chloride toxicity 
 are very
 )similar

 Mid-row signs
Slow germinati  •
on and growth of 
inter-row pasture/
 crop species
An increase in t  •
he variability of in
 ter-row pasture/c
 rop health
Increasing num  •
bers of salt-
 tolerant weeds

 Soil signs
A white crust o  •
n the soil surface 
 (Figure 3.1e)
Unusually friabl  •
e soil structure in 
 low-lying areas
Flocculation of   •
suspended clay p
articles to give un
usually clear wat
 er in
puddles and d
 rains
Damp patches   •
in otherwise dry s
 oil

 Site signs
Death of trees i  •
n surrounding ar
eas where sever
 e problems occur
 
 )Figure 3.1f(
 So
 aurc
e: 
Alf 
 &Ca
Environmentss 
 al

So So
urc urc
e:  e: 
Wa Wa
rre rre
n B n B
urg urg
ess ess
   

So So
urc urc
e:  e: 
CSI Mc
RO  Ke
Lan nzi
d a e
nd 
Wa
ter
 
  Assessment

So So
urc urc
e:  e: 
Pet Ma
er  r ti 
Dry Lo
  ng  a
bot
to Figure 3.2. Examples 
m
of visual symptoms th
at could be confused 
with salinity symptoms
 : (a) potassium
deficiency and (b) leaf 
senescence from heat 
 .stress
Note: The osmotic effect of sa
line conditions in the soil can 
cause an increase in the susc
eptibility of vine to heat stress 
 and the resultant
 .leaf senescence

 Vine analysis
Grapevines integr
ate a broad range 
of topsoil and sub
soil factors includi
 ng the
quality of the avail
able water in the r
oot zone. Hence, 
the measurement 
 of salt
levels in grapevin
e tissue offers the 
most direct meth
od in assessing t
 he presence
of problematic sal
ine conditions. Th
is is often done th
rough the collecti
 on of
petioles at floweri
ng and analysis t
hrough a recogni
sed laboratory. P
 etiole analysis
values at flowerin
 g of greater than 
0.5% sodium and 
more than 1.0-
 1.5% chloride
are considered to 
be toxic to vine h
ealth and are sur
e signs of a salini
 ty problem
 .)Robinson 1992(
Adapting informat
ion from sources 
such as Robinso
 ,n 1992
Robinson et al. (1
997) and referenc
es therein simple 
interpretation cha
 rts can be
developed to ass
ess the petiole an
alysis against (Fi
gure 3.3 to Figure 
 .3.6)
Measurements p
erformed later in t
he season, such 
as petiole analysi
 s at veraison
and juice analysis 
during vintage, pr
ovide little opport
unity to initiate m
 anagement
strategies to redu
ce the effects of s
alinity within the s
eason and are m
 ore suitable
for inter seasonal 
monitoring (Secti
on 4). However, t
hese measures c
 an be used to
assess the prese
nce of saline con
ditions in the vine
yard (Figure 3.5 t
 o Figure 3.7)
which will be usef
ul for adjusting m
anagement practi
ces in subsequen
 .t seasons
  

 Petiole Chloride (%) (Flowering)
 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

 Non saline De Salin
vel  e
opi
 ng
Figure 3.3. Interpretation of flowering petiole results 
 for chloride (%) on a dry weight basis

 Petiole Sodium (%) (Flowering)
 0.0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

 Non saline Develo  Saline

 ping
Figure 3.4. Interpretation of flowering petiole results 
 for sodium (%) on a dry weight basis

 Petiole Chloride (%) (Veraison)
 0.0
0.3 0.6 0.9 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

Non sali Dev  Saline

 ne elopi
 ng
Figure 3.5. Interpretation of veraison results for chlo
 ride (%) on a dry weight basis

 Petiole Sodium (%) (Veraison)
 0.0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

 Non saline Develo  Saline

 ping
Figure 3.6. Interpretation of veraison petiole results 
 for sodium (%) on a dry weight basis

 Free run juice Chloride (mg/l)
 0.0
50 100150200250300350400450 500
Develop
 ing
Non salin
 e
  Saline

Figure 3.7. Interpretation of free run juice chloride (
 mg/l)
  Assessment

 Soil analysis
Soil sampling for 
salinity analysis i
s often used as a 
diagnostic tool to 
 identify the
existence of salin
e soils. However, 
its use in assessi
ng the cause of vi
 ne growth
decline should be 
treated with care. 
The problem with 
using a soil analy
 e
 sis is that
the soil samples t
aken do not nece
ssarily represent t
he root zone in w
 hich the vine
is growing. In so
me instances, es
pecially in drip irri
gated vineyards, 
 areas in the
soil profile can de
velop significantly 
high salinity level
s but only repres
 ent a small
portion of the soil 
volume accessed 
by the vine roots. 
This is illustrated 
 in Figure
showing 4 zo 3.8
nes of interest wh
en assessing sali
nity, as well as as
 sociated soil
properties and ro
ot growth, in an e
stablished vineya
rd. Nevertheless, 
 an overview
of the sensitivity o
f grapevines to av
erage soil salinity 
in the root zone is 
 presented
in Table 3.1. Thes
e threshold value
s are often asses
sed against soil s
 amples taken
along the vine ro
w which have be
en sent to a reco
gnised laboratory 
 where the EC
level is determine
d by saturated ext
 .ract (EC )

 - Vine row
 between emitters

 Vine row - under
 an emitter

 Under the wheel
 tracks

 Middle of the
 inter-row

Figure 3.8. Soil sampli
ng positions that take i
nto account the patter
 ns of variation in
soil condition induced 
by a drip irrigation syst
em (Source: McKenzie
 .)

Figure 3.9. Surface so
 il
 inspection (0-10 cm)
 15
Table 3.1. Criteria for average root zone soil salinity 
 (EC ) and potential yield reductions for vines
 e

Salinity haz
 ard EC  dS/ Vine yield red
Effects on grapevine   e

 m  uction  growth
)%(
Non-
 saline < Negligible effect o
1  n vines
 0

Slightly s
 aline Own-rooted vines 
2 10-
 begin to be
–  25
 affected
 
4
Own rooted vines s
Sali 25-  everely
 ne  50 affected but some 
 rootstocks
 are unaffected
 is  1:5  measured in the field using a 1:5 soil water suspension (EC  ). Whilst EC
 1:5
Very sal
 ine Grapevines cannot 
 e
 8 >
 be grown
– 5
 successfully
   0
1
 6
 1:5
Highly sal
 ine >  0 All grapevines 
   will die
1
 6
 )adapted from Cass                                                     et al. 1995(

Soil salinity can be tested in the field unli
 ke petiole analysis. Soil salinity is usually

related to the salinity determined by satu
 rated extract (EC ) the relationship is
influenced by soil type. This general relati
 onship is shown in Figure 3.10 as well as
its interpretation to salinity severity of the 
 soil. Measuring soil salinity in the field is
shown diagrammatically (Figure 3.9) and   e

 .using the following steps
 :To measure EC   in the field
 Put 50-80 ml of air dried, loose soil int .1
 o an appropriate sized jar (minimum
 .)capacity 500 ml
Add distilled water or clean rainwater i .2
 nto the jar at 5 times the volume of the
soil sample. Example: 50 ml of soil = 
 250 ml water. Marking the side of the ja
 r
 .will aid with ratio, (see figure 3.9)
Put the lid on and shake the solution f .3
 or two to five minutes then allow it to
 .settle for five minutes
Dip the EC meter into the top, clear pa .4
 rt of the solution and take a reading
 .and note the units
Remember to wash the EC probe in r .5
 .ainwater after using it

Note: EC meters can give readings in a variety of different units. This 
is dependant on the brand of meter and the salinity level of the sampl
 .e
It is impor tant to conver t the reading into the correct units before you 
 do any conversion to EC  or compare your readings to any Soil
salinity threshold tables. This test is only approximate and should be f
ollowed up by laboratory analysis. However, if on-farm measurements

are done properly they can be effective in assessing and benchmarki
 ng soil salinity and hence be relied upon when making management
 .decisions

 16
  Assessment

}
Loamy sa 1.54
 nd
1.82
 Loam
2.22
Sandy cla
2.86
 y loam
4.00
 EC  Light clay
 1:5
Heavy cla
 y

}
 0
 e EC

 
 saline  saline  Non
Slightly Highly 
saline

 e  1:5

Figure 3.10. Interpreta
tion of soil EC (dS/m) 
measurements determi
ned by 1:5 soil water s
 Put 2 lines on  uspension
or by saturated paste e
 a small, clear  )  EC(
9 1
0
xtract (EC ) (adapted from Ca
 container 1 cm
 
 ss                                          e
and 6 cm from
8
7
 .the bottom t al. 1995)
6  Add loose soil
5  to the bottom Fill the conta
4
 .mark iner
 1 3
2 up to the top
1

mark with
distilled wat
er or
clean rainwa
  Put the cap on
.ter
  and shake for
  .minutes 10
 .Leave to settle

 3 Once the sa
mple
has settled a
nd a
fairly-clear s
olution
is present, di
p an
EC meter ge
ntly
into the solut
,ion
but do not di
sturb
the soil. Rea
 Figure 3.9. Rapid ass
essment of salinity in t
he field using a por tab
 .le EC meter
  Remote sensing
The development of a salinity problem is 
 not usually uniform and is influenced by
underlying geology, soil profile properties, 
 position in the landscape and previous
land use. Variation in vine performance ac
 ,ross a vineyard, often related to vine size
can be assessed using remote sensing te
 chnology such aerial imagery (Figure
Sampling areas or zones of differe .)3.11
 nt performance, either vine or soil, can
help determine whether the variation in vin
 e performance is related to salinity. An
alternative method is the use of electrom
 agnetic induction (EM) devices such as
the EM38 (Figure 3.12a). EM38 surveys a
 re often associated with the measurement

of salinity however the EM38 device resp
 onds to a number of soil factors eg soil
moisture, clay content and salinity. If using 
 this device to determine salinity variation
soil sampling should always be carried ou
 t at each site to calibrate the instruments
against measured soil properties. The res
ult maps of the EM38 output (Figure 3.12
 b)
can then be related to the soil property do
 .minating the variation in the EM38 output

Figure 3.11a. Digital aerial im
Figure 3.11b. Resultant PC
 agery data is used  D map from aerial
to create maps of indices of vi  imagery data
 ne variations eg PCD

Figure 3.12a. EM38 bein Figure 3.12b. Resultant E
 g used to determine  M38 map showing the
potential salinity variation  variation in the vineyard
 in a vineyard
18
  Monitoring

 Monitoring: Is salinity getting .4
 ?better or worse
 The importance of monitoring
The previous section described options for the assessment of salinity stat
 us in
vineyards via the consideration of visual cues and vine and soil measure
 .ments
These observations represent a snapshot in time and are influenced by s
 easonal
conditions, sampling location and inter seasonal variation. Because of the
 se
potential variations it is important to establish a vineyard monitoring progr
 am
to quantify the trends in vineyard salinity over time. A monitoring program 
 in
 vineyards allows managers to assess whether management practices are

lowering, maintaining or increasing salinity risk in the vineyard. It provides 
 an
early warning system of salinity trends that may eventually lead to serious 
 salinity
problems. Anticipation of a problem allows preventative action to be take
 n by
vineyard managers in a cost-effective manner. This section outlines a num
 ber of
 .monitoring options as well as how to interpret the data you collect

 Irrigation based monitoring
Water quality (e.g. salinity level) must be measured and recorded, as poo
 r quality
water can affect fruit quality and create long-term soil problems. Measure
 ment
of water quality for potential problems associated with salinity and sodicit
 y will
indicate if there is any deterioration of the water supply. Management cha
 nges can
then be implemented if potential problems with water quality are evident s
 uch as
 .extra leaching events and applications of gypsum

 19
Quality of the irrigation water should be assessed at least 4 times during t
 he
 .growing season

 Salinity
The addition of salts to the soil has both a toxic and osmotic effect on vin
 e growth
and health. The osmotic pressure of the irrigation water is often overlooke
 d. Table
shows that considerable osmotic pressure exists for water qualities gr 4.1
 eater
than 1 dS/m that are outside the readily available water range. The vine is 
 required
to work against osmotic potential as well as the matric potential (what is 
 measured
 .when using a tensiometer) when this water is added to the soil
 Table 4.1. Relationship between water EC (dS/m) and the osmotic water potential

 Water EC (dS/m)  0.1  0.2  0.5  0.75  1  2  4

 Osmotic Potential (kPa)
 5-  10 -  24-  36 -  48-  96-  192-
Salinity thresholds for irrigation water in v
 ineyards are presented in Table 4.2. To
help you to relate to the EC values in Tab
 le 4.2, the human taste threshold for
salinity is 1.8 dS/m; seawater has an EC 
 value of 63 dS/m. It is suggested that if
irrigation water salinity is between 1.0 – 
 1.8 dS/m, management options such as
planting salt tolerant rootstocks, mulchin
 g, maintaining ground covers, changing
the irrigation system and increasing the l
 eaching fraction should be considered
 .)see section 5(
Table 4.2. Guidelines for interpreting laboratory dat
a on water suitability for grapes. ‘Severe’ in this tabl  1
 e
 reflects an expected 25% reduction in productivity  w

Degree 
Potential IrrigaUnits None  of Severe  2  +
 tion Restriction o
 Problem  n Use  2   -

Slight to Mo
 derate
 Osmotic effects
 -3
 EC
<  1.0 2.7 >  )Source: Neja et al. 1978; Ayers and Westcot 1994; Nicholas 2004(
1  2.7   1

  2
 Toxicity effects
Sodium (Na 
 ) mg/l or p <  -
 pm 460
Chloride (Cl 
 ) mg/l or   < 140 530 >
 ppm 140 530
Boron (B)
mg/l or  1  3 >
 ppm –
3
Nitrate-
 nitrogen mg/l or p – 5  30 >
 )NO N(  pm 30

Assumes that rainfall and extra water applied owing to inefficiencies o
 f normal irrigation will supply the crop needs plus about 15 percent
 .extra for salinity control
With overhead sprinkler irrigation, sodium or chloride in excess of 3 m
 e/l under extreme drying conditions may result in excessive leaf
absorption, leaf burn and crop damage. If overhead sprinklers are us
 ed for cooling by frequent on-off cycling, damage may occur even at
 .lower concentrations
  Sodicity
Water quality should also be monitored f
 or its likely impact on soil structure
through its potential impact on soil sodici
 ty. The amount and type of salts present
in the irrigation water have different impa
 .cts on the development of soil sodicity
A high sodium adsorption ratio (SAR) ca
 n cause the development of sodic soils
but the damaging effects of sodicity (dis
 persion) can be reduced by high salinity

which maintains the clay in a flocculated 
 .state
Criteria by which to assess irrigation wat
 er as to its potential sodicity hazard are
presented in Table 4.3. The potential pro
 blems associated with low EC water
can easily  )either from rain or irrigation(
 be rectified through the application of
gypsum or by the addition of fertiliser. Sa
 lts applied in this manner will elevate
the EC of the soil solution preventing pot
 ential dispersion associated with the
 .development of sodicity

 20
  Monitoring

Table 4.3. Criteria fo
r assessing the sodic
 is electrical conductivity of the irrigation water  iw ity hazard, and henc
 a result of irrigating with various water qualities where EC
e the likely developm
 iw
ent of soil sodicity, a
 iw  iw  s

and SAR  is  )dS/m(
sodium adsorption r
atio of the irrigation 
 .water
 SAR
Soil sodic
ity hazard
 0.7>
 None
 3 – 0
Slight to mo
0.7
0.2 derate
 0.2<
Severe
 1.2>
 None
 6 – 3
Slight to mo
1.2
0.3 derate
 0.3<
Severe
 1.9>
 None
 12 – 6
Slight to mo
1.9
0.5 derate
 0.5<
Severe
 2.9>
 None
 – 12
 20 2.9
Slight to m
1.3 oderate
 1.3<
Severe
 )source Ayers 1977(

Vine based m
 onitoring
The use of vine 
based measure
ments to assess 
changes in vine
 yard salinity
levels are the m
ost direct metho
ds to use. Plant 
based measure
 ments are more
representative o
f ‘average’ condi
tions as they ca
n integrate varia
 ble saline
conditions over t
ime and space. 
However, vine b
ased measurem
 ents should not
be used in isolat
ion particularly a
s some seasona
l conditions and 
 lagging vine
responses can 
mask an underl
ying and develo
ping problem. O
 ver time, vine
based measure
ments will reflec
t the changes in 
salinity conditio
 .ns
Some vine base
d measurement
s are more usef
ul than others d
  epending on
what the aim of 
the measureme
nt is (i.e. intra or 
inter seasonal 
 .management)
Vine based me
asurements sho
uld be performe
d each season 
  within a
designated repr
esentative zone 
within the viney
ard. Representa
  tive zones can
be established 
based on existi
ng soil maps or 
yield monitoring 
 and aerial
imagery data. 
Whilst there is n
ot an establishe
d preferred met
 ,hod to zoning
once a samplin
g strategy is est
ablished it is im
portant to maint
 ain this strategy
 
in order to moni
tor robust trend
.s
  Petiole testing
Monitoring petiole sodium and chloride 
during the growing season can potential
 ly
be used to change the potential chloride 
 levels in the harvested fruit and the
following season. A recent study by Goo
 dwin et al (2009) showed that for own
rooted shiraz vines the relationship betw
 een petiole sodium levels and juice
chloride levels depended on phonologic
 .al stage and environmental conditions
Whilst sodium petiole levels at flowering 
 were positively correlated with juice
chloride levels the relationship varied de
 pending on management practices and
climate (rain) post the flowering period (
 Figure 4.1a). In contrast, the relationship

between sodium petiole levels at veraiso
n and juice chloride levels was consisten
 t
 .)Figure 4.1b(

Petiole testing at flowering  Used as an i
ndicator of potential salinity problems th
 at
might be lo Fre Fre
e r e r
oming. Changes in management practic un  un 
 Management
 es juic  influence juic
can influenc e C e C
 .e the accumulation of salts in the grape l ( l (
mg mg
Also an indi l) l)
 .cator of effective winter leaching
Petiole testing at 
Used as an indicator of accu
 veraison
 mulated salts in the
grape. Changes in manage
 ment practices have
little effect on salt levels in t
he grape. Also used to
adjust management practice
s if trending levels 
 are
 .problematic
 200
 200
 100
 100
 0
 0.0  0
0.2 0.4 0.6 0.8 0.4   0.2   0.0  1.2   1.0
 0.8  0.6  1.6
Petiole N Petiole N
 )%( a  )%( a

Figure 4.1a. Relationship b
 )%( etween Petiole Na Figure 4.1b. Relationship be
levels measured at flowering   tween Petiole Na
 and the resultant levels measured at varai )%(
chloride levels in the free ru  son and the resultant
 :n juice (Source Chloride levels in the free ru
 )Goodwin             et al 2009  :n juice (Source
 )Goodwin             et al 2009

Note: Figure 4.1 should not be used as a universal relationship. It is b
 ased on data derived from own root shiraz vines. Vine chloride and
sodium uptake varies depending on rootstock and variety (Walker et 
 .al 2010)
  Monitoring

Grape juice testi
 ng
The measureme
nt of grape juice 
salt levels at har
vest reflects sea
 sonal salinity
fluctuations and 
management. T
able 4.4 shows t
he approximate 
 relationship
 ≈ % Wine Cl
between juice c
hloride levels an
d the resultant w
ine chloride leve
ls. The Europea
 n
Union and Austr
alian bilateral ag
reement on win
e quality require
s wine to contai
 n
less than 394 m
g/l of sodium an
d 606 mg/l of ch
 .loride

Table 4.4. Relations
hip between Juice ch
loride and the resulta
nt wine chloride level
 s
White vari
 etiesWine Cl % 
≈ Juice Cl
 %
Red vari
 eties  .5
( Juice 
ferment )%( Cl
ed on s
 )kins
 )Source: Walker                                                    et al 2010(
Soil based mo
 nitoring
Soil based moni
toring is commo
nly used to asse
ss changes in s
 .oil salinity
However, meas
urements of soil 
salinity are not n
ecessarily a goo
 d indication of
the salinity expe
rienced by the vi
ne. The main re
ason for this is t
he heterogeneo
 us
nature of soil sal
inity within and 
around the root 
zone and drip e
 mitter in relation
to the soil sampl
es taken. When 
monitoring soil s
alinity it is import
 ant to follow
consistent proce
dures and timin
g of sampling. It 
is a direct meas
ure of soil salinit
 ,y
or sodicity, and 
will provide a ve
ry useful tool in 
monitoring soil s
 alinity over time
i.e. looking for ‘(
trends’ over tim
 .)e
The timing and f
requency of soil 
based sampling 
is dependent on 
  the type of
monitoring used
. Irrespective of 
the soil based m
onitoring used t
 he sampling
locations or zon
es should reflect 
the major soil ty
pe of the vineya
 rd and be
representative o
f the vineyard ar
ea to be monitor
 .ed
Some excellent 
new options are 
available to mon
itor soil salinity. 
 The accuracy of
any monitoring 
program, howev
er, has to be bal
anced against it
 s cost and likely
 .benefits

 Soil sampling
Soil samples ar
e often used to 
monitor change
s in soil conditio
 .n over time
Collection is sim
ple but it can be 
time consuming 
if deep subsoil s
 amples are
required and vin
e material gets i
n the way. Spec
ialist soil sampli
ng equipment c
 an
be used but in 
most cases soil 
 augers are all th
at are required. 
When taking soi
 l
samples you ne
ed consider the 
time and freque
ncy and the sa
 .mpling location

 Location
For most consis
tent results soil 
samples should 
be collected un
 der the drip
emitter. This are
a, however, may 
not reflect the av
erage root zone 
salinity. To reflec
t
average root zone salinity soil samples s
 hould be collected 15-20 cm away from
the drip emitter along the vine row. Selec
 t 3-4 sites using either pegs or fixed
reference points. These areas should be 
 .consistent from year to year

 Depths
Soil sampling depths are typically at targ
 et depths of 20 cm (major root zone in
topsoil), 50 cm (mid subsoil), 80 cm (bot
tom of root zone). Sampling at these soi
 l
depths will typically cover the rooting de
 pth of vines growing on their own roots
 .and on rootstocks

Figure 4.2. Soil sampling by auger along the vine ro
w and packaging in plastic bags to send to laborator
 y

 Time and frequency
Samples should be taken once yearly. S
 amples should be collected in early
spring (salinity levels at their lowest) or e
 arly autumn before opening rains (salinity
levels at their highest). Sampling in early 
 spring gives you a snapshot of the soil
condition at the start of season whereby 
 .action can be taken if needed

Note: Soil sampling should not occur if ei
 ther nutrients or gypsum have
recently been applied to the soil. Sampli
 ng at this time could lead to
elevated levels of recorded salinity. Pref
 erence is to sample just prior to
 .these additions

All soil samples from a particular depth s
 hould be bulked together, mixed and
 g sent to a recognised laboratory for  500
  analysis or tested on site following good

preparation practices (see Figure 3.9). It 
 is not necessary to go to the expense
of measuring a saturated paste extractio
 n for EC measurements. The aim of the

 24
  Monitoring

are sufficient so  
  long
 1:5
 sampling program is monitoring and measurements of EC
as the sampling 
sites are not alt
ered (i.e. remain 
within the same 
 .soil type)
The soil sample
s can be tested 
for both salinity 
and sodicity. Sal
inity can be test
 ed
on each soil lay
er while sodicity 
may only be test
ed on the heavie
 .st clay layer
Dispersion testi
ng (Figure 4.3) 
provides a simpl
e way of monito
 ring soil sodicity
 .over time
o
 n

N
o
 
s
l
a
k
i
n
g
, 
n
o
 
d
i
s
p
e
r
s
i
 n
o
 
d
S i
l s
a p
k e
i r
n s
g i
,  o
 n

Sl Sl
aki ak
ng in
, m g, 
od str
er on
ate  g 
dis di
pe sp
rsi er
 on si
 on

Figure 4.3. Assessm
ent of an undisturbe
d soil crumb after it h
as been placed in di
 stilled water for a
period of 2 hours. Hi
gher the dispersion t
he higher the sodicit
 y (Source: Cass)

 ™FullStop
The FullStop™ 
Wetting Front D
etector (FullStop 
WFD) is a soil w
 ater monitoring
device which is 
buried in the soil 
and captures w
ater as it passes 
 through the
soil profile (Figur
e 4.4). It is a sim
 ple device that r
equires no wires
 ,, batteries
computers or lo
ggers. The devi
ce consists of a 
collection funnel 
 at the base and
extension tube r
ising above the 
soil surface. As 
water percolate
s through the so
 il
profile, water ‘co
nverges’ in the 
base of the funn
el and allows a f
 loat to lift the
indicator at the t
op of the extens
 .ion tube
A reservoir in the 
base of the funn
el collects and re
tains a 5 ml sam
 ple of soil
water. The samp
le is retained unti
l it is extracted. T
his soil water sa
 mple is manually

extracted using 
a syringe for ana
lysis of salts and
/or nutrients in th
 .e soil profile

 25
  Location
The preferred location to install the FullSt
 op WFD is directly beneath the drip
emitter. Wherever possible, FullStop WF
 D should be installed in areas that are
representative of a block or irrigation zon
 e. However, they may also be used
in areas where soil type or other factors 
 .make irrigation scheduling difficult
Furthermore, FullStop WFD can be used 
 in areas with known soil salinity issues in

 .order to collect soil water samples

 Depths
The installation depth for FullStop WFD i
 s between 15 cm to 80 cm beneath
the soil surface however, in a drip irrigat
 ed vineyard situation, the suggested
installation depths are 30 cm and 50 cm 
 placed directly beneath the dripper
These suggested depths va .)Figure 4.4(
 ry depending on dripper output, irrigation

duration and root depth. For example, sh
 allower placement is suitable for lower
output drippers, shorter irrigation frequen
 cy, more infrequent irrigation application
or shallow rooted vines. Conversely, dee
 per placement would suit higher output
drippers, longer irrigation duration or mor
 e frequent irrigation application. With
more experience, placement depths ma
 y be altered to suit local conditions and
 .management styles

 Time and frequency
The FullStop WFD should be monitored f
 requently during the irrigation season
and during th )if irrigation volumes allow(
 e winter period. If the indicator is in the
up position, it means that more than 20 
ml of water was collected by the FullStop
 WFD. The ‘indicator’ must be reset manu
 .ally before it can lift for the next irrigation

After each irrigation, captured water will 
 wick out of the funnel, however, a 5 ml
sample of soil water will be retained for n
 utrient or salt testing. The collected
water sample is drawn from the FullStop 
 using a syringe via 4 mm flexible tubing
attached to the base of the funnel. The s
 ample should be taken as soon as
possible after irrigation as the compositio
 n of the water captured in the FullStop
 .can change over time
Salt and nutrient concentrations tend to 
 .be quite variable over short distances
Taking 5 ml from a number of FullStops 
 and bulking the sample can reduce the
time and cost of solution monitoring. A s
oil water sample can be measured usin
 g
a hand-held salinity meter (Figure 4.4d). 
 Alternatively a water sample can be sent
to a laboratory for analysis of salinity and
 /or nutrient levels. Laboratories usually
 .require at least a 10 ml sample
Short infrequent irrigations can cause a 
 build up of salt at a particular point in
the soil. This build up can potentially occ
 ur above the FullStop WFD (usually
associated with a lack of extractable wat
 er samples). When an irrigation or
rainfall event eventually wets the soil pas
 t the FullStop WFD the salts that have
accumulated above the FullStop WFD wi
 ll move downwards and form part of the

 26
  Monitoring

 Indicator up

 Drippers

 20  40

 50

 a

 c
Figure 4.4. a) The F
ullStop wetting front 
detector, b) suggeste
d placement of the F
 ullStop wetting front
detectors beneath dr
ippers, c) extracting t
he soil water sample
, and d) testing a soil 
 water sample
extracted from the F
ullStop for salts. (So
 urce: CSIRO)

water sample in 
the FullStop WF
D. This can lead 
to very high sali
 nity readings
 .)Figure 4.5(
Whilst this can b
e alarming it sim
ply indicates tha
 t salts were
accumulating ab
ove the collectio
n point due to s
hallow irrigation 
 and further
leaching by irrig
ation or rainfall 
may be required
 .
Since the FullSt
op WFD collects 
water under nea
r or saturated w
 ater conditions
its interpretation 
for monitoring p
urposes is very 
similar to the soi
 l EC saturated
extract (ECe). T
he interpretation 
guide (Figure 4.
6) relates to the 
 soil salinity
condition at that 
point in time but 
remember monit
oring is about th
 e observation of

trends over time
 .

 27
  Wetted
 Zone

 Salt accumulation
Accumulated salt
FullSto FullS moved downward
 p  top
into collection tub
 e

Figure 4.5. The effect of shor t infrequent irrigation e
 vents that can result in the accumulation of salt
above the FullStop WFD. Larger wetting events can 
 then migrate these salts into the collection tube
 .resulting in very high salinity readings

 0 8 10 12 14 16 18 20

 salineModerately 
saline
Ver
saline  Slightly  Non
y s
alin
 e
Figure 4.6. Interpretation of EC (dS/m) measuremen
 t of the sample extract from the FullStop WFD

 :Advantages
A simple tool for water management a  •
 nd soil water sample collection
A FullStop does not require any wiring  •
 , batteries or loggers
Detects moderate – strong wetting fro  •
 nts well
Stores a 5 ml soil water sample for salt   •
  or nutrient analysis and monitoring
Provide information on depth of irrigat  •
 ion
 Can help detect water logging   •
 :Disadvantages
 Cannot detect weak wetting fronts  •
 Requires regular monitoring  •
 Float must be reset manually  •
Water sample must be collected man  •
 ually and soon after wetting event
Reservoir must be emptied before any   •
  additional sample can be taken
Large soil disturbance on installation.   •
 It may take a full season for the site to
settle back to its original compaction l
 evel and provide accurate samples
For a full description, cost and ordering o
 f the FullStop WFD refer to the website
 .www.fullstop.com.au

 28
  Monitoring

 SoluSAMPLER
 TM

The SoluSAMPL
ER™ is compris
ed of an inert ce
ramic cup and s
 ampling tube
 )Figure 4.7(
buried into the s
oil. Suction is ap
plied and water 
from surroundin
 g soil
enters the void 
within the ceram
ic cup via the dif
ferential pressur
e gradient. Wat
 er
is retained withi
n the SoluSAMP
LER™ (approxi
mately 70-75 ml 
of soil water) an
 d is
extracted manu
ally via the sam
pling tube using 
a syringe for an
alysis of salts a
 /nd
or nutrients in th
e soil profile. Th
e SoluSAMPLE
R™ provides an 
 inexpensive way
of extracting soil 
water and monit
oring soil salinit
y throughout the 
 ,growing season

allowing u
sers to pot
entially ad
just their ir
rigation m
anageme
nt accordi
 .ngly
Figure 4.7. 
SoluSAMPL
ER™ compr
 ises
of an iner t 
ceramic cup 
and samplin
 g tube
 .buried into the soil

 Location
The SoluSAMPL
ER™ collects so
il water for testin
g and therefore, 
 should be
installed in area
s of the vineyard 
that are of intere
st for salt or soil 
 nutrients. The
ceramic cup sh
ould be located 
15 cm away fro
m a dripper, dir
ectly beneath th
 e
dripper line. Thi
s will ensure soil 
water is sample
d around the ‘dr
ying-wetting’ zo
 ne
margin. When in
stalling the Solu
SAMPLER™, p
articular note sh
 ould be taken to
ensure water fal
ls directly down
ward from the dr
 ipper, rather tha
 n running along
the dripper tube 
and falling som
e distance away
 .

 Depths
It is recommend
ed that three Sol
uSAMPLER™ u
nits should be in
  serted in the
plant root zone 
at each samplin
g site. Common 
installation dept
 hs are 30, 60
and 90 cm withi
n 15 cm of a dri
pper (or your tar
get soil depths). 
 It should also
be noted that th
e SoluSAMPLE
R™ should not 
be operated bef
 ore irrigation
water or rainfall 
reaches the tip 
of the ceramic c
up, because the 
 suction applied
can dissipate qu
ickly and water 
samples of the 
wetting front ca
 n potentially be
collected rather 
than post irrigati
 .on conditions

Time and freque
 ncy
Samples should 
be taken at leas
t every fortnight 
during the peak 
 of irrigation
and once per m
onth during othe
r times. In norm
al conditions, su
 ction should be
applied to the c
eramic cup appr
oximately 1 day 
after irrigation or 
 rainfall event
and a soil water 
sample can be c
ollected in the n
ext day or two. I
 f the soil is
particularly dry, 
suction should b
e applied imme
diately after the 
 irrigation and
  Salinity Management Interpretation  Guide

 a  b

 c  d

 e  f
Figure 4.8. SoluSAMPLER™ installation and measur
 ement a) augering hole to desired depth, b) inser tion

of the SoluSAMPLER™, c) placement of a bentonite 
 plug to prevent preferential flow, d) tagged extractor
tubes, e) application of suction to collect soil water s
 ample, and f) measurement of the soil water sample

 using an EC meter. (Source: SARDI)

sample taken soon after. In the case of d
ry soil, water will redistribute faster prior t
 o
the sample being collected and a strong
er suction may be needed. Be aware tha
 t
the collection of soil water samples at dif
 ferent soil water conditions will result in
more variability in the readings observed
. The important point here is to collect th
 e
sample in the same manner each time li
miting the variability in the readings whic
 h
allows trends to be observed more readil
 .y
As previously mentioned short infrequent 
 irrigations can cause a build up of salt
at a particular point in the soil (see Figur
e 4.5). This build up can potentially occu
 r
above the SoluSAMPLER™ (usually acc
 ompanied by a lack of extractable water
samples). This can lead to very high salin
ity readings when water eventually move
 s

 30  Arris Agricultural & Environmental
  Monitoring

past the SoluSA
MPLER™. How
ever, unlike the 
FullStop WFD w
hich collects wat
 er
as the wetting fr
ont passes the 
SoluSAMPLER
™ can collect so
il water after the 
 salt
front has moved 
 e past allowing us
ers to monitor th
e result of irrigat
 ion as opposed
to activity during 
 .irrigation

 salineSince the SoluS
 saline
AMPLER™ coll
ects water after 
a period of drain
age and vine wa
 ter
extraction the c
oncentration of 
salts in the soil 
water solution w
ill vary dependin
 g
on the length of 
time after an irri
gation event. W
ater extraction b
y vine roots cau
 ses
an increase in t
he concentratio
n of salts in the 
soil water soluti
 on. Hence, it is
important to try 
and use the Sol
uSAMPLER™ a
 t the same time 
after each irrigat
 ion
event to minimiz
e this variation. 
Studies have sh
own that the Sol
 ™uSAMPLER
EC readings are 
approximately t
wice that of the 
soil EC . The int
erpretation guid
 e
 )Figure 4.9(
relates to the soi
l salinity conditio
n at that point in 
time but remem
 ber
monitoring is ab
out the observat
ion of trends ov
 .er time

 0 40

 Non Hi
gh
ly 
sa
lin
 e

Figure 4.9. Interpret
ation of EC (dS/m) m
easurement of a sam
ple extract from a Sol
 ™uSAMPLER

 Advantage
Easy to install   •
  and use
Minimal expe  •
nse and disturb
 ance to root zon
 e
Delivers relati  •
vely small volu
me samples (up 
 to 70 ml)
Can be perm  •
anently installed 
and sampled on 
 demand
Enables soil   •
water to be extr
acted over a ran
ge of soil moistu
 re conditions
Provides infor  •
mation on the tr
ends of nutrient 
(e.g. nitrogen) a
 nd salt transport

through soil 
 profiles
 Disadvantage
Requires re  •
gular monitoring 
and maintenanc
 e
Water samp  •
le must be colle
cted manually a
nd soon after w
 etting event
The cerami  •
c cup must be s
terilised in situ a
gainst fungi eve
 ry six months if
nutrient me
asurement of th
e soil water is re
 quired
Sampling at   •
 different soil m
oisture conditio
ns increases sal
 inity monitoring
 variability
Further informati
on and instructio
n manual for the 
SoluSAMPLER
 ™ can be found
on the Sentek w
ebsite www.sent
 .ek.com.au

 31
  Salinity Management Interpretation  Guide

 Interpretation of trends
Once a monitoring program is in place it 
 is important to understand how to
interpret the data collected. The followin
g schematic diagrams represent an arra
 y
of trends that can be used to interpret sh
 ort (monthly) as well as longer (yearly)
measured changes in soil profile salinity 
data (Figure 4.10). It is also important th
 at
the interpretation is not based on a few d
 ata points but many data points. Field
measurements are often variable particul
 arly those that are not taken from the
 .same location (e.g. soil sampling)

Note: The depths indicated in these grap
 hs are arbitrary and the time and
EC scale is relative. Trends can be obser
 ved intra-seasonal if samples are
able to be collected. However, samples 
 collected at the end (autumn) or
the beginning of the season (spring) are 
 a more reliable indicator of salinity
 .trends

 .Increasing salinity at both soil depths
 Salinity conditions deteriorating
Usually associated with increasing salinity of irrigati
 on
 .water and irrigation reaching deeper soil layers
Should also see rising vine chloride levels. This is no
 t
 a sustainable practice. Need to reduce reliance on
irrigation water or use better quality water if available
 .

 .Decreasing salinity at both soil depths
 Salinity conditions improving
 Usually associated with decreasing salinity of
 irrigation water, good seasonal rainfall and better
 .quality water reaching deeper soil layers
 Be mindful not to over irrigate and induce
 .waterlogging and nutrient leaching
  .Steady salinity levels at both soil depths
 Salinity conditions at equilibrium
 Current management practices neither increasing nor

 .decreasing salinity levels in the soil profile
Assess vine chloride levels to decide whether chang
 es
 .to management practices are required

 32  Arris Agricultural & Environmental
  Monitoring

Increasing salinity at 
 .60 cm depth only
Salinity conditions 
 moderated
Usually associated w
ith deficit irrigation pr
 actices, no
leaching fraction and 
irrigation volumes eq
 ual to water
use and evaporation. 
Also associated with 
 ineffective
leaching by winter rai
 .nfall
Monitor vine chloride 
and sodium levels to 
 decide
whether changes to 
management practic
 es are
required. Will most li
kely require leaching 
 at some
 .point

Increasing salinity at 
 .30 cm depth only
Salinity conditions d
 eteriorating
Usually associated w
ith deficit irrigation a
 nd shor t
infrequent irrigation b
elow crop requireme
 nt and/or
ineffective leaching b
 .y winter rainfall
Should also see risin
g vine chloride levels
 . This is
not a sustainable pra
ctice. Either increase 
 the volume
of water applied duri
ng the season or run 
 irrigation
intervals for longer to 
 .leach salts

Decreasing salinity a
t 30 cm and increasi
  ng at 60 cm
 .depth
Salinity conditions i
 mproving
Usually associated w
ith deficit irrigation pr
 actices, no
leaching fraction and 
irrigation volumes eq
 ual to water
use and evaporation. 
Also associated with 
 rainfall
moving salts down th
 .e soil profile
Will most likely requir
e leaching at some p
 oint but only
if evident in vine chlo
 .ride analysis

Increasing salinity at 
30 cm and decreasin
 g at 60 cm
 .depth
Salinity conditions u
 nknown
Usually associated w
ith bypass flow or po
 or
placement of sensor
s. Could be the rise o
 f a high
quality water table c
ausing the capillary r
 ise of salts to
 .the soil surface
Check installation of 
monitoring equipmen
 t and
 .groundwater levels

 33
  Salinity Management Interpretation  Guide

 .Decreasing salinity at 60 cm depth
 Salinity conditions improving
 Usually associated with increased amounts of water

 .applied and/or more effective winter leaching
Be mindful not to over irrigate and induce waterloggi
 ng
 .and nutrient leaching

 .Decreasing salinity at 30 cm depth
 Salinity conditions improving
Usually associated with decreasing salinity of irrigati
 on
 water, irrigation reaching deeper soil layers, and/or
 .more effective winter leaching
 Monitor vine chloride levels. If levels do not fall then
 .leaching will be required past the 60 cm soil depth

Figure 4.10. Schematic illustrations of changes in re
 corded EC levels with time measured at two different

 .soil depths

 34
  Management

 .5
Manage
ment Pra
 ctices
Irrigation man
 agement
The management 
of salinity is often 
considered to be a
n irrigation issue r
 elated to
water quality and l
eaching requirem
ents. However, th
ere a number of ot
 her factors
such as design of 
the irrigation syste
m that should be c
onsidered for effe
 ctive
 .control of salinity

Method of irrigatio
 n
Our understandin
g of different irriga
tion methods for t
he control of salini
 ,ty
particularly in relat
ion to buried drip, i
s not comprehensi
ve. Table 5.1 desc
 ribes
salinity managem
ent issues associa
ted with a range of 
pressurised irrigati
 on
systems. The wett
ing patterns and r
ates of flow of irrig
ation water produc
 ed by
these contrasting 
systems are also 
strongly influence
d by soil factors, p
 articularly
structure, texture, 
organic matter co
ntent and the degr
ee of water repelle
 .nce
Table 5.1. Salinity man
agement issues associ
ated with contrasting irri
 .gation system designs
Irrigation 
 method Negati
ve sali
nity fe
atures

 .1
Less surf
 StandardWhere wetting 
ace area 
above-spheres benea
wetted
ground dri th low output
than clos
emitters do not 
 p
ely space
with wide overlap, salts t
 spaced end to concent
 d
emitters u
emitters (  rate
sing low 
 1.0m) on the fringes 
output
of the spheres. 
drippers.  This salt
High outp
concentration i
n zones betwe
 ut
emitters c
en the emitters 
an create  can
create proble
continuou
ms for root gro
s wetting
wth, par ticular
patterns a ly when
nd unifor
mobilised by r
 m  .ainfall
wetting
Above-
drip with c
 .2spaced emitter
 ground losely
  s
 )0.5m More expensive 
Where the 
(
than Option 1
wetting sp
Likely to have g
heres
beneath e
reater surface e
vaporation loss
ach emitte
 r  es
than Option 1
overlap, a 
continuou
 s
wetting fro
nt is creat
ed that
allows a r
elatively u
niform
flushing of 
salts from 
 the
root zone
 
Microjets .4
 -A relatively 
Water losses vi
or mini
uniform wet
a evaporation t
 sprinklers
end to be great
ting
front is crea  er
ted that allo
with spray syst
ems than with 
 ws
a thorough 
drip systems. T
flushing of   he
resultant increa
salts
from the rose in near-
ot zone
ground humidit
 y can
encourage vine 
growth in dry w
eather, but ther
 e
may be a great
er risk of fungal 
outbreaks with
sprinklers unde
r moist conditio
 .ns
  Leaching of salts
Leaching of salts from the root-zone remai
 ns the most effective technique for salt
management. Irrigation scheduling strateg
 ’ies such as ‘regulated deficit irrigation
and ‘partial root-zone drying’ minimise dee
 p leaching and tend to accumulate
imported salts in the root-zone. The leachi
 ng fraction refers to the amount of water
that needs to be applied in excess of vine 
 evapotranspiration requirements to flush
out accumulated salt. The extra water appl
 .ied can come from irrigation or by rainfall
Low leaching fractions, caused by little rai
 nfall or low irrigation allocations, increases

the net salinity retained in the root zone le
ading to a potential requirement to use salt

 .tolerant rootstocks (Appendix A)
The application of leaching irrigation eve
 nts has commonly been associated
with the management of salt in the root z
 one. The common suggestion was that
leaching of salts can be done either as p
art of each irrigation, or it can be achieve
 d
via a single large irrigation soon after har
 vest. The use of leaching events during
periods of high transpiration demand is le
 ss effective and efficient as leaching
events during low transpiration demand (
Figure 5.1). Best leaching of salts from th
 e
topsoil occurs when the soil profile is nea
r saturation and the water applied has littl
 e
salt and water is applied slowly and evenl
 .y, either by rainfall or irrigation

SUMME Hig transpiratio

 R  h  n
tran
spir
 WINTER No transpir
 ation

 High  Low
   
evapotransp evapotransp
 iration  iration

Dry so Wet so
 il  il

 Wetted depth

 Wetted depth

Figure 5.1. Difference in water movement through t
 he soil profile for the same quantity of water applied
during summer and winter (either through irrigation 
 or rainfall)

Table 5.2 shows the importance of rainfal
 l in the salt leaching process. As rainfall
increases (e.g. moving from the Langhor
 ,ne Creek region to the Adelaide Hills)
there is a decrease in the number of leac
 hing irrigation events that need to be
applied to prevent salt build-up in the roo
  .t zone of grapevines

 36
  Management

The effectiveness 
of rainfall assumes 
that rainfall enters 
the soil rather than 
 runs
off, hence the term 
‘effective rainfall’. 
This table also ass
umes that the wat
 er
entering the soil is 
100% effective in l
 .eaching salts

Table 5.2. Leaching req
uirements (the extra irri
gation water required in 
%) to maintain average 
 root zone
salinity less than 2 dS/
m (grapevine tolerance)
, where the total irrigati
on for the season is 0.5 
 and 2
megalitres1, for a range 
of effective annual rainf
all totals. (Source: Tanji 
 and Kielen 2002)

2.0
Effective a
nnual rain
W fall, mm
a
t
e
 r
q
u
a
li
t
y
 ,
 dS/m
600

 1
3%

 2
 25%

 3
8%

 4
11%

 1

assumes that the amount of irri
gation applied equates to the w
ater demand of the vineyard

Recent research h
as shown that the 
leaching process i
s not always comp
 letely
efficient. This is th
ought to be due to 
the presence of pr
eferred pathways 
 of water
movement throug
h the soil, which r
esults in salt build-
up in other parts o
 f the
root-zone. In some 
situations where s
hrinkage cracks fo
rm in saline clay s
 oil, salt
crystals form on th
e crack faces in re
sponse to evapora
tion losses. If runo
 ff water
can be directed d
own these cracks 
before they close 
up, substantial am
 ounts of
salt can be leache
d quickly and dee
 .ply
Application of leac
hing fractions is on
ly effective if the w
ater table is deep 
 enough to
receive the extra w
ater without advers
ely affecting vine g
rowth. Hence, mon
 itoring
the water table usi
ng test wells and/o
r piezometers is re
commended. Subs
 oil drains
may have to be ins
talled if the water t
able is high enoug
h to adversely affe
 ct vine
 .performance
A common practic
e in determining t
he depth of irrigati
on for leaching pu
 rposes
is through soil wat
er monitoring. Wat
er monitoring allo
ws objective meas
 urement
of factors such as 
depth of penetrati
on of rainwater or 
flood water – a ke
 y factor
when assessing th
e effectiveness of 
salt leaching progr
ams in vineyards. 
 Salinity
is usually monitor
ed in conjunction 
with soil water con
tent using devises 
 such as
capacitance prob
es and neutron pr
  .obes
Scheduling water r
 esources
When growing win
e grapes under dri
p irrigation it is nec
essary to be mindf
 ul of
irrigation frequenci
es to reduce the s
alt uptake by the vi
ne. Soils should no
 t be
allowed to dry out t
oo much, as the sa
lts become concen
trated in the soil so
 lution
as the soil dries an
d the vine may tak
e up the salt. This 
will harm the vine, 
 wine
grapes and finally t
he wine quality. Fr
equent irrigations i
n drip will keep the 
soils
 close to field capacity and move salts to t
he edge of the wetted zone away from th
 e
bulk of the root system. However, with lim
ited water supply this may not be possible
 .
Where a range of water supplies is availa
 ble that are of variable quality (i.e. level
of salinity), it is desirable that these wate
 r resources be scheduled according to
phenological stage. Whilst our understan
ding of variable water quality application
 s
within a growing season is still developin
 g, recent research suggests that chloride

accumulation in the grape berries is mor
 e related to the environmental conditions

leading up to veraison than after veraiso
 n. This suggests that it may be best to
use the better quality water (e.g. runoff w
 ater stored in a dam) early in the season
to maintain a low saline soil conditions d
 uring the period of rapid cell growth and
division and then apply the poorer qualit
y water (eg. from a bore or a salt-
 affected
river) after veraison during fruit develop
 ment and maturity. This is a topic that
 .requires further research

 Soil management
The use of soil management practices to 
 .control salinity is often not considered
However, there are a number of manage
 ment practices that can be used to
mitigate and control the effects of salinity
 .

 Mulching soil surface
Water dripping onto bare soil is undesira
 :ble for several reasons
It is prone to loss by evaporation, parti  •
 .cularly when the soil surface is very hot
Surface sealing may occur beneath e  •
 ach dripper, leading to reduced
 .infiltration rates
Surface soil chemical properties tend t  •
 o become very heterogeneous, with
strong salt concentration gradients al
 ong the vine rows (mid-way between the
drippers tends to be more saline than 
 .) directly under the drippers
Organic mulches/composts (e.g. Figure 
 :5.2) can overcome these problems
The mulch/compost can act as a wick  •
 , which tends to produce a more
uniform downward flow of irrigation w
 .ater and dissolved salts
Burrow-forming soil fauna tend to bec  •
 ome active at the soil-compost
boundary; this improves soil structure 
  (Figure 5.3), infiltration rates and
 .rootzone aeration
Rapid percolation of water into the co  •
 /ol subsoil beneath the protective mulch
compost reduces the risk of loss by e
 vaporation and encourages the leaching
 .of unwanted salts in the topsoil
When applying mulch, however, the win
 e grape grower must know what they are

applying. They need to ensure that the i
 mported mulch is free of contaminants
and that the nutrient content is taken into 
 account when planning vineyard fertiliser

.strategies
  Management

Figure 5.2. Compost a) 
and straw mulch b) app
lied along the vine rows 
to improve the physical 
 fer tility
of a poorly structured to
 psoil

Figure 5.3. Ver tical bio
pores created by soil fa
 una
beneath straw mulch al
 .ong vine rows

Sodicity managem
ent in a saline envi
 ronment
Gypsum is itself a 
salt, albeit only sp
aringly soluble. It 
provides two distin
 ct soil
structural benefits 
when applied to s
 :odic soils
  .1
Gypsum provides 
calcium cations, w
hich replace sodiu
 m and
magnesium cation
s associated with t
he dispersion of n
 egatively
charged clay parti
 .cles
The gypsum als .2
o provides a mildl
y saline soil soluti
on that suppresse
 s
dispersion. How

 1:5
 rainfall, flooding) flow through the soil and reduce topsoil EC
 .about 0.1 dS/m
 ever, this “electrol
yte effect” of disso
 lved gypsum only
persists while a 
supply of undissol
ved gypsum is av
 .ailable in the soil
The use of coar
se-crystalline mine
d gypsum (solubilit
 y approximately
dS/m) maint 0.4
ains the electrolyt
e effect for longer 
 than finely divided

gypsum (solubil
ity approximately 
1.9 dS/m). Where 
 the soil already
is moderately s
aline, avoid the us
e of finely divided 
 gypsum that may
push up the sali
nity stress on plan
ts substantially – i
 nstead, use a
coarse-grade g
ypsum if a sodic la
yer requires treat
 ment under these
 .circumstances
Figure 5.4 shows 
the combined effe
cts of gypsum app
lication on soil sta
 bility
and salinity hazar
d. A gypsum treat
ed soil without resi
dual gypsum parti
 cles can
become dispersiv
e and poorly drain
ed if large amount
s of low-salinity w
 .ater (ie
values to less tha 
 n

 39
  20
 A

 Potentially  18
 Dispersive  B
 Soils  Dispersive Soils
 16 Ex
ch
 14 an
 C ge
abl
 D  12
e S
odi
 Non Dispersive Soils  10 um 
Per
 8 ce
nta
 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2  1.4 ge 
 6
(E
 Soil Electrical Conductivity. Ec1:5 (dS/m)
SP
 4 )
Figure 5.4. Prediction of the changes in dispersion 
 and salinity characteristics with time after the initial
application of 5 t/ha gypsum to the soil (adapted from Reng  2
asamy                            et al. 1984). A. Initial condition of th
 e  0
soil, B. Increasing soil EC as gypsum dissolves into 
 the soil water solution, C. Gypsum solubility reaches

maximum and displaces the sodium ions with calciu
 m ions leaving the sodium ions in solution, D. Winter

rains leach the sodium ions from the soil profile ther
 .eby reducing salinity

There are three main ways of applying g
 :ypsum to a vineyard soil
A spreader towed by a tractor is an eff .1
 ective way of adding gypsum
to the zones requiring treatment. Mec
 hanical incorporation is not
essential – the gypsum will dissolve an
 d travel with the wetting front
the next time it rains and/or irrigation 
 .water is applied
Gypsum can be applied to a field via a .2   .3
 n aircraft in situations where the
ground is too boggy for ground sprea
 ders and application is required
  .urgently
The gypsum can be dissolved in irrigatio
 n water and then be applied
 .through the irrigation system

 Mid-row management
The management of water from rainfall is 
 critical for vineyard salinity management
plans. The more rainwater that can be ca
 ptured in a vineyard, the less irrigation

 40
  Management

water is required. 
Any reduction in ir
rigation water appl
ication will therefo
 re reduce
the total amount of 
salt imported via t
hat water. Rainwat
er usually has a m
 uch
lower salt load tha
n irrigation water, 
so as much of it a
s possible needs t
 o be
captured and stor
ed within vineyard
 .s
One method of inc
reasing stored rai
n water in the vine
yard is good mana
 +  gement
of the inter-row soi
l. If serious compa
ction is present an
d the soil has a po
 or
inherent ability to r
egenerate soil stru
cture through shri
nk-swell processe
 ,s
ripping will improv
e the ability of that 
soil to accept and 
then store rain wat
 er. The
transformation of 
a compacted soil i
nto friable soil can 
double its water h
 olding
 .capacity
 Once the properti
es of the inter-row 
are able to accept 
and store rainwate
 r through
appropriate soil re
mediation, it is im
portant to ensure t
hat the vine roots 
 are able to
grow through the 
wheel compaction 
zone. This will allo
w the vine roots to 
 access
the stored water in 
the inter-row readil
 .y

 Ripping

Biological looseni
 ng
Where the soil ha
s an inherent abilit
y to shrink and sw
ell (cation exchan
 ge capacity
greater than about 
15 cmol( )/kg for t
hose familiar with 
the terminology), l
 oosening
of compacted laye
rs can be achieve
d through wetting 
and drying cycles 
 in the
inter-row. The use 
of inter-row specie
s such as chicory 
can also provide d
 eep
macropores (creat
ed by deep taproo
ts) that improve th
e ability of a soil to 
  transmit
water. Increasing t
he transmission of 
water improves th
e effectiveness of l
 eaching
during periods of 
high rainfall or rain
 .fall intensities

Mechanical loosen
 ing
When treating soil 
compaction mech
anically, ensure th
at the following iss
 ues are
taken into account
 :
The soil needs t  •
o be at its plastic l
imit (ability to han
d roll a 3 mm dia
 meter
rod before brea
king – but no smal
 )ler
Select a tyne de  •
sign that maximis
es subsoil disturb
ance in a cost-
 effective
fashion without 
 lifting subsoil frag
ments to the surfa
ce (e.g. Figure 5.5
 )
When ripping the i
nter-row in establi
shed vineyards, c
onsider the possib
 ility of
only ripping every 
second inter-row if 
there is concern a
bout excessive vin
 e root
pruning. If the soil 
is prone to dispers
ion, the benefits fr
om ripping will soo
 n be lost
unless it is treated 
with gypsum or a 
gypsum-lime blen
d to prevent slum
 ping and
 .hard setting

 41
 Figure 5.5. Disrupting compaction zones from viney
 -ard wheel tracks to improve accessibility of the inter

 .row soil by grapevine roots

 Nutrition

Nutrient application to overcome salinity 
 problems
Although studies have shown that salinit
 ,y reduces nutrient uptake within plants
the addition of nutrients in excess of am
 -ounts considered optimal under non
saline conditions tends not to improve yi
elds. However, where chloride toxicity is 
 a
problem, application of nitrate compoun
ds (e.g. calcium nitrate) can improve cro
 p
performance but only in nitrogen limited 
 .situations

 Aggravation of salinity problems
Fertilizers, manures, and soil amendmen
 ts include many soluble salts in high
concentrations. If placed too close to the 
 growing plant, the fertilizer may cause
or aggravate a salinity or toxicity proble
 m. Care, therefore, should be taken in
placement as well as timing of fertilizatio
n. The lower the salt index of the fertilizer
 ,
the less danger there is of salt burn and 
damage to seedlings or young plants. Sa
 lt
indices for various fertilizers are shown in 
 the appendix Table C.1. If fertiliser is to
be applied in a high saline environment, 
 it is best to apply a little often rather than

 .apply the fertiliser in one application
 Nutrient deficiencies caused by irrigation 
 water
Water high in calcium or magnesium car
 bonates/bicarbonate salts, such as bore

water from limestone aquifers, can caus
 e a lime precipitation in the soil adjacent
to drip system emitters. This can cause t
 he soil to become more alkaline over
time. The associated increase in alkalinit
 y may lead to a decrease in availability of
 .nutrients such as zinc, iron and copper

 42  
  Glossary

Glossa
 ry
Acidic soil soil 
with a pH valu
e less than 7.0
 .
Aggregate a gr
oup of soil part
icles that cohe
re to each othe
r (also known 
 as a ped
or clod). Soil a
ggregates are 
the small clum
ps soil breaks i
nto when you 
 ;dig it
small aggregat
es (microaggr
egates) clump 
together to for
m aggregates. 
 ,The size
shape and per
centage of agg
regates are ind
icators of struc
 .tural form
Alkaline soil soi
l with a pH val
ue greater tha
 .n 7.0
Ameliorate to i
 .mprove
Anion an ion wi
th a negative c
 .harge
Aquifer a water
-bearing rock f
ormation capa
ble of yielding 
useful quantiti
 es of
water to bores 
 .or springs
Biopore a large 
pore created b
y biological act
ivity in the soil, 
e.g. old root ch
 annels
and earthworm 
 .tunnels
Calcareous a s
oil containing s
ignificant amo
unts of naturall
y occurring cal
 cium
carbonate (Ca
CO3 – lime), w
hich fizzes wh
en dilute acid i
 .s added
Cation exchang
e capacity the t
otal amount of 
exchangeable 
cation, or the a
 bility of
negatively-
charged clay 
minerals to hol
d cations, ofte
n referred to a
 s the CEC. A
guide to the nu
trient status an
d structural res
ilience of a soil
 .
Capillary rise th
e rise of water 
through the soi
l pore system f
 rom a free wat
 er
 .surface
Cation an ion w
ith a positive c
 .harge
Clay soil particl
es smaller tha
n 0.002 mm in 
diameter. Clay 
particles hold 
 water and
exchangeable 
 .cations
Compaction co
mpression of s
oil into a small
er volume so t
 hat porosity is
 .decreased
Crusts hard sur
face layer up t
o 1 cm thick, w
hich occur mai
nly on bare soi
 l when
soil aggregate
s have dispers
 .ed
Deep tillage an
y tillage deepe
r than that nee
ded to produce 
 loose soil for a

seedbed, or de
eper than nee
ded to kill wee
ds. Its usual p
urpose is to lo
 osen a
compacted su
 .bsoil
Dispersion disi
ntegration of s
oil aggregates 
into single soil 
particles upon 
 ;wetting
the opposite of 
 .flocculation
Duplex soil a s
oil which show
s a clear or abr
upt change in 
soil texture bet
 ween the
topsoil and the 
subsoil, e.g. a 
loam topsoil o
verlying a clay 
 .subsoil
EC is electrical 
 .conductivity
 S

EC   the electrical conductivity of a 1:5 so
 .il:water extract
EC  the electrical conductivity of a saturat  1:5

 ed soil paste; the preferred measure of  e
electrical conductivity as it is not depend
 ent on soil texture and best reflects how
 .salinity will affect plant growth
Exchangeable cations the positively charg
 ,ed cations calcium, magnesium
 .potassium, sodium and aluminium
Exchangeable sodium percentage (ESP) the 
 amount of sodium in a soil expressed as

a percentage of the total cation exchang
 .e capacity
Fertility the capacity of a soil to support 
 :plant growth. It has three components
 .chemical, biological and physical fertility
 h
Field capacity the content of water remaini
 ng in a soil after free drainage is
negligible (following rain or irrigation whe
 .re the soil is saturated or full of water)
Flocculation clustering of clay particles in
 to microaggregates; the opposite of
 .dispersion
Gravitational Potential (ψ  ) the hydraulic p
 otential determined by the height of the
point relative to some reference plane. A 
 point higher than the reference point has
 .a positive gravitational potential
Gypsum calcium sulfate, used to reduce 
 .swelling and dispersion in sodic soil  m

Hardsetting describes soil which dries ver
 ,y hard so that air and water movement
root penetration and seedling establishm
 .ent are adversely affected
Infiltration the movement of water into a 
 o
 .soil
Ion atomic or molecular particle carrying 
 .an electrical charge
Leaching downward movement of dissolv
 .ed materials
Lime calcium carbonate, used to increas
e the pH of the soil (reduce acidity) and 
 to
improve structural stability in soil which i
 .s both acidic and dispersive
Matric Potential (�  ) the hydraulic potenti
 al determined by the height of the water
column of the point of interest. The matri
c potential of unsaturated soil is negative
 .
Nutrients required for good plant growth, 
 e.g. nitrogen, phosphorus and
 .potassium
Organic matter living and dead plant and 
 .animal material
Osmotic Potential (� ) the pressure potent
 ial created by different concentrations of
solutes on opposite sides of a semi-
 .permeable membrane
Percolation the movement of water throu
 .gh the soil
Permanent wilting point the water content 
 of a soil at which plant roots cannot
extract water, and plants wilt and cannot 
 .recover

 44
 Permeability a
bility of a soil t
o transmit wat
 .er and gases
pH a measure 
of how acidic o
r alkaline a soil 
 .is
Plant available 
water water hel
d between fiel
d capacity and 
permanent wilt
 .ing point
Plastic limit the 
water content 
of soil above w
hich it can be r
emoulded (is p
 lastic)
and below whi
ch it cannot be 
remoulded (is 
brittle). Soil wit
h a water cont
 ent just
below the plast
ic limit is said t
o be at the ide
al soil water co
ntent for cultiv
 .ation
Pore the space 
between soil p
articles and soi
 .l aggregates
Porosity the de
gree to which 
a soil is perme
ated with pore
 .s
Readily availabl
e water water h
eld between fi
eld capacity an
d refill point, of
 ten
referred to as 
 .RAW
Refill point the 
water content 
of a soil where 
it becomes diffi
cult for plants t
 o extract
water and mor
e water is requ
ired to maintai
 .n growth rates
Remote sensing 
an activity that 
involves obser
ving or measur
ing characteris
 tics of a
certain feature 
or target from 
 .a distance
Root zone that 
part of a soil w
here the majori
ty of live plant 
roots are locat
 .ed
Salinity an exc
ess of water-
soluble salts (
dominantly so
dium chloride i
 n Australia)
that restricts pl
ant growth, ind
icated by elect
rical conductivi
 .ty
Sand soil partic
les between 0.
02 mm and 2 
mm in diamete
 .r
Saturated soil s
oil which is so 
wet that it cont
 .ains no air
Silt soil particl
es between 0.
002 mm and 0.
02 mm in diam
eter, intermedi
 ate
between clay a
 .nd sand
Slaking collaps
e of aggregate
s into microag
gregates upon 
 .wetting
Sodicity an ex
cess of excha
ngeable sodiu
m causing dis
persion to occ
 .ur
Sodic layer a la
yer in the soil p
rofile that exhi
 .bits sodicity
Sodium adsorpt
ion ratio (SAR) i
s the ratio of s
odium (detrime
ntal element) t
 o the
combination of 
calcium and m
agnesium (be
neficial eleme
 .nts)
Soil profile the 
vertical sequen
ce of layers in t
he soil. The thr
ee main horizo
 ns are
the A (topsoil), 
B (subsoil) and 
C (parent rock) 
 .horizons
Soil structure s
oil structure is 
the arrangeme
nt of the solid 
component of 
 soil and
the spaces in 
between (pore
s). Sometimes 
referred to as 
 .structural form
Structural form 
the arrangeme
nt of the solid 
component of 
soil and the sp
 aces in
between (pore
 .s)
Structural stabil
ity a measure 
of aggregate c
ollapse (slakin
g and dispersi
 on) upon
wetting that ch
anges structur
 .al form
Structural resilience the ability of a soil to r
 egain desirable structural form after
damage (e.g. compaction caused by he
 .avy machinery)
Soil texture the proportion of sand, silt an
 d clay in a soil, estimated by the
behaviour of a small handful of soil when 
 moistened and kneaded into a ball and
pressed out between the thumb and fore
 .finger
Soil water water stored in, or in transit by 
 .drainage through, the soil
Subsoil soil between the depths 30–120 
 .cm  T

Subsurface soil soil between the depths o
 .f 10–30 cm
Topsoil soil between the depths of 0–10 
 .cm
Total Potential (� ) the sum of matric, gra
 .vitational and osmotic potentials
Toxicity the upper limit of an elemental c
 oncentration after which plant growth
 .declines
Unavailable water water stored in very sm
 all pores or held tightly around soil
particles that cannot be extracted by pla
 .nt roots
Waterlogging saturation of a soil with wat
er caused by the application of excessiv
 e
 .amounts of water and /or poor drainage
Watertable upper surface of groundwater
, below which the layers of soil, rock, san
 d
 .or gravel are saturated with water
  

Appendi
 xes
A. Rootstock/v
ariety salinity 
 tolerances
Table A1.: A guide to 
salt tolerance of a ran
ge of varieties and roo
 .tstocks
Soil salin
Salt-
ity thresh
Grapevine 
toleranc
old (ECe) 
Variety or R
 e  forootstock

classific
 ation
 0% 25% 50%
Own Roots: 
Sensit Sultana, Shir
6.7
 ive dS/m  ,az
Chardonnay, 
Pinot Noir, R
iesling
Semillon, Me
rlot, Caberne
t Franc
Cabernet Sa
uvignon, Gre
nache
Rootstocks: 
3309, 1202
C, K51-40

Moder
 ately Own Roots: 
sensitiv Colombard
7.4
 e Rootstocks: 
dS/m
Kober 5BB, 5
C Teleki
Richter 110, 
Richter 99, 
K51-32, SO
 4
 Moder
 ately Rootstocks: 
 tolerant Rupestris St. 
8.2
dS/mGeorge
Ruggeri 140, 
Schwarzma
nn, 101-14
Ramsey
Toler
 ant 5.6
Rootstocks: 
7.9
10.5
dS/
dS/m
1103 Pauls
dS/m
m  en
Source: Walker                                          et al. 2002, Tee          (
                                 et al. 2003, Zhang                                       
 )  et al. 2002 and Adams                                          et al. 2006
Note: These values are based 
on field trials over a 4-6 year 
period. More recent studies s
uggest that longer term expos
 ure to saline
conditions results in greater a
nd more sustained yield losse
 .s at lower salinity levels

 47
 B. Salinity conversion ta
 bles

Table B1.: Multiplier factors for differe  e  1:5
 nt soil textures to conver t EC   to EC

Text F Clay c Factor (

 ure ac onten  R)
to  t
r (
 R)

San
d, lo 12.4
amy 
 sand

Silty loa 10.2
 m
 8.8
S
a  7.7
n  )x 11 0.1(   eEC  1-  of 0.1 dS m 1:5
 1 -

d  6.6
y
 
l
o
a
m
, 
l
o
a
 m
 equivalent to mg L
 1 -

Sandy clay lo
am, clay loam
 , silt
 clay loam
Sandy clay, sil
ty clay, loamy   5.7
 clay
Source: Cass                                      (
 )             et al. 1996  4.2
Note: If the salt in 
the soil is domina
ted by gypsum th
  ese
conversions are 
 .unreliable

Example: A loam wi
 th a EC dS  1.1 = 
 m
 Table B2.: Relationship between elec
trical conductivity units and approxima
 te salt concentrations
deciSiemen
 s parts p
milliequival
 per metre
milliSiemeEC units er  ence
microSiem
 )dS/m( million
per litre
 ns ens
per centim
per centim  ^ (
etre etre m.equiv/L
(
(
mS/cm µS/cm
 0.1
100 =
100  1
 1
= =
1000 1000640 10
 10
= 10000
10000 = 6400 100
 ^

 48  
  

C. Fertiliser ef
fects on soil sal
 1  inity
 2 Table C1. Relative eff
ect of fer tilizer materi
 3  als on the soil solution
 
 3  4

M
 4  2  4
a
 4  2  4
A
n
 3  2A  2  4

m
 3
A
m  2  3
A
 2  4 m
 4  2  4
m
o
 4  2 n
i
 3
u
 2  4  2 m
 
 3 d
i
h
y
d
r
 4  2 o
g
 3
e
 4  2
n
 
 3  2  2 p
h
 4  2  4
o
 4  2  4  2 s
p
 2  4  2
h
a
 2  2
t  1

e
 The salt index is for various fer tilizer materials when applied at equal weights. Sodium nitrate, with a salt index of 100, is used as a base  2

   for the index
(
N
H
 
H
 
P
2
9

D
i
a
m
m
o
n
i
u
m
 
h
y
d
r
o
g
e
n 
p
h
o
s
p
h
a
t
e 
(
(
N
H
 ) 
H
P
O
  )
 P
o

P
o
S
u

U
r
References and 
further readin
 g
Adams T, Biswas T, and Ske
wes M (2006) Monitoring soil 
 salinity for irrigated
horticulture. PIRSA. Report n
 o. 31/02/06
Ayers RS (1977) Quality of w
ater for irrigation. Journal of Ir
 rigation and Drainage
 .ASAE 103, 135-154
Ayers RS and Westcot DW (1
994) Water quality for Agricult
 ure, FAO Irrigation and
Drainage Paper 29 Rev. 1, FA
 O Rome
Biswas TK, Dalton M, Buss P
, and Schrale G (2007) Evalu
 ation of salinity-capacity
probe and suction cup device 
for real time soil salinity moni
 toring in South
Australian irrigated horticultur
e. In Proc. 2nd International S
 ymposium on Soil
Water Measurement, 28 Oct- 
2 Nov, Beltsville, Maryland, U
 .SA
Biswas T and Schrale G (200
7) Sentek soluSAMPLERTM - 
 A Tool for Managing
Salt & Nutrient Movement in t
he Root Zone. An Instruction 
 :Manual Version 2.0
 CRC for Irrigation Futures
Biswas TK, Cutting M, Pitt T, 
Zurcher P, Hoare T, and Schr
 ale G (2008) Rootzone
salinity management of premi
um wine grapes irrigated with 
 .poor quality water
Irrigation Australia 2008, Mel
 bourne Australia
Cass A, Walker RR and Fitzp
atrick RW (1995) Vineyard so
 il degradation by salt
accumulation and the effect o
n the performance of the vine
 . Proceedings of the
Ninth Australian Wine Industr
y Technical Conference, Adel
 .aide pp.153-160
Goodwin I, McClymont L, La
nyon D, Zerihun A, Hornbuck
 le J, Gibberd M, Mowat
D, Smith D, Barnes M, Correll 
R. (2009) Managing soil wate
 r to target quality
and reduce environmental im
pact, GWDC Final Report: Pr
 ,oject No. DPI04/04
Department of Primary Indust
ries / Grape and Wine Resear
 ch and Development
 Corporation, Adelaide
Kamburova K and Kirilov Pl (
2008) Calculating the salt ind
 ex of PK and NPK
liquid fertilizers from potassiu
m phosphates, Journal of the 
 University of Chemical
Technology and Metallurgy, 4
 3(2): 227-230
Kelly J and Rengasamy P (2
006) Diagnosis and manage
 :ment of soil constraints
transient salinity, sodicity and 
alkalinity, The University of A
 delaide, South Australia
Keren R (2000) Salinity In. Su
mner ME (Ed.) Handbook of s
  oil science
 )CRC Press: Boca Raton(
Lanyon DM, Cass A and Han
sen D (2003) The effect of soi
 l properties on vine
performance, CSIRO Technic
al Report No. 34/04, CSIRO, 
 Australia
Mass EV and Hoffman GJ (1
977) Crop salt tolerance - cur
 .rent assessment
Journal of the Irrigation and 
Drainage Division 103, 115-
.134
  

Mullins MG, Bou
quet A, Williams 
LE (1992) Biolog
y of the grapevin
 e (Cambridge
 )University Press
Murphy, Lawrie 
& Stanger (undat
ed) Do your soils 
have any of thes
 e problems? If
they have, then y
ou should test yo
ur soils to see if t
hey are sodic! (N
 SW Dept. of
Land & Water Co
 )nservation
Nicholas P (Ed.) 
(2004) Grape pr
oduction series n
o. 2: Soil, irrigati
 on and nutrition
 )SARDI(
Northcote, K.H. (
1979). A Factual 
Key for the Reco
gnition of Australi
 an Soils. 4th
Ed.(Rellim: Adela
 ide)
Prior LD, Grieve 
AM and Cullis B
R (1992a) Sodiu
m chloride and s
 oil texture
interactions in irri
gated field grown 
sultana grapevin
es. I. Yield and fr
 .uit quality
Australian Journ
al of Agricultural 
 Research 43, 10
 .51-1066
Prior LD, Grieve 
AM and Cullis B
R (1992b) Sodiu
m chloride and s
 oil texture
interactions in irri
gated field grown 
sultana grapevin
es. II. Plant mine
 ,ral content
growth and physi
ology. Australian 
Journal of Agricul
tural Research 4
 .3, 1067-1083
Prior LD, Grieve 
AM, Slavich PG 
and Cullis BR (1
992c) Sodium chl
 oride and soil
texture interactio
ns in irrigated fiel
d grown sultana 
grapevines. III. S
 oil and root
system effects. A
ustralian Journal 
of Agricultural Re
search 43, 1085-
 .1100
Rader LF Jr, Whi
te LM and Whitta
ker CW (1943) T
he salt index - a 
 measure of the
effect of fertilizer
s on the concentr
ation of the soil s
olution. Soil Scie
 –nce 55:201
 .208
Reuter DJ, Robin
son JB (1997) Pl
ant analysis: an i
nterpretation ma
 nual, second
edition. (CSIRO: 
 Collingwood)
Rengasamy P an
d Olsson KA (19
91) Sodicity and 
soil structure. Au
 stralian Journal
of Soil Research 
 29, 935-952
Rengasamy P, G
reene RSB, Ford 
GW and Mehanni 
AH (1984) Identifi
 cation of
dispersive behav
iour and the man
agement of Red-
brown Earths. A
 ustralian
Journal of Soil R
esearch 22, 413-
 431
Robinson JB (19
92) Grapevine nu
trition. In: ‘Viticult
ure: Volume 2 Pr
 .actices’. Eds
BG Coombe and 
PR Dry (Winetitle
, Adelaide) pp. 1
 .78-208
Robinson JB, Tre
eby M, and Step
henson RA (199
7) Fruits, Vines a
 nd nuts, in
Plant analysis: A‘
n interpretation 
manual’ 2nd Editi
on Eds Reuter D
 J and Robinson
 JB pp 349-382
 Skewes M, Ada
ms T, and Steve
ns R (2007) Salin
ity impacts of low 
 Murray River
flows in the Sout
h Australian Rive
rland. PIRSA. Re
 port no. 05/07
Slavich PG, Pete
rson GH (1993) 
Estimating the el
ectrical conductiv
 ity of saturated
paste extracts fro
m 1:5 soil-water 
suspensions and 
texture. Australia
 n Journal of
Soil Research 31
 , 73-81
  

Tanji KK and Kielen NC (200
2) Agricultural Drainage Wate
 r Management in Arid
and Semi-Arid Areas, FAO Irr
igation and Drainage Paper 6
 1, FAO Rome
Tee E, Burrows D, Boland A
M & Putland S 2003, Best Irri
 gation Management
Practices for Viticulture in the 
Murray Darling Basin, Cooper
 ative Research Centre
 .for Viticulture, Adelaide
Walker RR, Blackmore DH, C
lingeleffer PR, Correll RL (20
 02) Rootstock effects on
salt tolerance of irrigated field
-grown grapevines (Vitis Vinif
 .era L. cv. Sultana). 1
Yield and vigour inter-
relationships. Aust. J. Grape 
 .Wine Res., 8:3-14
Walker RR, Blackmore DH an
d Clingeleffer PR (2010) Impa
 ct of rootstock on
yield and ion concentrations i
n petiole, juice and wine of S
 hiraz and Chardonnay
in different viticultural environ
ments with different irrigation 
 .water salinity. Aust. J
Grape Wine Res., 16:243-
 .257
White RE (2003) Soils for fine 
wines (Oxford University Pres
 s)
Zhang X, Walker RR, Stevens 
RM & Prior LD (2002) Yield s
 alinity relationships of
grapevine (Vitis vinifera L.) o
n own roots and a range of ro
 otstocks, Aust. J. Grape
Wine Res., 8:150-156
   Salinity
 
 Interpretation Guide
 A practical reference for vineyard managers who want to learn more
 .about the principles of ‘best management practice’ for salinity
 :The following questions are addressed
 ?What is salinity  •
 ?How is a salinity problem caused  •
 ?What are the affects of salinity on wine grape production  •
 ?How can salinity be identified and monitored in a vineyard  •
 ?How can salinity be managed to minimise future impacts  •
 If your vineyard is not showing any signs of salinity, this guide will
 inform you how to monitor your vineyard (vine, soil and water) on an
 .on-going basis to help identify any developing salinity problem