灌溉、养殖和牲畜饮用水源中的化学组成，是农业用水质量评价的主要依据。灌溉用水是主要的农用水，农用水水质，对于农产品的产量、品质以及土壤理化性状的影响极大。农用水的化学成分主要有：①溶解性气体，主要是溶解氧和二氧化碳；②主要离子，指水中含量最多的八大离子，即钙（Ca^2＋）、镁（M g^2＋）、钠（Na^＋）、钾（K^＋）、碳酸）、碳酸氢根）、硫酸根）和氯根（Cl^-）；③生物营养盐，主要有硝酸根铵磷酸二氢根（和磷酸氢根）以及硅（Si）的化合物；④微量元素，有溴（Br）、碘（Ⅰ）、锰（Mn）、铁（Fe）、硼（B）、铜（Cu）、钛（Ti）、氟（F）、钡（Ba）、锂（Li）、镍（Ni）、钼（Mo）、钴（Co）、镭（Ra）等；⑤溶解的和悬浮的有机物，包括天然的和人工合成的有机物。另外，城市和工业的废污水中，含有大量耗氧物质和若干种有毒有害的重金属，如汞（Hg）铅（Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）和砷（As）等。

与植物生长有关的化学成分，除了土壤组成固有的元素外，主要来自施肥和灌溉水源，因而农用水化学成分及其含量对农业生产有直接影响。决定灌溉水质量的最重要的特征有：①灌溉水的盐度；②灌溉水的碱度；③硼和其它毒性物质的含量。

降水化学成分 其含量远比地表水为低。降水中固有的成分有氧（O₂）、二氧化碳（CO₂）、氮（N₂）和惰性气体，由于掺气条件良好，降水中气体含量近于饱和。风力将水面含盐泡沫和陆地上干的易溶盐类带入大气降水。火山喷发物和人为空气污染也是大气降水化学成分的重要来源。降水中的氮氧化物来自大气放电和空气污染。降水化学成分含量受地理环境和气象条件的影响，在近海和干燥地区大气降水含盐较多，在城市和工业区附近二氧化碳（SO₂）和氮氧化物含量较高，严重的在局部地区形成酸雨。1961年瑞典土壤学家首先在斯堪的纳维亚建立降水化学站网，测定研究降水化学成分的时间和地理变化。日本在1963年调查降水的化学组成，还根据降水的元素和氯离子的比例与海水中的相比（即浓缩系数），判断降水化学成分的来源，当浓缩系数近于1.0时，该成分主要来自海水：若大于1.0时，则不是来自海水的。

河水化学成分 决定于集水面积内被水流侵蚀的岩石和土壤的化学组成、植被、补给来源、水的理化性质、水文气象条件和人类活动等因素。水文特征是引起河流化学成分及其含量变化的决定因素。所以，不同地区、不同河流以及同一条河流的不同季节，其水化学特征具有明显的时空差异。从中国多年的水文统计资料看，东南沿海湿润地区的河水矿化度和硬度，比西北内陆干旱地区为低，见表1；由华北向东北，随着气温的降低和湿度的增加，河水的矿化度下降；夏季高温多雨，离子径流量明显升高，冬季则矿化度高，离子径流量相对较少，季节变化明显。

中国自然河流的水质，绝大多数符合农田灌溉用水水质标准。在大中城市及工业区附近的中小河流，由于受到人为污染，水质恶化，不能直接用于农业灌溉。

湖泊水化学成分 与湖水的水源（主要是河流和地下水）的化学成分密切有关，在成因上取决于湖盆的自然环境条件的综合作用。湖泊的水文条件不同于河流，湖流缓慢，湖水更新速度较低，生物作用较河流强烈，形成湖水特有的化学组成，湖泊水质按矿化度大小分为淡水湖（矿化度小于1克/升）、咸水湖（矿化度1～35克/升）和盐湖（大于35克/升）三种类型。中国的淡水湖泊矿化度都比较低，含有丰富的生物营养盐和有机质，是理想的农用水源，见表2。湖水的溶解气体主要是氧和二氧化碳，它们受到水生植物的光合——呼吸作用的直接影响而呈昼夜交替和季节变化；水生植物稀少的深水湖，溶解气体则随水温呈昼夜变化。

表1 中国部分河流水的化学成分

水库同湖泊具有类似的水文特征，在建库初期，库区水体的生物营养盐含量较低，生物作用较弱，水质属于贫营养型。水库随着时间推移，水体中生物营养盐积累和生物作用的加强，库水水质逐渐向富营养化演变。深水库一般不易引起富营养化。水库水的化学成分大致与湖泊相近，都是农业灌溉用水的良好水源。

沼泽水化学成分 取决于水源的性质和沼泽内的生物化学作用。以地下水补给为主的沼泽水，矿化度较低，其化学成分与地表径流的流程和流经的环境有关；以大气降水补给为主的沼泽水，矿化度最低。在同一区域、同一水源补给的情况下，由于沼泽植被类型、积水状况不同，沼泽内进行的生物化学过程也不尽相同，从而影响沼泽水的化学成分，颜色和气味。沼泽水富含有机质，水体混浊，水色黄褐，有腥臭味，有机酸及铁、锰含量高，水面常浮现红色，矿化度一般较低，pH值呈微酸性至中性反应。沼泽水的矿化度受水文气象因素的影响。在寒冷湿润地区，蒸发量小，沼泽水矿化度较低，例如若尔盖草原草本泥炭沼泽水的矿化度为100～500毫克/升，东北三江平原的草本潜育沼泽水矿化度只有40～90毫克/升。蒙新干旱地区蒸发量大，沼泽水的矿化度相对较高。

表2 中国主要淡水湖泊水化学成分表

滨海平原由于受海水的直接影响，地表水和浅层地下水大多为咸水，水质属氯化物型，矿化度大于3克/升。深层的承压水一般水质较好，矿化度普遍小于1克/升。

地下水化学成分 地下水水质的地区分布，因水文地质条件而不同。在平原周边的山麓地区，含水层的透水性强，地下水水质普遍良好，水化学类型单一，多属重碳酸钙（镁）型水，矿化度小于0.5克/升。在平原地区，由于沉积条件和环境的差异，水质类型复杂多变，黄淮海平原的潜水水质变化复杂，平原南部矿化度小于1克/升，东部和北部地区大部分为矿化度1～3克/升的微咸水。淡水仅在局部地区呈条状分布。黄河以北地区地下水水质呈垂直分布，浅层为矿化度小于1克/升或1克/升左右的淡水，浅中层为矿化度大于2克/升的咸水，深层为淡水，承压水是中部平原地区的主要供水水源。黄淮平原，水质以重碳酸盐类型为主，矿化度一般小于1克/升，局部为1～3克/升。在黄河以南地区，地下水矿化度一般均小于2克/升，大部分地区为1克/升左右。松辽平原中部潜水矿化度较高，有的可达30～50克/升，平原中部松散沉积层下伏的第三系及自垩系碎屑岩类含水层，矿化度一般小于1克/升。

用水成分与农作物的关系 农作物的生长发育，农产品的收成及其品质，都与土壤中化学成分及其动态密切相关。农用水源是改变土壤化学成分的主导因素，中国《农田灌溉水质标准》规定，在非盐碱土农田，灌溉用水的含盐量应小于1500毫克/升，若管理条件良好，灌溉水含盐量可略高，但超过3000毫克/升时，对多数作物有害，长期灌溉还会使土壤理化性状变坏。过量的钠盐是灌溉水中的主要有害成分，钠盐对植物的有害程度可用下列重量比近似说明。

Na₂SO₄∶NaCl∶Na₂CO₃＝1∶3∶10

在易透水的土壤中，钠盐的极限允许含量：Na₂SO₄为5克/升，NaCl为2克/升，Na₂CO₃为1克/升；当这些元素共存于灌溉水中时，上述含量应该降低。美国采用钠盐吸附比（SAR）值评价灌溉水的适用情况（见水质评价）。

工业和城市污水中，有的含过量的有毒、有害物质，影响土壤理化性状和作物生长发育，有些化学物质（如重金属、农药、有机化合物等）能在农产品内积累和残留，危及人体健康。为此，污水灌溉必需经过处理，使之符合农田灌溉用水水质标准。