Titre de série : | Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement | Titre : | Incidence de l’utilisation des sous-produits de l’assainissement écologique sur les sols et la production des cultures en zone Sahélienne | Type de document : | texte imprimé | Auteurs : | Drissa SANGARE | Année de publication : | 2015 | Importance : | 190 p. | Langues : | Français (fre) | Résumé : | Les sous-produits de l’assainissement écologique regroupent les eaux grises qui constituent une ressource hydrique non négligeable pour l’irrigation tandis que les urines et le compost à base de fèces, renferment les éléments fertilisants qui contribuent à l’amélioration des rendements et des propriétés des sols agricoles. Cependant, les doses correspondantes aux besoins des cultures, les impacts sur la qualité des sols et les risques sanitaires associés à leur utilisation sont peu connus en zone Sahélienne. L’objectif de cette recherche est de proposer un modèle de valorisation agronomique durable et sécurisé des sous-produits de l’assainissement écologique en zone Sahélienne. A cet effet, quatre expérimentations agricoles ont été conduites, dont deux en condition contrôlée et deux en plein champ. En condition contrôlée, le meilleur ratio urine/compost basé sur l’apport d’azote pour une productivité des sols a été déterminé. Ensuite, la salinité à travers la conductivité électrique des sols argilo-sableux amendés avec l’urine a été évaluée de façon continue avec des capteurs. Les effets combinés des sous-produits comparés à ceux des engrais chimiques (NPK) sur la production agricole, la salinité et la sodisation traduite par le rapport d’adsorption de sodium (SAR) des sols ont été évalués en plein champ. Enfin, les risques d’infection annuelle par les salmonelles et les Ascaris lumbricoides ont été estimés pour les agriculteurs et les consommateurs de laitue.
Les résultats ont montré que le ratio 75 % N_urine + 25 % N_compost s’avère plus efficace sur la culture du gombo avec un rendement significativement supérieur (15,0 ± 2,0 g/pot) à celui de l’amendement conventionnel (NPK) (11,3 ± 2,0 g/pot) et à 100% N_urine (6,6 ± 1,0 g/pot). En plein champ, l’irrigation avec les eaux grises associée à 75 % N_urine + 25 % N_compost ont donné des rendements (0,67 t/ha) significativement plus élevés que ceux du traitement contrôle constitué de l'eau du barrage et de NPK (0,22 t/ha). La salinité, les valeurs de SAR et l’acidité ont augmenté de manière significative dans les sols traités uniquement par les urines et dans une moindre mesure ceux irrigués avec les eaux grises traitées contrairement aux sols témoins. Le suivi continu avec les capteurs a révélé que la conductivité électrique des sols traités avec l'urine était plus élevée, d’environ 40%, que celle des sols fertilisés par la combinaison urine/compost. Toutefois, la salinité et l'accumulation de sodium sont localisées principalement au niveau des couches supérieures comprises entre 0-15 cm des sols. Les résultats ont aussi révélé que le sodium est le principal sel accumulé dans les échantillons de sols après apport des urines.
Enfin, les risques d’infection annuelle par les salmonelles suite à l’ingestion de sols contaminés par les urines (9,55 x 10-1 par personne et par an) et ceux relatifs aux Ascaris (3,97 x 10-1 pppa) lors de l’utilisation combinée des sous-produits dépassent le risque tolérable (10-6 pppa). Cependant, les risques sont faibles (8,89 x 10-6 pppa) pour les agriculteurs après ingestion de sols irrigués avec les eaux grises. Pour la consommation de laitue, les risques d'infection aux salmonelles sont faibles lors de l’utilisation combinée des urines, compost et eaux grises (5,00 x 10-7 pppa), par contre ceux liés aux Ascaris sont élevés. Ces risques pourraient être réduits en appliquant les mesures de protection et d’hygiène préconisées par les directives de l’OMS sur l’utilisation sans risque des eaux usées, des excréta et des eaux ménagères.
Dans la perspective d’une valorisation durable, l’apport combiné de l’urine et du compost peut réduire la salinité, la sodisation et corriger l’acidité des sols. La valorisation rationnelle et efficiente des sous-produits de l’assainissement écologique se présente comme une solution prometteuse pour favoriser la petite agriculture de contre saison par l’accès aux engrais moins coûteux.
Abstract : By-products from ecological sanitation include greywater which can be a significant source of water for irrigation and urine and compost from human faeces which contain nutrients that contribute to improved crop yields and soil properties. However, the dosing is required for various crops; the impacts on soil quality and health risk are poorly understood in the Sahelian zone. The aim of this research is to provide a sustainable agricultural model and safe of ecological sanitation by-products in the Sahelian areas. Four agricultural experiments were conducted, two under controlled conditions and two field studies.
For the controlled experiment, the best urine/compost ratio for soil productivity based on supplying nitrogen was determined. Salinity was evaluated by continuous sensing of electrical conductivity in sandy clay soils where urine was added. Finally, the effects of by-products compared to the effects of chemical fertilizers (NPK) on agriculture production, salinity, and sodium accumulation (using sodium adsorption ratio SAR) of the soil were evaluated in the case study. The combined effects of by-products compared to those of chemical fertilizers (NPK) on agricultural production, salinity and SAR of soil were evaluated in the field. At the end, Salmonella and Ascaris annual risks infections were estimated for farmers and lettuce consumers in worst case.
The results showed that a combination urine and compost is better than only urine (100% N_urine) as a nitrogen source. A ratio of 75% N_urine + 25% N_compost is more effective for okra crops with a yield (15.0 ± 2.0 g/pot) significantly higher compared to yields from conventional fertilizer (NPK) (11.3 ± 2.0 g/pot) and 100% N_urine (6.6 ± 1.0 g pot).
In the case study, greywater irrigation associated with 75% N_urine + 25% N_compost gave yields (0.67 t/ha) significantly higher than the control treatment which was dam water and NPK (0.22 t/ha). Compared to the control soil, the salinity, SAR values, and acidity increased significantly in soils treated only with urine and increased to a lesser extent in soils irrigated with treated greywater. Continuous monitoring with sensors revealed that the electrical conductivity of soils treated with the urine was higher than soils fertilized with urine and compost and control soils by approximately 40 and 60%, respectively. The results showed that sodium is the main salt accumulated in soil samples after intake of urine as fertilizer. Moreover, salinity and sodium accumulation are located mainly in the upper soil layer of 0-15 cm.
Concerning health risks, Salmonella annual risk infection following the ingestion of soil contaminated with the urine treatment (9.55 x 10-1 per person per year) and those relating to Ascaris (3.97 x 10-1 pppy) after using combined urine, compost and greywater exceed the tolerable risk (10-6 pppy). However, the risks are low (8.89 x 10-6 pppy) after ingestion of soils irrigated with gray water by farmers. For lettuce consumption, Salmonella annual risk infection is low after combined reuse of urine, compost and greywater (5.00 x 10-7 pppy), but Ascaris infection annual risk (2.41 x 10-2 pppy) is exceed the tolerable risk. Nevertheless, these risks could be reduced by applying the WHO guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater.
For sustainable reuse, the combined use of urine and compost can reduce salinity, sodisation and correct soil acidity. Nutrient recovery through by-products of ecological sanitation is a promising and in-expensive fertilizer solution for small-scale agriculture during the dry season. |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Incidence de l’utilisation des sous-produits de l’assainissement écologique sur les sols et la production des cultures en zone Sahélienne [texte imprimé] / Drissa SANGARE . - 2015 . - 190 p. Langues : Français ( fre) Résumé : | Les sous-produits de l’assainissement écologique regroupent les eaux grises qui constituent une ressource hydrique non négligeable pour l’irrigation tandis que les urines et le compost à base de fèces, renferment les éléments fertilisants qui contribuent à l’amélioration des rendements et des propriétés des sols agricoles. Cependant, les doses correspondantes aux besoins des cultures, les impacts sur la qualité des sols et les risques sanitaires associés à leur utilisation sont peu connus en zone Sahélienne. L’objectif de cette recherche est de proposer un modèle de valorisation agronomique durable et sécurisé des sous-produits de l’assainissement écologique en zone Sahélienne. A cet effet, quatre expérimentations agricoles ont été conduites, dont deux en condition contrôlée et deux en plein champ. En condition contrôlée, le meilleur ratio urine/compost basé sur l’apport d’azote pour une productivité des sols a été déterminé. Ensuite, la salinité à travers la conductivité électrique des sols argilo-sableux amendés avec l’urine a été évaluée de façon continue avec des capteurs. Les effets combinés des sous-produits comparés à ceux des engrais chimiques (NPK) sur la production agricole, la salinité et la sodisation traduite par le rapport d’adsorption de sodium (SAR) des sols ont été évalués en plein champ. Enfin, les risques d’infection annuelle par les salmonelles et les Ascaris lumbricoides ont été estimés pour les agriculteurs et les consommateurs de laitue.
Les résultats ont montré que le ratio 75 % N_urine + 25 % N_compost s’avère plus efficace sur la culture du gombo avec un rendement significativement supérieur (15,0 ± 2,0 g/pot) à celui de l’amendement conventionnel (NPK) (11,3 ± 2,0 g/pot) et à 100% N_urine (6,6 ± 1,0 g/pot). En plein champ, l’irrigation avec les eaux grises associée à 75 % N_urine + 25 % N_compost ont donné des rendements (0,67 t/ha) significativement plus élevés que ceux du traitement contrôle constitué de l'eau du barrage et de NPK (0,22 t/ha). La salinité, les valeurs de SAR et l’acidité ont augmenté de manière significative dans les sols traités uniquement par les urines et dans une moindre mesure ceux irrigués avec les eaux grises traitées contrairement aux sols témoins. Le suivi continu avec les capteurs a révélé que la conductivité électrique des sols traités avec l'urine était plus élevée, d’environ 40%, que celle des sols fertilisés par la combinaison urine/compost. Toutefois, la salinité et l'accumulation de sodium sont localisées principalement au niveau des couches supérieures comprises entre 0-15 cm des sols. Les résultats ont aussi révélé que le sodium est le principal sel accumulé dans les échantillons de sols après apport des urines.
Enfin, les risques d’infection annuelle par les salmonelles suite à l’ingestion de sols contaminés par les urines (9,55 x 10-1 par personne et par an) et ceux relatifs aux Ascaris (3,97 x 10-1 pppa) lors de l’utilisation combinée des sous-produits dépassent le risque tolérable (10-6 pppa). Cependant, les risques sont faibles (8,89 x 10-6 pppa) pour les agriculteurs après ingestion de sols irrigués avec les eaux grises. Pour la consommation de laitue, les risques d'infection aux salmonelles sont faibles lors de l’utilisation combinée des urines, compost et eaux grises (5,00 x 10-7 pppa), par contre ceux liés aux Ascaris sont élevés. Ces risques pourraient être réduits en appliquant les mesures de protection et d’hygiène préconisées par les directives de l’OMS sur l’utilisation sans risque des eaux usées, des excréta et des eaux ménagères.
Dans la perspective d’une valorisation durable, l’apport combiné de l’urine et du compost peut réduire la salinité, la sodisation et corriger l’acidité des sols. La valorisation rationnelle et efficiente des sous-produits de l’assainissement écologique se présente comme une solution prometteuse pour favoriser la petite agriculture de contre saison par l’accès aux engrais moins coûteux.
Abstract : By-products from ecological sanitation include greywater which can be a significant source of water for irrigation and urine and compost from human faeces which contain nutrients that contribute to improved crop yields and soil properties. However, the dosing is required for various crops; the impacts on soil quality and health risk are poorly understood in the Sahelian zone. The aim of this research is to provide a sustainable agricultural model and safe of ecological sanitation by-products in the Sahelian areas. Four agricultural experiments were conducted, two under controlled conditions and two field studies.
For the controlled experiment, the best urine/compost ratio for soil productivity based on supplying nitrogen was determined. Salinity was evaluated by continuous sensing of electrical conductivity in sandy clay soils where urine was added. Finally, the effects of by-products compared to the effects of chemical fertilizers (NPK) on agriculture production, salinity, and sodium accumulation (using sodium adsorption ratio SAR) of the soil were evaluated in the case study. The combined effects of by-products compared to those of chemical fertilizers (NPK) on agricultural production, salinity and SAR of soil were evaluated in the field. At the end, Salmonella and Ascaris annual risks infections were estimated for farmers and lettuce consumers in worst case.
The results showed that a combination urine and compost is better than only urine (100% N_urine) as a nitrogen source. A ratio of 75% N_urine + 25% N_compost is more effective for okra crops with a yield (15.0 ± 2.0 g/pot) significantly higher compared to yields from conventional fertilizer (NPK) (11.3 ± 2.0 g/pot) and 100% N_urine (6.6 ± 1.0 g pot).
In the case study, greywater irrigation associated with 75% N_urine + 25% N_compost gave yields (0.67 t/ha) significantly higher than the control treatment which was dam water and NPK (0.22 t/ha). Compared to the control soil, the salinity, SAR values, and acidity increased significantly in soils treated only with urine and increased to a lesser extent in soils irrigated with treated greywater. Continuous monitoring with sensors revealed that the electrical conductivity of soils treated with the urine was higher than soils fertilized with urine and compost and control soils by approximately 40 and 60%, respectively. The results showed that sodium is the main salt accumulated in soil samples after intake of urine as fertilizer. Moreover, salinity and sodium accumulation are located mainly in the upper soil layer of 0-15 cm.
Concerning health risks, Salmonella annual risk infection following the ingestion of soil contaminated with the urine treatment (9.55 x 10-1 per person per year) and those relating to Ascaris (3.97 x 10-1 pppy) after using combined urine, compost and greywater exceed the tolerable risk (10-6 pppy). However, the risks are low (8.89 x 10-6 pppy) after ingestion of soils irrigated with gray water by farmers. For lettuce consumption, Salmonella annual risk infection is low after combined reuse of urine, compost and greywater (5.00 x 10-7 pppy), but Ascaris infection annual risk (2.41 x 10-2 pppy) is exceed the tolerable risk. Nevertheless, these risks could be reduced by applying the WHO guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater.
For sustainable reuse, the combined use of urine and compost can reduce salinity, sodisation and correct soil acidity. Nutrient recovery through by-products of ecological sanitation is a promising and in-expensive fertilizer solution for small-scale agriculture during the dry season. |
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