Integrierte Bewertung der Eignung von Grundwasser zur Bewässerung mithilfe hydrochemischer Indizes und des Bewässerungswasser-Qualitätsindex (IWQI) in Aksum, Tigray, Äthiopien

Warum gutes Wasser für Landwirtinnen und Landwirte wichtig ist

In trockenen und halbtrockenen Regionen sind Landwirte bei der Bewässerung ihrer Felder oft eher auf Brunnen als auf Flüsse angewiesen. Doch nicht jedes Grundwasser ist gleichermaßen geeignet: enthält es zu viel Salz, kann es den Boden langfristig schädigen und die Erträge verringern. Diese Studie untersucht das Grundwasser rund um die historische Stadt Aksum im Norden Äthiopiens und stellt eine einfache, aber wichtige Frage: Ist das Wasser in den örtlichen Brunnen langfristig sicher für die Bewässerung?

Das Umfeld: Felder auf durstigem Vulkangestein

Aksum und seine Umgebung liegen in einer zerklüfteten vulkanischen Landschaft aus Hügeln, Plateaus und Tälern. Regen fällt nur wenige Monate im Jahr, weshalb die Landwirte stark auf in gebrochenem Basalt und anderem Gestein gespeichertes Grundwasser unter ihren Feldern angewiesen sind. Frühere Untersuchungen zeigten, dass einige Brunnen nicht den Trinkwasserstandards entsprachen. Systematische Prüfungen, ob dieses Wasser bei Bewässerung Böden oder Pflanzen schädigen könnte, gab es jedoch kaum. Da Äthiopien bereits mit weit verbreiteten salzgeschädigten Böden zu kämpfen hat, ist das Verständnis der Bewässerungsrisiken in Aksum entscheidend, um die Nahrungsmittelproduktion und ländliche Lebensgrundlagen zu schützen.

Wie das Wasser getestet und bewertet wurde

Die Forschenden sammelten 19 Wasserproben aus tiefen und flachen Brunnen, Handgräben, einer Quelle und einer Oberfläche. Im Labor bestimmten sie übliche gelöste Inhaltsstoffe wie Calcium, Magnesium, Natrium, Sulfat, Chlorid und Bicarbonat sowie den gesamten Salzgehalt. Aus diesen Messungen berechneten sie mehrere international gebräuchliche Kennzahlen zur Beurteilung von Bewässerungswasser, darunter die Gesamtlösungsfeststoffe, elektrische Leitfähigkeit und verschiedene Methoden, Natrium im Verhältnis zu anderen Elementen zu bewerten, die die Bodenstruktur schützen. Die wichtigsten Faktoren fassten sie anschließend in einem einzigen Wert zusammen, dem Irrigation Water Quality Index (IWQI), der Wasser von „keine Einschränkung“ bis „starke Einschränkung“ für die landwirtschaftliche Nutzung bewertet.

Was sie unter den Feldern fanden

Die chemischen Fingerabdrücke des Wassers zeigten, dass es hauptsächlich aus Regen stammt, der in vulkanisches Gestein einsickert und dabei Minerale wie Karbonate und Sulfate löst. Calcium und Magnesium waren die dominierenden Kationen, während Bicarbonat und Sulfat die Hauptanionen bildeten. Dieses Verhältnis ist positiv für Böden, weil es Natrium — einen wichtigen Treiber für Krustenbildung und schlechte Drainage — auf relativ niedrigem Niveau hält. Kennzahlen für Natriumrisiken, darunter das Natriumabsorptionsverhältnis, Natriumprozentsatz, residualer Natriumcarbonatwert und der Kelley-Index, ordneten alle Proben in den sicheren Bereich für Bewässerung ein. Anders gesagt: Das Wasser wird voraussichtlich nicht dazu führen, dass Tonpartikel aufquellen, verkrusten oder ihre Struktur verlieren.

Wo Salzgehalt problematisch wird

Bei der Betrachtung des gesamten Salzgehalts war das Bild etwas weniger perfekt. Die meisten Proben wiesen mäßige elektrische Leitfähigkeit und Gesamtlösungsfeststoffe auf, also frisches oder nur leicht salziges Wasser. Etwa 5 Prozent der Proben — hauptsächlich aus einem tiefen Brunnen im Südwesten — waren jedoch salzig genug, um für empfindliche Kulturen oder schlecht drainierte Böden ein gewisses Risiko darzustellen. Ein verwandter Indikator, der Permeabilitätsindex, markierte dieses Gebiet ebenfalls als weniger geeignet. Kartiert ergab sich ein klares Muster: Das für Bewässerung genutzte Grundwasser ist im Nordosten generell besser und wird Richtung Südwesten salziger, was längere Fließwege und intensivere Wasser‑Gesteins‑Interaktionen in dieser Richtung widerspiegelt.

Ein einziger Wert und seine Bedeutung für Landwirte

Wenn alle wichtigen Messgrößen im IWQI zusammengefasst wurden, fielen fast 95 Prozent der Proben in die beste Klasse, was bedeutet, dass sie auf den meisten Böden mit geringem Risiko für Salz- oder Natriumakkumulation verwendet werden können, sofern die Landwirte bei Bedarf zusätzliches Spülwasser zum Auswaschen der Salze einplanen. Nur eine Probe landete in der Kategorie „geringe Einschränkung“, was für schwere Tonböden Vorsicht nahelegt und den Verzicht auf sehr salzempfindliche Kulturen wie Bohnen, Karotten, Zwiebeln, Salat, Erdbeeren, Paprika und Mais in diesem Bereich empfiehlt. Insgesamt kommt die Studie zu dem Schluss, dass das Grundwasser rund um Aksum im Allgemeinen sicher zur Bewässerung ist, wobei nur kleine Gebiete sorgfältiges Management erfordern. Indem komplexe Chemie in klare Karten und einen einfachen Index übersetzt wurde, liefert die Arbeit lokalen Planern und Landwirten praktische Orientierung, um Böden zu schützen, geeignete Kulturen zu wählen und die knappen Wasserressourcen nachhaltiger zu nutzen.

Zitation: Ataklti, B., Tesema, F.W. & Berhe, B.A. Integrated evaluation of groundwater irrigation suitability using hydrochemical indices and irrigation water quality index (IWQI) in Aksum, Tigray, Ethiopia. Sci Rep 16, 11072 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40682-5

Schlüsselwörter: Grundwasserbewässerung, Wasserqualität, Salzgehalt, Äthiopien, nachhaltige Landwirtschaft