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N-NH4: 125 mg/L
Norg: 40 mg/L
Corg: 90 mg/L
PO4: 50 mg/L
K: 65 mg/L
CE: 3100 μS/cm
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Cl: 370 mg/L
SAR: 10
ARC ≥ 0
N-NO3: 62 mg/L
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Na: 300 mg/L
Cl: 400 mg/L
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ARC > 0
Matière org. et nutriments des EU susceptibles d’enrichir le sol?
Dans les regions arides et semi-arides, les impacts physico-chimiques des eaux usees sur le sol sont accentues et acceleres par lá ́ ́ ́ ́ ́
forte demande evaporative qui concentre rapidement les constituants mineraux et autres polluants apportes au sol par l’eau d’irrigation.́ ́ ́
Les impacts majeurs observes sont la salinisation, la sodisation/alcalinisation et les changements structuraux du sol.́
Caractéristiques microbiologiques des eaux d'arrosage à Pikine et Patte d'Oie
(Ndiaye et al., 2011a)
Parasites mis en évidence dans les eaux d'irrigation (Source des données (Diop,
2007)
Resp. 27 et 38% des échantillons d’eaux analysés sont contaminés à PO et Pi.
Norme OMS: 105
(2006)
- eau de bonne qualité
- qualité moyenne à médiocre
- qualité médiocre à mauvaise
(sols légers, lessivage)
- qualité mauvaise
(plantes résistantes, lessivage et
apport de gypse)
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(circonstances exceptionnelles)
Qualité des eaux
médiocres, restrictions
d’utilisation.
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salinisant/alcalinisant EU
et ES similaire
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Diagramme de Wilcox
Salinisation des sols (2)
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Alcalinisation: augment pH, dissolution de la mat org
Sodisation: dispersion des argiles, déstructuration des sols,
dimin perméabilité, augment érosion
Conductivité électr. Extrait saturé.
Evaluation de la salinisation des sols
concept d'alcalinite residuelle (vis-a-vis d’un mineral dissous danś ́ ̀ ́
l’eau) decoule de la defi nition de l’alcalinite, elle-meme defi nie comme lá ́ ́ ̂ ́
somme des anions de bases faibles susceptibles d’etre neutralises par̂ ́
apport d’ions H+
La calcite etant le principal mineral qui precipite de facon signifi cativé ́ ́ ̧
sous l’action de l’evaporation, il est donc generalement questioń ́ ́
d’alcalinite residuelle calcique (ARC)́ ́
ARC (mmolc l-1) = [Ca2+] + [Mg2+] + [K+] + [Na+] -
[SO42-] - [Cl-] - [Ca2+] ; [ ] en mmolc l-1
Insuffisance de
la conductivité
et SAR pour
évaluer la
salinisation du
sol : ARC
- une ARC negativé traduit un exces de calcium̀ dont la concentration
augmentera au cours de
l’evaporation. Les sols evoluent vers une voie saline, avec un pH́ ́
legerement acide a neutré ̀ ̀
- une ARC positive traduit au contraire un defi cit de calciuḿ (ou un
exces de carbonates/bicarbonates), si bien que le SAR et le pH̀
augmentent, entrainant le sol vers unê voie alcaline et sodique.
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Corg 1%
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• sodisation des sols irrigués par des eaux usées est limitée par l’ammonium présent
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R = ratio isotopique = 15
N/14
N ou 18
O/16
O aussi écrit δ15
N ou δ18
O
Réchantillon – Rstandard / = Rstandard x 1000 (en‰)
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des nitrates. Signature isotopique dans la nappe
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nappe
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dimethoate présentent des hauts risques de contamination de la nappe et
d’écotoxicité: A bannir. produit de remplacement: cypermethrine (autorisé)
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concentrées. Certains pesticides très difficiles à analyser, Sénégal et Europe !
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• Accès à une eau d’irrigation de meilleure qualité: eau usée traitée
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  • 1. Pratiques en agriculture périurbaine à Dakar. Qualité des sols et eaux souterraines séminaire 10ans de collaboration UNIL-UCAD Anne Gueye-Girardet IFAN-Université Cheikh Anta Diop Dakar 16 juillet 2013 Projet interdisciplinaire de collaboration UniLausanne-UniDakar
  • 2. Sites d’étude Dakar 3 millions hab. (12’000 hab/km2 Pikine) Déficit approvisionnement eau potable
  • 3. Agriculture urbaine et périurbaine 140 ha cultivés Maraîchage: laitue, tomates, aubergines locales, oignon, choux. AU : 40-60% de la demande de Dakar de ces produits 23% parcelles Pikine irriguées avec eaux usées 0.1 hectare/ exploit. moyenne Producteurs non propriétaires de leur terre Intro
  • 4. 1980 2010 Urbanisation des Niayes de Dakar Thiaroye, Pikine 1940 Thiaroye, Pikine 2010 AU Pikine AU Patte d’Oie Intro
  • 5. Méthodologie Approche bio-géochimique: Contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants, des nutriments et de l’eau à l’échelle des parcelles cultivées.  Analyse globale de la durabilité de l’agroécosystème Indicateurs de la qualité des sols Réseau de piézomètres, toposéquences en fonction des pratiques et suivi de parcelles pendant la période culturale, analyse d’intrants (eaux d’arrosage et fumiers). Enquêtes individuelles, Analyse qualitative de flux et risques
  • 6. Eaux d’irrigation N-NH4: 125 mg/L Norg: 40 mg/L Corg: 90 mg/L PO4: 50 mg/L K: 65 mg/L CE: 3100 μS/cm Na: 310 mg/L Cl: 370 mg/L SAR: 10 ARC ≥ 0 N-NO3: 62 mg/L Norg: 10 mg/L Corg: 20 mg/L PO4: 25 mg/L K: 40 mg/L eaux usées domestiques non traitées (EU) 10 mm par jour eaux de nappe saumâtres (ES) CE: 3300 μS/cm Na: 300 mg/L Cl: 400 mg/L SAR: 10 ARC > 0 Matière org. et nutriments des EU susceptibles d’enrichir le sol? Dans les regions arides et semi-arides, les impacts physico-chimiques des eaux usees sur le sol sont accentues et acceleres par lá ́ ́ ́ ́ ́ forte demande evaporative qui concentre rapidement les constituants mineraux et autres polluants apportes au sol par l’eau d’irrigation.́ ́ ́ Les impacts majeurs observes sont la salinisation, la sodisation/alcalinisation et les changements structuraux du sol.́
  • 7. Caractéristiques microbiologiques des eaux d'arrosage à Pikine et Patte d'Oie (Ndiaye et al., 2011a) Parasites mis en évidence dans les eaux d'irrigation (Source des données (Diop, 2007) Resp. 27 et 38% des échantillons d’eaux analysés sont contaminés à PO et Pi. Norme OMS: 105 (2006)
  • 8. - eau de bonne qualité - qualité moyenne à médiocre - qualité médiocre à mauvaise (sols légers, lessivage) - qualité mauvaise (plantes résistantes, lessivage et apport de gypse) - qualité très mauvaise (circonstances exceptionnelles) Qualité des eaux médiocres, restrictions d’utilisation. Pouvoir salinisant/alcalinisant EU et ES similaire Propriétés des eaux d’irrigation Diagramme de Wilcox
  • 9. Salinisation des sols (2) saturation du complexe org Alcalinisation: augment pH, dissolution de la mat org Sodisation: dispersion des argiles, déstructuration des sols, dimin perméabilité, augment érosion Conductivité électr. Extrait saturé.
  • 10. Evaluation de la salinisation des sols concept d'alcalinite residuelle (vis-a-vis d’un mineral dissous danś ́ ̀ ́ l’eau) decoule de la defi nition de l’alcalinite, elle-meme defi nie comme lá ́ ́ ̂ ́ somme des anions de bases faibles susceptibles d’etre neutralises par̂ ́ apport d’ions H+ La calcite etant le principal mineral qui precipite de facon signifi cativé ́ ́ ̧ sous l’action de l’evaporation, il est donc generalement questioń ́ ́ d’alcalinite residuelle calcique (ARC)́ ́ ARC (mmolc l-1) = [Ca2+] + [Mg2+] + [K+] + [Na+] - [SO42-] - [Cl-] - [Ca2+] ; [ ] en mmolc l-1 Insuffisance de la conductivité et SAR pour évaluer la salinisation du sol : ARC - une ARC negativé traduit un exces de calcium̀ dont la concentration augmentera au cours de l’evaporation. Les sols evoluent vers une voie saline, avec un pH́ ́ legerement acide a neutré ̀ ̀ - une ARC positive traduit au contraire un defi cit de calciuḿ (ou un exces de carbonates/bicarbonates), si bien que le SAR et le pH̀ augmentent, entrainant le sol vers unê voie alcaline et sodique.
  • 11. Impact sur la qualité des sols Sols sableux Corg 1% N 1‰
  • 12. • sodisation des sols irrigués par des eaux usées est limitée par l’ammonium présent dans les eaux usées • sols irrigués par EU et ES stockent moins de C et N que les sols irrigués par eau douce • sodisation des gleysols avec irrigation par eaux saumâtres Irrigation Impact sur la qualité des sols ES EU
  • 13. Occupation du sol et nitrates dans la nappe - Différentiation des sources potentielles: Eaux usées, fosses septiques, fertilisants minéraux, fumiers, pollution urbaine - Compréhension des processus de transformation de l’azote Analyses isotopiques des nitrates Azote
  • 14. (Ndiaye, 2009) Risques sanitaires (sols, eaux) Persistance E. Coli dans sol à 60cm en saison sèche et 2m en saison pluvieuse
  • 15. Analyses isotopiques Isotopes: atomes ayant le même nombre de protons (même numéro atomique), mais un nombre différent de neutrons (nombre de masse A différent). 15 N, 14 N 18 O, 16 O Nitrates NO3 : Méthode d’analyse: Silva et al, 2000 R = ratio isotopique = 15 N/14 N ou 18 O/16 O aussi écrit δ15 N ou δ18 O Réchantillon – Rstandard / = Rstandard x 1000 (en‰) • Séparation des nitrates sur une résine, désorption et précipitation sous forme de AgNO3 pure (élimination des phases indésirables), liophilisation et analyse par spectrométrie de masse Fractionnement isotopique dans la nature: lors de transformations bio- chimiques dans le cycle de l’azote (minéralisation, nitrification, dénitrification, fixation biol, etc) ou physiques dans le cycle de l’eau (évaporation): préférence pour l’isotope léger  signatures isotopiques des fractions résiduelles (enrichis) ou des produits
  • 16. 12 Origine des nitrates Différentiation eaux d’irrigation Dénitrification lors d’irrigation avec eaux de nappe sur gleysols Nitrification différentiée: quartiers éloignés de l’AU: enrichis en 18 O: nitrification avec oxygene du sol enrichi D’après Kendall, 1998; Shomar, 2008; Widory, 2005; Böhlke, 2002; Fogg, 1998 Analyses isotopiques et relations NO3 avec HCO3 et SO4 : mise en évidence de processus d’atténuation des nitrates dans la nappe Analyses statistiques : confirmation de la signature de l’occupation du sol dans la nappe. avec ratio majeur/Cl, éléments traces et compositions isotopiques
  • 17. Flux de pesticides 1 traitement du sol nématicide et/ou fongicide avant repiquage, puis traitements préventifs avec insecticides à large spectre d’action de la floraison jusqu’à la récolte Mélanges de pesticides (2-3) Doses 2 kg/ha par application (moy) Flux total 60 kg/ha/an
  • 18. Indicateurs qualitatifs de risques: EPRIP 2 et SIRIS Hiérarchisation et non prédiction de concentrations 57 substances potentiellement utilisées en AU GUS: > 2.8 SIRIS: >60 EPRIP2: >4 4 pesticides utilisés avec fort potentiel de contamination de la nappe et écotoxicité Certains pesticides recommandés ISRA ou autorisés par CSP: fort potentiel contamin et/ou ecotoxicité 4 pesticides utilisés à risques moindres 2 pesticides utilisés interdits par Convention de Rotterdam Evaluation des risques Pesticides
  • 19. Conclusions • Processus de sodisation des gleysols irrigués par ES. Attention aux années déficitaires en pluviométrie. Conclusion • Dénitrification importante sur gleysol irrigués avec eau de nappe: « dépollution naturelle de la nappe », mais production de N2O, effet de serre et destruction de l’ozone • Eaux usées limitent l’alcalinisation des sols, ainsi que la dénitrification • Eaux usées n’augmentent pas le stock de N dans le sol, nitrification et lessivage des nitrates. Signature isotopique dans la nappe • Les fertilisants minéraux ne contribuent pas à la contamination en nitrates de la nappe • Parmi les pesticides utilisés, le carbofuran, le methomyl, l’ethoprophos et le dimethoate présentent des hauts risques de contamination de la nappe et d’écotoxicité: A bannir. produit de remplacement: cypermethrine (autorisé) • Les flux de pesticides sont très élevés et les doses d’application sont deux fois trop concentrées. Certains pesticides très difficiles à analyser, Sénégal et Europe !
  • 20. Gestion de la durabilité de l’AU • Accès à une eau d’irrigation de meilleure qualité: eau usée traitée (moins de sels, rabattement des pathogènes et de l’azote). Limites de l’irrigation par goutte-à-goutte dans les arenosols (projet FAO). Lessivage des gleysols essentiel pour éviter dégradation des sols • Multifonctionnalité de l’AU: vente directe de légumes / aspects récréatifs, éducatifs • Gestion des ravageurs: Bannissement des pesticides écotoxiques et à haut risque de contamination de la nappe. Diminution des doses: évaluation de la formation = encourageant ! Remplacement par cypermethrine et biopesticides (neem) • Contrainte à la durabilité: la faible sécurité foncière. Nécessaire pour une gestion des sols à long terme par les producteurs périurbains / statut reconnu de producteur urbain • Apport de fumiers compostés: augmentation de Corg et Norg car ralentissement de la minéralisation, diminution du lessivage de COD et nitrates, augmentation de la structure du sol donc de la capacité de rétention de l’eau, augmentation de la CEC donc de l’adsorption des nutriments, diminution de la saturation du complexe humique par le sodium. Préféré au gypse Ghana Conclusion
  • 21. MERCI POUR VOTRE ATTENTION!