7.3 Le sodium

Un taux de sodium élevé dans l’eau d’irrigation peut créer un problème de perméabilité du sol. La forte solubilité des sels sodiques ainsi que le remplacement des ions Ca et Mg par le Na sont les principales causes de la prédominance du Na par rapport aux autres cations dans les eaux salées. Cette abondance des ions Na provoque la dispersion des agrégats du sol et la détérioration de sa structure, le rendant ainsi, imperméable à l’eau et l’air.

L’augmentation de la concentration du Na échangeable peut entraîner une hausse du pH du sol (à plus de 8,5) et réduire la disponibilité de certains micronutriments, tels que le fer et le phosphore.

V.7.3.1- Ratio d’adsorption du sodium (SAR) :

De nombreux facteurs, dont la texture du sol, la matière organique, le type de culture et les systèmes d’irrigation utilisés, régissent les effets du Na sur le sol. Ainsi, à un SAR élevée (> 6), les sols les plus vulnérables seront ceux contenant plus de 30 % de smectite (argile expansive ou gonflante).

Le SAR est calculé par la formule présentée ci-dessous :

SAR = Na ÷ [Ca+Mg) ÷ 2]1/2 , où les concentrations sont exprimées en meq/l.

Tableau 30. Classification des eaux de la nappe plio-quaternaire selon le SAR (Todd, 1959 ; Richards (USSL), 1954,).

SAR / Classe Qualité Nombre d’échantillons

< 10 / S1 Excellente 48

10 – 18 / S2 Bonne 2

19 – 26 / S3 Assez médiocre -

> 26 / S4 Inutilisable -

Du tableau 30, les 50 puits échantillonnés captent tous des eaux parfaitement adaptées à l’irrigation selon les valeurs du SAR ; 48 échantillons appartiennent à la classe S1 et 2 uniquement à la classe 2.

Chapitre V Etude hydrochimique

84 Etant donné que les eaux de la nappe ont des teneurs en HCO3 > 200 mg/l, nous avons calculé le SAR ajusté (SARadju).

Tableau 31. Classification des eaux de la nappe plio-quaternaire selon le SARadju. SARadju / Classe Qualité Nombre d’échantillons

< 10 / S1 Excellente 43

10 – 18 / S2 Bonne 11

19 – 26 / S3 Assez médiocre -

> 26 / S4 Inutilisable -

Les valeurs du SARadju calculées ne diffèrent pas beaucoup de celles du SAR, même si le nombre d’échantillons appartenant à chaque classe change, passant de 48 à 43 pour la classe S1 et de 3 à 11 pour la classe S2.

A la lumière de cela, il apparait que les problèmes d’infiltration et de perméabilité potentiels, résultant de l’application des eaux d’irrigation à haute sodicité, ne peuvent être étudiés sur la seule base du SAR. De ce fait, une évaluation plus précise, combinant le SAR et la CE à été introduite. Cette approche élaborée par Richards (1954) et rendue célèbre par : « the US Salinity Laboratory, USSL, 1954 », consiste à représenter le SAR en ordonnée et la CE (µS/cm) en abscisse.

Les échantillons de la classe 1 (figure 57) peuvent êtres utilisés pour la plupart des cultures et sols (sauf dans le cas des sols très peu perméables). Ceux de la classe 2 peuvent êtres utilisés si l’opération d’irrigation est suivie d’un lessivage modéré. Les classes salinité élevée/faible SAR (C4 et C5) peuvent êtres utilisés pour certaines cultures à haute tolérance de sels. Toutefois, leur emploi doit être restreint, surtout dans les sols à faible drainage (Karanth, 1989 ; Mohan et al, 2000) et même avec un drainage adéquat, un contrôle continuel de la salinité est requis.

Les données du tableau 32 permettent de dire, que les problèmes d’infiltration susceptibles d’affecter les sols de la plaine de Bel Abbès, en conséquence à l’utilisation des eaux de la nappe plio-quaternaire sont improbables.

Chapitre V Etude hydrochimique

85 Figure 57. Classification des eaux de la nappe plio-quaternaire selon Richards (1954).

Tableau 32. Répercussions de la variation du SAR et de la CE sur l’infiltration (Ayers et Westcot, 1994).

Problème d’infiltration en fonction de la CE (µS/cm)

SAR improbable Probable

0 – 3 > 0,7 < 0,2

3 – 6 > 1,2 < 0,4

6 – 12 > 1,9 < 0,5

12 – 20 > 2,9 < 1

20 - 40 > 5 < 3

V.7.3.2- Pourcentage de sodium (% NA)/ Pourcentage de sodium soluble (PSS): Le % Na est calculé selon la formule de Wilcox (1995) :

% Na = (Na * 100) / (∑ Cation majeur), où toutes les concentrations sont exprimées en meq.l-1.

Chapitre V Etude hydrochimique

86 La figure 58, où une vingtaine d’échantillons se retrouvent hors du champ de projection, montre clairement que, comparée à la sodicité, la salinité globale des eaux de la nappe plio- quaternaire est plus nocive aux sols et aux cultures de la plaine de Bel Abbès.

Figure 58. Diagramme Na % VS CE.

Le pourcentage de sodium soluble est donné par la formule suivante :

SSP = (Na * 100) / (Ca + Mg + Na), où toutes les concentrations sont exprimées en meq/l.

Tableau 33. Classification des eaux de la nappe plio-quaternaire selon le PSS (Todd, 1959).

PSS Classe Nombre d’échantillons

0 – 20 Excellente 1

20 – 40 Bonne 33

40 – 60 Admissible 13

60 – 80 Médiocre 3

Chapitre V Etude hydrochimique

87 Du tableau 33, il apparait que la majorité des échantillons représentent des eaux pouvant être utilisées pour l’irrigation, dont une trentaine adaptées à un grand nombre de culture.

V.7.3.3- Sodium carbonate résiduel (SCR):

Dans les eaux souterraines, l’excédent en CO3 + HCO3 par rapport aux teneurs Ca + Mg régit également leur convenance à l’irrigation. Le SCR est donné par la formule suivante (Eaton, 1950 ; Ragunath, 1987) :

SCR = (CO3+HCO3) - (Ca + Mg), où toutes les concentrations ioniques sont exprimées en meq/l.

Dans notre secteur d’étude, tous les échantillons ont un indice SCR inférieur à 1,25. Ainsi, et d’après Richards (1954), toutes les eaux de la nappe plio-quaternaire peuvent être utilisées pour l’irrigation.

V.7.3.4- Sodium bicarbonate résiduel (SBCR) :

D’après Gupta et Gupta (1987), le SBCR en (meq/l) est défini par l’équation suivante : SBCR = (HCO3 – Ca).

Toutes les eaux de la nappe plio-quaternaire ont des valeurs du SBCR < 5 (meq/l) et conviennent donc à l’irrigation.

V.7.3.5- Indice de Kelly :

Pour calculer le taux de Na échangeable, Kelly proposa en 1951 une formule qui s’énonce somme suit :

IK (meq/l) = Na / (Ca + Mg).

La majorité des échantillons (44) ont un IK < 1 (meq/l) et indiquent ainsi que les eaux de la nappe plio-quaternaire sont bonnes pour l’irrigation.