Évaluation intégrée de l’aptitude de l’irrigation par les eaux souterraines à l’aide d’indices hydrochimiques et de l’indice de qualité de l’eau d’irrigation (IWQI) à Aksoum, Tigré, Éthiopie

Pourquoi une bonne eau est importante pour les agriculteurs

Dans les régions sèches et semi-sèches, les agriculteurs comptent souvent sur des puits plutôt que sur des rivières pour irriguer leurs cultures. Mais toutes les eaux souterraines n’ont pas la même valeur : si elles contiennent trop de sel, elles peuvent progressivement détériorer les sols et réduire les rendements. Cette étude examine les eaux souterraines autour de la ville historique d’Aksoum, dans le nord de l’Éthiopie, et pose une question simple mais essentielle : l’eau des puits locaux est-elle sûre pour l’irrigation à long terme ?

Le contexte : des exploitations sur un sol volcanique assoiffé

Aksoum et ses environs se situent dans un paysage volcanique accidenté de collines, plateaux et vallées. Les pluies ne tombent que quelques mois par an, si bien que les agriculteurs dépendent fortement des nappes d’eau stockées dans le basalte fracturé et d’autres roches sous leurs champs. Des recherches antérieures avaient montré que certains puits ne répondaient pas aux normes de potabilité. En revanche, presque personne n’avait vérifié de façon systématique si ces mêmes eaux pouvaient endommager les sols ou les cultures lorsqu’elles sont utilisées pour l’irrigation. Comme l’Éthiopie est déjà confrontée à une vaste extension des sols affectés par le sel, comprendre les risques d’irrigation à Aksoum est crucial pour protéger la production alimentaire et les moyens de subsistance ruraux.

Comment l’eau a été testée et notée

Les chercheurs ont prélevé 19 échantillons d’eau provenant de puits profonds et peu profonds, de puits creusés à la main, d’une source et d’une source de surface. En laboratoire, ils ont mesuré les constituants dissous courants dans l’eau, tels que le calcium, le magnésium, le sodium, le sulfate, le chlorure et le bicarbonate, ainsi que la salinité globale. À partir de ces mesures, ils ont calculé plusieurs critères standard utilisés dans le monde pour juger de la qualité de l’eau d’irrigation, notamment les solides dissous totaux, la conductivité électrique et différentes façons de comparer le sodium aux autres éléments qui influent sur la structure du sol. Ils ont ensuite combiné les facteurs les plus importants en un score unique appelé Indice de Qualité de l’Eau d’Irrigation, ou IWQI, qui classe l’eau de « sans restriction » à « restriction sévère » pour l’usage agricole.

Ce qu’ils ont trouvé sous les champs

Les empreintes chimiques de l’eau ont montré qu’elle provient principalement de la pluie s’infiltrant dans les roches volcaniques et dissolvant des minéraux tels que les carbonates et les sulfates au passage. Le calcium et le magnésium étaient les cations dominants, tandis que le bicarbonate et le sulfate étaient les principaux anions. Cet équilibre est une bonne nouvelle pour les sols, car il maintient le sodium — un facteur clé de la croûte du sol et du mauvais drainage — à des niveaux relativement bas. Les indices de risque liés au sodium, y compris le rapport d’adsorption du sodium, le pourcentage de sodium, le carbonate résiduel de sodium et l’indice de Kelley, ont tous classé chaque échantillon dans la plage sûre pour l’irrigation. Autrement dit, l’eau est peu susceptible de provoquer le gonflement, la formation de croûte ou la perte de structure des particules argileuses du sol.

Où la salinité devient préoccupante

Le tableau était un peu moins parfait lorsque l’équipe a examiné la salinité globale. La plupart des échantillons présentaient une conductivité électrique et des solides dissous totaux modestes, ce qui signifie qu’ils étaient soit d’eau douce soit faiblement salés. Cependant, environ 5 % des échantillons — principalement issus d’un puits profond au sud-ouest — étaient suffisamment salés pour présenter un certain risque pour les cultures sensibles ou les sols mal drainés. Un indicateur connexe, appelé indice de perméabilité, a également signalé cette zone comme moins adaptée. Lorsque les scientifiques ont cartographié leurs résultats, un schéma clair est apparu : les eaux souterraines destinées à l’irrigation sont généralement de meilleure qualité au nord-est et deviennent plus salées vers le sud-ouest, reflétant des trajets d’écoulement plus longs et une interaction eau–roche plus importante dans cette direction.

Un score unique et ce qu’il signifie pour les agriculteurs

Lorsque toutes les mesures clés ont été combinées dans l’IWQI, près de 95 % des échantillons sont tombés dans la meilleure catégorie, ce qui signifie qu’ils peuvent être utilisés sur la plupart des sols sans trop de risques d’accumulation de sel ou de sodium, à condition que les agriculteurs apportent un volume d’eau supplémentaire pour lessiver les sels en profondeur. Un seul échantillon s’est situé dans le groupe « faible restriction », ce qui suggère la prudence sur les sols argileux lourds et la nécessité d’éviter des cultures très sensibles au sel comme les haricots, les carottes, les oignons, la laitue, les fraises, les poivrons et le maïs à cet endroit. Globalement, l’étude conclut que les eaux souterraines autour d’Aksoum sont généralement sûres pour l’irrigation, seules de petites zones nécessitant une gestion attentive. En convertissant une chimie complexe en cartes claires et en un indice simple, ce travail fournit aux planificateurs locaux et aux agriculteurs des orientations pratiques pour protéger leurs sols, choisir des cultures appropriées et utiliser leurs ressources en eau rares de manière plus durable.

Citation: 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

Mots-clés: irrigation par les eaux souterraines, qualité de l’eau, salinité, Éthiopie, agriculture durable