Comment concilier l'intensification de l'agriculture périurbaine à l'aide des intrants organiques et la préservation durable des agrosystèmes tropicaux ?
Le recyclage des produits résiduaires organiques (PRO) en agriculture urbaine et périurbaine permet de réduire l'utilisation des engrais chimiques et d'améliorer la fertilité des sols, mais induit des effets négatifs sur les agrosystèmes en raison de la présence de contaminants tels que les éléments traces métalliques (ETM). Ces contaminants peuvent s'accumuler dans les sols, impacter la qualité des cultures via le prélèvement par les racines, ou polluer les eaux souterraines par lixiviation. Les objectifs de ce travail ont été (i) de caractériser les risques de pollution par quatre ETM (Zn, Cu, Pb et Cd) suite à des apports répétés de PRO dans deux agrosystèmes périurbains de Dakar localisés respectivement sur un Arénosol (sol sableux) et un Fluvisol (sol sablo-argilo-limoneux et modérément calcaire), et (ii) de mieux appréhender les mécanismes qui gouvernent la disponibilité, la biodisponibilité et la mobilité de ces ETM dans le système sols-eau-plante. L'approche multi-échelle utilisée est constituée d'une enquête diagnostique sur le terrain et des expérimentations en conditions de laboratoire et de serre. L'enquête a permis de diagnostiquer les risques de contamination des sols par les ETM liés aux pratiques culturales dans les bassins maraîchers de Pikine (sur Arénosol) et de Rufisque (sur Fluvisol). La spéciation des ETM dans les sols et PRO a été étudiée par la méthode d'extraction chimique séquentielle. La disponibilité et la biodisponibilité des ETM dans les mélanges sols-PRO incubés en conditions contrôlées ont été mesurées respectivement par la technique DGT (Diffusive Gradient in Thin film) et un test biologique (RHIZOtest). La mobilité des ETM a été étudiée en colonnes de sols. Pour ces expérimentations, deux doses (20 et 60 T.ha -1 ) d'apport de boues de STEP et de fientes ont été apportées sur les deux sols. L'étude diagnostique a révélé une contamination en ETM des horizons de surface des sols pour les parcelles cultivées comparativement aux zones non cultivées. Les horizons agricoles de l'Arénosol sont plus contaminés en ETM que ceux du Fluvisol en raison des pratiques culturales contrastées observées entre les deux bassins maraîchers. Dans le bassin de Pikine, les productions des cultures à cycle court sont intensifiées sur de petites superficies (< 0,5 ha) avec un recours à l'utilisation dominante de boues de STEP et des eaux usées épurées. Par contre, dans le bassin de Rufisque, les productions des cultures à cycle long sur de grandes superficies (variant de 0,5 à 5 ha), dominent avec une utilisation prépondérante des fientes de volailles et de fumiers divers. L'extraction chimique séquentielle des ETM dans les sols non fertilisés a montré une abondance des fractions facilement disponibles pour Zn et Cd, tandis que Cu et Pb sont présents sous la forme de fractions plus stables, liées à la matière organique (MO), aux oxyhydroxydes, et fraction résiduelle. Le fractionnement chimique des ETM dans les PRO a révélé une abondance des fractions facilement disponibles pour Zn et Cd dans les boues (72 et 60 % respectivement), et pour Zn et Pb dans les fientes (69 et 42 % respectivement). L'application des boues et fientes de volailles a augmenté la disponibilité et la biodisponibilité des ETM dans l'Arénosol et le Fluvisol. Les plus fortes disponibilités et biodisponibilités en ETM ont été induites par les boues appliquées à 60 T.ha -1 dans les deux sols. La disponibilité des ETM est plus importante dans l'Arénosol que dans le Fluvisol. Zn est l'ETM le plus disponible et biodisponible dans les deux sols. Ces résultats indiquent que la disponibilité des ETM dépend fortement des propriétés physico-chimiques des sols (pH, teneurs en MO, argiles, carbonates et phosphates), du type et de la dose des PRO appliqués, et de la spéciation des ETM dans ces sols et ces PRO. La biodisponibilité des ETM dépend non seulement des propriétés physico-chimiques des sols, mais aussi des processus rhizosphériques qui régulent le prélèvement des ETM par la plante. Les apports répétés de boues de STEP et de fientes de volailles ont engendré de fortes accumulations d'ETM dans les couches superficielles des colonnes des deux sols étudiés. Les quantités d'ETM lixiviés vers les profondeurs sont faibles dans les deux sols. Toutefois, les flux d'ETM lixiviés vers les profondeurs sont plus élevés dans l'Arénosol comparativement au Fluvisol. La Fiente appliquée à 60 T.ha -1 a induit la plus forte mobilité des ETM dans les deux sols. Ainsi, la mobilité des ETM dans les sols étudiés dépend fortement de la quantité du carbone organique dissous apporté par les PRO et des caractéristiques physico-chimiques des sols. Un traitement préalable comme le co-compostage des boues de STEP et des fientes de volailles avec des additifs inorganiques (la chaux par exemple) et une réglementation portant sur leur utilisation permettraient de réduire la contamination par les ETM de ces agrosystèmes périurbains de Dakar.