Valutazione integrata dell'idoneità delle acque sotterranee per l'irrigazione mediante indici idrochimici e l’Irrigation Water Quality Index (IWQI) ad Aksum, Tigray, Etiopia

Perché l'acqua buona è importante per gli agricoltori

Nelle regioni aride e semi-aride gli agricoltori spesso si affidano ai pozzi più che ai fiumi per coltivare. Ma non tutte le acque sotterranee sono ugualmente utili: se contengono troppo sale possono gradualmente degradare il suolo e ridurre i raccolti. Questo studio esamina le acque sotterranee intorno alla storica città di Aksum nel nord dell'Etiopia e pone una domanda semplice ma fondamentale: l'acqua dei pozzi locali è sicura per l'irrigazione a lungo termine?

Il contesto: fattorie su terreni vulcanici assetati

Aksum e l'area circostante si trovano in un paesaggio vulcanico accidentato di colline, altopiani e valli. Le piogge cadono solo per pochi mesi all'anno, quindi gli agricoltori dipendono in gran parte dalle acque sotterranee immagazzinate nel basalto fratturato e in altre rocce sotto i campi. Ricerche precedenti nell'area avevano mostrato che alcuni pozzi non rispettavano gli standard per l'acqua potabile. Tuttavia, quasi nessuno aveva verificato in modo sistematico se la stessa acqua potesse danneggiare i suoli o le colture se usata per l'irrigazione. Poiché l'Etiopia è già alle prese con ampie superfici di suoli affetti da salinità, comprendere i rischi irrigui ad Aksum è cruciale per proteggere la produzione alimentare e i mezzi di sussistenza rurali.

Come è stata testata e valutata l'acqua

I ricercatori hanno raccolto 19 campioni d'acqua da pozzi profondi e superficiali, pozzi scavati a mano, una sorgente e una fonte superficiale. In laboratorio hanno misurato i comuni componenti disciolti nell'acqua, come calcio, magnesio, sodio, solfato, cloruro e bicarbonato, oltre al contenuto salino complessivo. Da queste misure hanno calcolato diversi indicatori standard usati a livello mondiale per valutare l'acqua d'irrigazione, tra cui solidi totali disciolti, conduttività elettrica e vari modi di confrontare il sodio con altri elementi che influenzano la struttura del suolo. Hanno quindi combinato i fattori più rilevanti in un unico punteggio chiamato Irrigation Water Quality Index, o IWQI, che classifica l'acqua da “nessuna restrizione” a “restrizione severa” per l'uso agricolo.

Cosa hanno trovato sotto i campi

Le impronte chimiche dell'acqua hanno mostrato che essa proviene principalmente dalla pioggia che permea le rocce vulcaniche dissolvendo minerali come carbonati e solfati lungo il percorso. Calcio e magnesio sono risultati gli ioni positivi predominanti, mentre bicarbonato e solfato i principali ioni negativi. Questo equilibrio è una buona notizia per i suoli, perché mantiene il sodio — fattore chiave nella formazione di croste e nel cattivo drenaggio — a livelli relativamente bassi. Indicatori del rischio da sodio, inclusi il rapporto di assorbimento del sodio, la percentuale di sodio, il carbonato residuo di sodio e l'indice di Kelley, hanno collocato tutti i campioni nell'intervallo sicuro per l'irrigazione. In altre parole, l'acqua probabilmente non provoca il rigonfiamento, la sigillatura o la perdita di struttura delle particelle argillose del suolo.

Dove la salinità comincia a destare preoccupazione

Il quadro era leggermente meno perfetto quando il team ha esaminato la salinità complessiva. La maggior parte dei campioni mostrava conduttività elettrica e solidi totali disciolti modesti, indicando acque fresche o solo debolmente salate. Tuttavia, circa il 5 percento dei campioni — principalmente da un pozzo profondo a sud-ovest — risultava sufficientemente salato da rappresentare un rischio per colture sensibili o suoli con drenaggio povero. Un indicatore correlato, chiamato indice di permeabilità, ha anche segnalato quest'area come meno adatta. Mappando i risultati, è emerso un pattern chiaro: le acque sotterranee usate per l'irrigazione sono generalmente migliori a nord-est e diventano più salate procedendo verso sud-ovest, riflettendo percorsi di flusso più lunghi e interazioni acqua-roccia più intense in quella direzione.

Un punteggio unico e cosa significa per gli agricoltori

Combinando tutte le misure chiave nell'IWQI, quasi il 95 percento dei campioni è rientrato nella classe migliore, il che significa che possono essere usati sulla maggior parte dei suoli con poca preoccupazione per l'accumulo di sali o sodio, a condizione che gli agricoltori prevedano un adeguato apporto d'acqua per lavare i sali verso il basso. Solo un campione è finito nel gruppo a “bassa restrizione”, suggerendo prudenza su suoli pesanti argillosi e la necessità di evitare colture molto sensibili al sale come fagioli, carote, cipolle, lattuga, fragole, peperoni e mais in quella zona. Nel complesso, lo studio conclude che le acque sotterranee intorno ad Aksum sono generalmente sicure per l'irrigazione, con solo piccole aree che richiedono una gestione attenta. Trasformando la chimica complessa in mappe chiare e in un indice semplice, il lavoro offre a pianificatori locali e agricoltori indicazioni pratiche per proteggere i suoli, scegliere colture appropriate e usare le risorse idriche scarse in modo più sostenibile.

Citazione: 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

Parole chiave: irrigazione con acque sotterranee, qualità dell'acqua, salinità, Etiopia, agricoltura sostenibile