réutilisation des eaux usées traitées en...

uNiVeRSiTe Cadi ayyad

faCuLTe deS SCieNCeS

SeMLaLia

MaRRaKeCh

Département de biologie

Projet de fin d’études – Semestre

Vi

Intitulé du mémoire :

Réutilisation Des Eaux Usées Traitées

En Fertigation

Noms des candidats :

Safa eL faThi

ayoub eL ghadRaoui

Membres du jury :

Pr. Ouazzani Naaila (Encadrant)

Pr. Rafouk Laila

Pr. Alifriqui Mohamed

Pr. Yassir Abdellah

DATE DE SOUTENANCE : Le 31/05/2013

R e m e r c i e m e n t s

Je tiens à exprimer la reconnaissance à toutes les personnes ayant apporté leur concours à l’élaboration de ce mémoire de fin d’étude.

- Madame Naaila OUAZZANI pour son encadrement, son temps si précis, son savoir faire ainsi que sa gentillesse.

- Monsieur Tawfik EL MOUSSAOUI, pour son tutorat, ses conseils avisés et surtout son sourire de tous les instants.

- Nos familles et nous citons : nos pères, nos mères, y compris nos frères et sœurs.

- Les étudiants, le corps enseignant et les professionnels, plus précisément Mme Rafouk Laila, Mr Alifriqui Mohamed et Mr Yassir Abdellah pour avoir animé cette année.

Je remercie aussi tout le personnel du CNEREE (Centre National d’Etudes et de Recherches sur l’Eau et Energie), dont Mr Tawfik suscité, Mlle Meriem et Mlle Laila qui ont accepté de nous guider et répondre nos questions.

SOMMAIRE

INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 1

CHAPITRE I : CARACTERISTIQUES DES EAUX USEES ................................................................................ 2

I.1- Caractéristiques des eaux usées ............................................................................................. 2

I.1.1- Caractéristiques physico-chimiques .................................................................................... 2

I.1.1.1- Matières en suspension (MES) : ...................................................................................... 2

I.1.1.2- Les charges organiques : ................................................................................................. 3

I.1.1.3- Les matières azotées : ..................................................................................................... 3

I.1.1.4- Matières phosphatées :................................................................................................... 3

I.1.1.5- Eléments minéraux :........................................................................................................ 3

I.1.2- Caractéristiques bactériologiques ....................................................................................... 3

I.1.2.1- Les bactéries pathogènes et potentiellement pathogènes :........................................... 4

I.1.2.2- Les bactéries indicatrices contaminations fécales : ........................................................ 4

I.1.3- Caractéristiques parasitologiques ....................................................................................... 4

CHAPITRE II : REUTILISATION DES EAUX USEES TRAITEES EN AGRICULTURE ......................................... 5

II.1- Différents types de réutilisation des eaux usées traitées ....................................................... 5

II.2 - Critères de qualité des eaux usées à réutiliser pour l’irrigation : ........................................... 6

II.2.1- Critères sanitaires (OMS et autres) ................................................................................. 6

II.2.2- Critères de qualité chimiques des eaux d’irrigation (FAO, 1985) .................................... 9

II.3- Réutilisation des eaux usées dans l’agriculture au Maroc .................................................... 12

II.4 - Cadre réglementaire de la réutilisation des eaux usées au Maroc : ..................................... 14

II.5- Avantage de la réutilisation des eaux usées traitées : ......................................................... 15

II.5.1- Avantages environnementaux ...................................................................................... 15

II.5.2- Avantages économiques :.............................................................................................. 15

CHAPITRE III :L’IRRIGATION FERTILISANTE «FERTIGATION» ................................................................ 17

III.1- Technique de fertigation : ..................................................................................................... 17

III.2- Principe de la fertigation ...................................................................................................... 17

III.3- Fertigation et sol.................................................................................................................... 18

III.4- Fertigation et plante .............................................................................................................. 23

CHAPITRE IV : REUTILISATION DES EAUX USEES EN FERTIGATION : ....................................................... 25

IV.1- Fertigation par les eaux usées : ............................................................................................. 25

IV.2- Valeur fertilisante des eaux usées brutes ............................................................................. 25

IV.3- Les fertilisants dans les eaux usées traitées .......................................................................... 26

La teneur en azote de l’eau usée urbaine après traitement secondaire ................................. 26

Le phosphore dans les eaux usées après traitement secondaire ............................................. 26

Le potassium contenu dans l’eau usée .................................................................................. 26

IV.4- Evaluation des apports en eaux et des éléments fertilisants en cas de fertigation par les

eaux usées ......................................................................................................................................... 26

IV.4.1- Détermination des besoins en eau de la culture........................................................... 26

IV.4.2- Détermination des apports en éléments fertilisant (N, P et K) ..................................... 27

IV.5- Comparaison des apports en éléments fertilisant des eaux usées et des besoins de la

plante :…………………………………………………………………………………………………………………………………………28

VI.6- Rendement de la fertigation par les eaux usées : ................................................................. 29

VI.7- Effet de l'irrigation par les EU sur les plantes cultivées : ...................................................... 30

VI.8- Effet de l'irrigation par les EU sur les propriétés physicochimiques du sol .......................... 31

IV.9- Avantage et inconvénients de la fertigation par les eaux usées ........................................... 31

IV.9.1- Avantage ........................................................................................................................ 31

IV.9.2- Inconvénient .................................................................................................................. 32

Conclusion ............................................................................................................................................. 33

Liste des tableaux

Tableau 1: Recommandations microbiologiques révisées de l’OMS (1989) pour la réutilisation en

agriculture des eaux usées ...................................................................................................................... 8

Tableau2 : Normes bactériologiques appliquées dans certains pays et préconisées par des

organisations ........................................................................................................................................... 9

Tableau3 : recommandation de la FAO pour une eau d’irrigation ....................................................... 10

Tableau4 : Tolérance à la salinité de quelques plantes cultivées ......................................................... 11

Tableau 5 : Limites recommandées en éléments traces (mg L-1) dans les eaux usées épurées ........... 12

Tableau 6: projection de la production des eaux usées au Maroc ....................................................... 12

Tableau 7: Estimation des volumes d’eaux usées réutilisées en agriculture pour certaines villes

continentales ......................................................................................................................................... 13

Tableau 8: les besoins des quelques plante en élément fertilisants (kg d’élément/quintal de grain/ha)

............................................................................................................................................................... 24

Tableau 9: Apport de nutriments pour diverses quantités d’eau d’irrigation appliquées .................... 28

Eau d’irrigation m3/ha.an ..................................................................................................................... 28

Tableau 10: Apports en éléments fertilisants des eaux usées épurées par lagunage à Settat, par

rapport aux besoins des cultures .......................................................................................................... 29

Tableau 11 : Rendement de culture irriguée avec des eaux usées ....................................................... 30

Liste des figures

Figure 1: production des eaux usées brutes ......................................................................................... 13

Figure 2 : différents besoins de la plante .............................................................................................. 17

Figure3 : Les divers constituants du sol................................................................................................. 18

Figure4 : Source de fertilité ................................................................................................................... 19

Figure5 : Le cycle d’azote ...................................................................................................................... 20

Figure 6 : Cycle de phosphore ............................................................................................................... 22

Figure7: l'azote pour la plante ............................................................................................................... 23

Figure8: cycle de potassium pour la plante........................................................................................... 23

Figure 9: Apport en éléments fertilisants majeur (N, P, K) par une dose de 1000 mm d’eau D’irrigation

............................................................................................................................................................... 25

Réutilisation des Eaux Usées en Fertigation 2012/2013

1

INTRODUCTION

La réutilisation des eaux usées en agriculture a débuté à la fin du dix-neuvième siècle

en Australie, en France, en Allemagne, en inde et aux Etats-Unis, et en 1904 au Mexique.

En tant que substitue de l’eau douce pour l’irrigation, les eaux usées ont un rôle important à

jouer dans la gestion des ressources en eau. En laissant l’eau fraiche pour l’alimentation en

eau potable et pour d’autres usages prioritaires. La réutilisation des eaux usées contribue à la

conservation de l’eau ; elle présente aussi un certain avantage économique. Les eaux usées

sont disponible à proximité de l’agglomération urbaines, ou est concentrée la demande des

produits agricoles.

Réutiliser les eaux usées pour irriguer les cultures et les plantations d’arbre peut donc

aider à améliorer la protection des ressources en eaux et augmenter les rendements des

cultures et se substituer même à un usage couteux de fertilisants. Dans certains pays,

particulièrement dans les zones arides, cette réutilisation est essentielle. Il faut donc veiller

avant tout à ce que les eaux usées soient réutilisées de façon rationnelle, tout en veillant à la

protection de la santé.

L’objectif de ce travail est de mettre en évidence l’effet bénéfique de la réutilisation

des eaux usées en agriculture ou fertigation par les eaux usées. Ce mémoire comporte une

description des caractéristiques des eaux usées, le principe d’une irrigation fertilisante, la

fertigation par les eaux usées ainsi que la valeur nutritive de cette ressource en eau non

conventionnelle.


2

CHAPITRE I : CARACTERISTIQUES DES EAUX USEES

Définition et origine des eaux usées :

Les eaux usées, sont des eaux utilisées et souillées par différentes substances telles que

les détergents, les urines, les matières fécales, les huiles, les microorganismes (bactéries,

virus, parasites), les pesticides les engrais, etc.

Elles sont issues des différents usages de l’eau liés aux activités humaines domestiques,

industrielles, agricoles ou autres.

Généralement, on distingue plusieurs grandes catégories d’eaux usées :

Les eaux usées domestiques : qui sont issues de nos habitations. Elles sont

principalement polluées par des matières organiques et les microorganismes.

Les eaux usées industrielles : leurs caractéristiques sont extrêmement variables et

sont directement liées au type d’industries agroalimentaire, chimique, minière ou

autre

Les eaux usées pluviales : qui peuvent être fortement polluées en particulier en début

de pluie du fait du lessivage des fumées dans l’atmosphère et du ruissellement a la

surface du sol. « Web 1 »

I.1- Caractéristiques des eaux usées

I.1.1- Caractéristiques physico-chimiques

Les eaux usées sont constituées généralement de 99% d’eau et 1% de polluants (charges

organiques (MES, DCO, DBO), des nutriments (N, P) et des éléments minéraux(les sels) et en

général, les eaux usées domestiques présentent des pH autour de la neutralité. Pour certaines

eaux usées industrielles le pH peut être acide ou basique.

I.1.1.1- Matières en suspension (MES) :

C'est la quantité de pollution organique et minérale particulaire dans l'eau usée. Les eaux

usées domestiques présentent des teneurs allant de 200à 450mg/l. Les eaux usées

industrielles peuvent avoir des teneurs atteignant des centaines de grammes.


3

I.1.1.2- Les charges organiques :

Les matières organiques, sont des matières oxydables qui nécessitent pour

leur décomposition une certaine quantité d'oxygène. Elles vont appauvrir le milieu naturel en

oxygène, c'est pourquoi elles sont considérées comme des matières polluantes. Deux

paramètres permettent d'évaluer la teneur en matières organiques: la DCO et la DBO5.

«Web2 »

I.1.1.3- Les matières azotées :

Les formes de l'azote dans les eaux usées sont l'azote total (NTK), les nitrates (NO3-) et

les nitrites (NO2-). En plus de la toxicité de la forme ammoniacale et nitrique l'azote

intervient dans le phénomène de l'eutrophisation. Dans une eau usée le NTK peut atteindre

des valeurs moyennes de 100 mg N/L de NTK et environ 50% sous forme d’azote

ammoniacal.

I.1.1.4- Matières phosphatées :

C’est la quantité de phosphore total contenu dans l'eau sous diverses formes :

pyrophosphates, organophosphates et ortho phosphates. Les teneurs de P présent dans une eau

usée sont autour de 10 mg P/l

I.1.1.5- Eléments minéraux :

Une eau usée contient également des éléments minéraux. L’eau usée peut contenir les

ions chlorures, Sodium, Potassium, Calcium, Magnésium, sulfates et autres à différentes

concentrations. Les éléments métalliques peuvent être également présents naturellement à

l’état de traces (ex le fer, le plomb, le mercure, chrome, le cuivre, le cadmium….etc.)

L’activité humaine peut avoir renforcé cette présence.

I.1.2- Caractéristiques bactériologiques

La charge infectieuse présente dans les eaux se répartit en quatre grandes familles soit,

les bactéries, les virus, les protozoaires et les vers parasites.


4

I.1.2.1- Les bactéries pathogènes et potentiellement pathogènes :

Ils sont généralement les hôtes de l’intestin de l’intestin des hommes et des animaux. Ils

sont responsables d’infections diverses :

Les principaux germes : les coliformes fécaux, les salmonelles, les streptocoques fécaux, les

staphylocoques, les vibrions, les aéromonas, les shigella et les pseudomonas.

I.1.2.2- Les bactéries indicatrices contaminations fécales :

- Les coliformes fécaux ou thermo-tolérants

- Coliformes totaux.

- Streptocoques fécaux…etc.

I.1.3- Caractéristiques parasitologique

Les parasites retrouvés dans les eaux usées et les boues appartiennent à deux grands

groupes : les helminthes et les protozoaires. « Web3 »

Les trois protozoaires à transmission hydrique sont :

-les amibes

-Giardia intestinalis (forme végétatives ou trophozoïte) ou la forme kyste.

-cryptospridium

Les helminthes pathogènes dont les œufs sont retrouvés dans les eaux usées et

les boues peuvent être classés en 3 principales familles :

- Nématodes

- Cestodes.

- Trématodes.


5

CHAPITRE II : REUTILISATION DES EAUX USEES TRAITEES EN

AGRICULTURE

II.1- Différentes types de réutilisation des eaux usées

traitées

Après utilisation, les eaux potables, devenues eaux usées, sont éliminées par une des filières

suivantes :

o Rejet direct dans le milieu naturel quand le pouvoir auto épurateur de celui-ci

est suffisant,

o Traitement en station d’épuration et rejet dans le milieu naturel,

o Traitement en station d’épuration et réutilisation pour divers usages :

-Soit directement, après traitement, généralement tertiaire,

-Soit indirectement, après passage par les milieux naturels qui apporte souvent

un complément d'épuration

o épandage, éventuellement après traitement ou prétraitement, pour l’évacuation

et l’épuration par le sol

Les eaux usées épurées peuvent être considérées comme une source en eau non négligeable

pour être réutilisées par l’homme dans les domaines suivants :

Utilisations urbaines : arrosage des espaces verts, lavage des rues,

alimentation de plans d'eau, Fontaines, aux quelle son peut ajouter une utilisation

périurbaine qui se développe : arrosage des golfs,

Utilisations agricoles : irrigation,

Utilisations industrielles : elles concernent les eaux de refroidissement. La

réutilisation est plus difficile à envisager pour des eaux de chaudière qui doivent être

fortement déminéralisées et pour les eaux des industries agroalimentaires qui doivent

avoir la qualité des eaux potables.

Recharge des nappes, protection contre l'intrusion du biseau salé en bord de mer

par recharge de nappes.

Réutilisation en pisciculture : en chine, il existe plusieurs cas de réutilisation des eaux

usées traitées en bassins d’élevage piscicoles. (AVIRON-VIOLET, 2000)


6

II.2- Critères de qualité des eaux usées à réutiliser pour

l’irrigation :

A partir d’une eau usée et grâce aux procédés de traitements, il est possible d’obtenir

toute une gamme d’eaux de qualités différentes. A chacune de ces qualités peut correspondre

un usage particulier. Il est, tout à fait clair, que les traitements qui existent peuvent réduire les

concentrations des polluants sous toutes leurs formes à des niveaux qui sont considérés non

dangereux. Les caractéristiques de qualité physiques, chimiques et biologiques sont identiques

pour toutes les eaux d’irrigation.

II.2.1- Critères sanitaires (OMS et autres)

Les recommandations de l’OMS (Health guidelines for the use of waste water in

agriculture and aquaculture) ou «Recommandations sanitaires pour l’utilisation des eaux

usées en agriculture et en aquaculture » (OMS ,1989) sont les seules à l’échelle internationale

(Tableau1).

Elles ne concernent que l’usage agricole et sont ciblées sur des paramètres

exclusivement microbiologiques. Elles sont source d’inspiration pour de nombreux pays à

travers le monde.

En 2000, elles ont été révisées, en intégrant les résultats de nouvelles études

épidémiologiques (Blumenthal et al. 2000). Les modifications ont essentiellement porté sur la

norme “ œufs d’helminthes ” qui pour certaines catégories est passée de 1 à 0,1 œuf L-1

Ces recommandations sont destinées à une utilisation internationale et sont donc

adaptées aux pays en voie de développement. Elles représentent la limite au-delà de laquelle

la santé publique n’est plus assurée.

L’OMS a publié en 2006 de nouvelles lignes directrices sur l’utilisation des eaux

usées (WHO guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater), qui tiennent

compte des situations locales et privilégient les moyens à prendre pour réduire au minimum

les risques sanitaires posés par ces eaux. L’approche innove surtout parce qu’elle encourage

l’adoption de mesures relativement simples pour protéger la santé à tous les maillons de la

chaîne alimentaire. Il s’agit d’une approche à barrières multiples qui cherche à protéger la

santé des consommateurs avant que les aliments irrigués au moyen d’eaux usées n’atteignent

leur assiette. Cette approche peut inclure la combinaison des éléments suivants: le traitement

des eaux usées, la restriction des cultures, les techniques d'irrigation, le contrôle de


7

l'exposition aux eaux usées ainsi que le lavage, la désinfection et la cuisson des produits.

(OMS,2006)

Tableau 1: Recommandations microbiologiques révisées de l’OMS (1989) pour la réutilisation en agriculture des eaux usées (OMS, 1989)

(a)Dans certains ces particuliers, les facteurs épidémiologiques, socioculturels et environnementaux devront être pris en compte, et les recommandations modifiées en conséquence. (b)Moyenne arithmétique du nombre d’œufs/l. Les espèces sont Ascaris, Trichuris et l’ankylostome ; la recommandation correspond aussi à une protection contre les protozoaires parasites. (c)Moyenne géométrique du nombre/100m. La moyenne géométrique(G) est définie comme étant la racine Néime du produit des N termes d’une série statistique. (d)Une limite plus restrictive (≤200 coliformes fécaux/100mL) est appropriée pour les pelouses publiques, comme des pelouses d’hôtels, avec lesquelles le public peut avoir un contact direct.

(e)Cette limite peut être augmentée à ≤1 œufs/l si (i) il fait chaud et sec et que l’irrigation de surface n’est pas pratiquée ou (ii) le traitement de l’eau contient aussi des traitements chimiothérapiques anti-helminthes. (f) Dans le cas des arbres fruitiers, l’irrigation doit s’arrêter deux semaines avant la récolte, et aucun fruit ne doit être récolté au sol. L’irrigation par aspersion ne doit pas être utilisée.

Catégories Conditions de réutilisation Groupes exposés Technique d’irrigation

Nématodes intestinaux

Coliformes fécaux

Traitements recommandées pour atteindre le niveau de qualité microbiologique

A

Irrigation sans restrictions A1 pour les cultures maraichères consommées crues. Les terrains de sports.les parcs publics

Travailleurs, Consommateurs, public

Toutes ≤ 0.1 ≤ 103 Série de bassins de stabilisation bien conçus. Réservoir de stockage et de traitement remplis séquentiellement, ou traitement équivalent. (ex : traitement secondaire conventionnel suivi soit d’un lagunage tertiaire soit d’une filtration et d’une désinfection).

B

Irrigation restreinte. Céréales, cultures industrielles, fourragères, pâturage et foret.

B1 Travailleurs (mais pas les enfants < 15 ans), populations alentours B2 comme B1 B3 Travailleurs dont les enfants < 15 ans, population alentour

Par aspersion Par agricole d’infiltration ou par gravité Toutes

≤1

≤ 1

≤ 0.1

≤ 105

≤ 103

≤103

Série de bassins de rétention dont un bassin de maturation ou un bassin séquentiel ou un traitement équivalent (ex : traitement secondaire conventionnel suivi soit par des lagunages tertiaires soit une filtration) Comme pour la catégorie A Comme pour la catégorie A

C

Irrigation localisée sur des cultures de la catégorie B s’il n’y a pas d’exposition des travailleurs ou public

Aucun Goutte-à-goutte, micro-jet, etc.

Pas de norme Pas de norme

Prétraitement nécessaire pour des raisons techniques liées à l’irrigation, mais pas moins qu’une sédimentation primaire


9

Les normes de qualité bactériologiques des eaux d’irrigation peuvent être différentes d’un pays à

l’autre comme illustré dans le tableau 2.

Tableau2 : Normes bactériologiques appliquées dans certains pays et préconisées par des organisations

(Lavison et Moulin, 2007)

Pays /Organisation Recommandations

Maroc (niveau A)

<1000 coliformes fécaux /100 ml + Absence de nématodes intestinaux

OMS (niveau A)

1000 coliformes thermo-tolerant/100mL 1+1 œuf d’helimnithe/L

US EPA

< 1 ou 200 coliformes thermo-tolérants/100mL selon culture

(Californie) 2,2 ou 2,3 coliformes totaux/100mL selon cultures + filière de traitement agréée

France (CSHPF, niveau A)

1000 coliformes thermo-tolérants/100mL + 1 œuf d’helminthe/L + contrainte techniques Particulières

Afrique de Sud

1 ou 1000 coliformes thermo tolérants/100mL selon culture + filière imposés

Japon

1 E. coli/100mL + résiduel de chlore total > 0,4 mg/L

Koweït

100 ou 10000 coliformes totaux/100mL selon culture + effluent oxydé + filtré et désinfecté

II.2.2- Critères de qualité chimique des eaux d’irrigation (FAO, 1985)

D’autres organismes ont établi des recommandations complémentaires pour quelques

paramètres chimiques pour une eau d’irrigation. Ces mêmes recommandations ont été adaptées aux

eaux usées. Ainsi, la FAO a émis des classes de qualité d’eau d’irrigation et les restrictions

d’usage pour les différentes classes d’eaux d’irrigation (tableau 3).

Ces classes de qualité sont définies en se basant particulièrement sur les risques de salinisation des

sols (EC, SAR) et sur le risque de la salinité pour les cultures (Na, Cl-,) en


10

Plus des paramètres pouvant avoir un effet sur les rendements agricoles tels que le bore (Bo),

l’Azote, les bicarbonates et le pH).

Tableau3 : recommandation de la FAO pour une eau d’irrigation (FAO, 1985)

Problèmes potentiel Degré de restriction à l’usage en irrigation unité aucun légers a sévère modéré

salinité ECw

dS/m <0.7 0.7 – 3.0 >3.0 ou TDS mg/l <450 450-2000 >2000 infiltration SAR2 = 0-3 et ECw = dS/m >0.7 0.7-0.2 <0.2 =3-6 = >1.2 1.2-0.3 <0.3 =6-12 = >1.9 1.9-0.5 <0.5 =12-20 = >2.9 2.9-1.3 <1.3 =20-40 = >5.0 5.0-2.9 <2.9 Toxicité spécifique des ions Sodium(Na) Irrigation de surface SAR < 3 3 – 9 > 9 Irrigation par aspersion méq/l < 3 > 3 Chlorure(Cl) Irrigation de surface méq/l < 4 4 – 10 > 10 Irrigation par aspersion méq/l < 3 > 3 Bore(B) mg/l < 0.7 0.7 - 3.0 > 3.0 Effets divers Azote mg/l < 5 5 – 30 > 30 Bicarbonate méq/l < 1.5 1.5 - 8.5 > 8.5 pH Gamme normale 6.5-8.4

ECw signifie la conductivité électrique en deciSiemens paramètre à 25°C. SAR signifie le taux d'adsorption de sodium (sodium adsorption ratio). NO3-N signifie l'azote sous forme de nitrate rapporté en termes d'azote élémentaire. NH4 Net N-organique devraient être également examinés dans les eaux usées.


11

L’effet de la salinité de l’eau d’irrigation sur les plantes dépend énormément de leur

tolérance au sel comme le montre le tableau (4).

Tableau4 : Tolérance à la salinité de quelques plantes cultivées (FAO, 1985)

Conductivité électrique de l'eau d'irrigation (dS/m et mg/l)*

<2 <1280

2-3 1280-1920

3-4 1920-2560

4-5 2560-3200

5-7 3200-4480

>7 >4480

Citrus Figues Sorgho Soja Carthame Coton

Pommes Olives** Arachide Palmier dattier***

Blé Orge

Pèche Brocoli Riz Phalaris aquatique

Betterave sucrière

Agropyre

Raisins Tomates Betteraves Trèfle Rye grasse

Fraise Concombre Fétuque Artichauts Orge des rats

Pomme de terre

Cantaloup Chiendent pied de poule

Poivrons Pastèques Sudax (sorgho hybride)

Oignons Vesce commune

carottes Epinards

Haricot Sorgho du soudan

Maïs Luzerne * 1dS/m= 640 mg/l * * des niveaux de EC beaucoup plus élevés ont été rapportés (jusqu'à 6 dS/m) pour des olives en Tunisie * * * des niveaux plus élevés de EC ont été également rapportés pour des palmiers dattiers en Algérie (jusqu'à 7-8 dS/m).G. Abdel-Gawad, Acsad

La FAO a également fixé les teneurs limites des éléments traces métalliques dans les

eaux usées traitées destinées à l'irrigation et qui tient compte de la durée d’usage des eaux

(Tableau 5)


12

Tableau 5 : Limites recommandées en éléments traces (mg L-1) dans les eaux usées épurées (FAO, 2003)

Eléments Utilisation à long terme

Utilisation à court terme

Aluminium 0.5 20 Arsenic 0.1 2 Béryllium 0.1 0.5 Bore 0.75 2 Cadmium 0.01 0.05 Chrome 0.1 1 Cobalt 0.05 5 Cuivre 0.2 5 Fluor 1 15 Fer 5 20 Plomb 5 10 Lithium 2.5 2 Manganèse 0.2 10 Molybdène 0.01 0.05

Nickel 0.2 2

Sélénium 0.02 0.02 Vanadium 0.1 1 Zinc 2 10

II.3- Réutilisation des eaux usées dans l’agriculture au Maroc

La production des eaux usées à l’échelle du Maroc est estimée à 640 millions de m3/an en

2010. Ce volume atteindra 1039 millions de m3 à l’horizon de 2030 dont plus de 50% de cette

production rejetée dans le littorale. Avec une capacité de traitement actuelle de 13% (PNAL 2007).

En plus du potentiel hydrique, les eaux usées constituent une ressource importante en

éléments fertilisants (N, P, K …) qui peut permettre aux agricultures d’économiser les frais de

fertilisation.

Tableau 6: projection de la production des eaux usées au Maroc (PNAL, 2007)

Au Maroc, la demande en eau augmente rapidement et l’agriculture est soumise à une

pression croissante pour partager les ressources en eau avec les autres secteurs économiques. Les

pouvoirs publics encouragent l’utilisation des eaux usées traitées en agriculture par des

2010 2015 2020 2030

Production des eaux usées

brutes en Millions de m3 /an 640 750 870 1039


13

investissements lourds dans les stations de traitement des eaux résiduaires et par des subventions

allouées aux agriculteurs, Les volumes annuels des rejets des eaux usées ont fortement augmenté

au cours des trois dernières décennies.

Selon le (tableau 6_Fig1) la production des eaux usées brutes a passés de 48 millions à 600

millions de m3 entre 1960 et 2005 pour atteindre 640 millions en l'an 2010. Selon les prévisions, ces

rejets continueront à croître rapidement pour atteindre 1039 millions de m3 à l'horizon 2030. (PNAL

2007).

Figure 1: production des eaux usées brutes (PNAL, 2007)

Le tableau ci dessous fait part de la superficie irriguée par les eaux usées dans certaines villes du

Maroc.

Tableau 7: Estimation des volumes d’eaux usées réutilisées en agriculture pour certaines villes continentales

(NAAMAN F., DENOEL A., SOUDI B. et CHIANG C. N., (1991)

Villes Volumes d’eaux usées Mm3/an

Superficies irriguées en Ha

Marrakech 15 3000

Meknès 14 1500

Fès 21 800

Béni Mellal 2,6 300

Khouribga 4 600

Sidi Bennour 1,1 300

A Marrakech, la valorisation des eaux usées est une nécessité compte tenu de l’aridité du

climat. Les eaux usées de la ville étaient utilisées depuis plus de 60 ans par les agriculteurs sur le

périmètre agricole de « El Azzouzia » pour l’irrigation de cultures. La maraîchères dont les produits


14

se mangent crus sont formellement interdites et que les eaux usées sont réservées uniquement à

l’irrigation des cultures fourragères. (SDNAL, 1998)

Il existe à l’heure actuelle une vaste gamme de technologies de traitement pouvant servir à

la récupération et à la réutilisation des eaux usées. Un grand nombre de ces technologies, ont été

mises au point et appliquées. Ils sont implantés avec les stations d’épurations afin d’avoir une

qualité d’eau épurée bien déterminé vu l’usage souhaité.

Les projets lancés dans la région Marrakech-Tensift-Al Haouz sont aujourd’hui bien avancés. Par

exemple la nouvelle station d’épuration de Marrakech adopte un procédé d’épuration dit «à boues

activées» suivi d’une filtration et d’une désinfection aux ultra-violets et au chlore. Une formule qui

permet de traiter les boues et les odeurs et de produire une eau de niveau «A», selon la classification

de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Cette eau sera réutilisable, sans restriction, pour

l’irrigation, la recharge de la nappe phréatique et l’arrosage des espaces verts et des parcours de golf

(24 golfs en 2015) programmés dans le cadre des projets touristiques de la ville. « Web 4 »

II.4- Cadre réglementaire de la réutilisation des eaux usées au

Maroc :

Au Maroc, l’agriculture représente le plus gros consommateur des ressources en eau (plus

de 80%), Ces ressources, suivant les régions dont elles proviennent, et leur contact éventuel avec

des sources de pollution ont des caractéristiques très diversifiées. De plus, vu la diminution des

apports en eau constatée depuis plusieurs décennies, les agriculteurs, notamment dans les

régions continentales, s’intéressent à l’utilisation des eaux usées.

C’est ainsi que des normes de qualité des eaux destinées à l’irrigation ont été établies afin de :

– Protéger le public et les ouvriers agricoles ;

– Protéger les consommateurs des produits agricoles ;

– Protéger les ressources en eau superficielle et souterraine et les sols ;

– Protéger le matériel d’irrigation ;

– Maintenir des rendements acceptables.

-) La loi 10-95 sur l'eau se base sur des principes en relation avec la qualité de l'eau. Elle vise les

objectifs suivants :

La protection et la conservation des ressources en eau ;

La protection de la santé de l'Homme par la réglementation de l'exploitation, de la

distribution et de la vente des eaux à usage alimentaire ;

La réglementation des activités susceptibles de polluer les ressources en eau.


15

-) Le décret n° 2-97-787 du 4 février 1998

relatif aux normes de qualité des eaux et à l'inventaire du degré de pollution des eaux Ce

décret, conformément à l'article 51 de la loi sur l'eau définit les normes de qualité auxquelles une

eau doit satisfaire selon l'utilisation qui en sera faite.

-) Le décret n° 2-97-875 du 4 février 1998 relatif à l'utilisation des eaux usées

Ce décret, fixe les conditions de l'autorisation d'utilisation des eaux usées épurées délivrée par

l'Agence du Bassin Hydraulique ainsi que les modalités d'octroi du concours financier de l'état

lorsque l'utilisation de ces eaux permet de réaliser des économies d'eau et de préserver les

ressources en eau contre la pollution.

-) L'arrêté conjoint n° 1276--01 du 17 octobre 2002 portant fixation des normes de

qualité des eaux destinées à l'irrigation

Cet arrêté distingue entre les eaux naturelles et les eaux usées épurées destinées à l'irrigation et

précise les critères spécifiques pour l'octroi de l'autorisation d'utilisation des eaux usées épurées

par l'Agence de Bassin hydraulique. « Web5 »

II.5- Avantage de la réutilisation des eaux usées traitées :

II.5.1- Avantages environnementaux

En ce qui concerne le critère de l’environnement, la réutilisation des eaux usées traitées

assurera la protection des ressources en eau par la réduction des prélèvements d’eau à partir de la

nappe, en rendant l’eau plus disponible pour des fins agricoles au niveau local. En conséquence,

cela pourrait améliorer le bilan négatif causé principalement par des prélèvements d’eau excessifs

lors de l’irrigation, alors que les apports en eau demeurent insuffisants.

De plus, les analyses de l’eau épurée ont indiqué une valeur nutritive pour les terres agricoles

et les plantes à cause de la présence de l’azote et de phosphore en quantité importante dans

l’effluent final. En effet, cela pourrait réduire le risque potentiel de la contamination des nappes

d’eau vulnérables à l’utilisation des engrais minéraux en agriculture et même améliorer et préserver

la qualité du sol agricole.

II.5.2- Avantages économiques :

La réutilisation des eaux traitées en irrigation contribuerait à l’amélioration de la situation

économique auprès des agriculteurs. En fait, la disponibilité des eaux permettrait aux agriculteurs

d’oublier le risque de la sècheresse qui affecte souvent la récolte, pour ce qui est de l’agriculture

dite « classique » basée principalement sur les précipitations. L’augmentation des récoltes est

l’autre facette positive de cette réutilisation, en raison de la disponibilité des eaux pendant toutes les


16

périodes de l’année à cause de la production quotidienne des eaux usées, ce qui encouragerait les

agriculteurs à augmenter le niveau d’irrigation et les variétés de cultures. Un autre avantage est,

cette fois, en lien avec les coûts liés à l’utilisation des engrais. En fait, l’analyse environnementale

et économique a démontré que cette réutilisation permettrait aux agriculteurs de réaliser des

économies importantes en remplaçant l’achat d’engrais par la réutilisation des eaux, puisque ces

dernières représentent la même valeur agronomique que celle des amendements agricoles. De

même, la réutilisation et le développement du domaine agricole encourageraient le commerce des

équipements et des installations d’irrigation agricole dans la commune. En outre, la vente d’eaux

traitées permettrait à la station de couvrir ses dépenses et aux agriculteurs de sauver de l’argent.


17

CHAPITRE III : L’IRRIGATION FERTILISANTE «FERTIGATION»

III.1- Technique de fertigation :

La fertigation ou l’irrigation fertilisante est une façon pratique de faire un apport d’éléments

fertilisant , combinant irrigation et fertilisation.

Ce processus consiste à apporter à une plante ou un milieu de culture, tel le sol, les éléments

minéraux nécessaires au développement de cette plante.

La fertigation a pour but d’obtenir le meilleur rendement possible tenant compte des autres facteurs

qui y concourent (qualité du sol, climat, apports en eau, potentiel génétique des cultures, moyens

d’exploitation), ainsi que la meilleure qualité, et ce, au moindre cout. En outre (particulièrement en

agriculture durable) s’y ajoute l’objectif de préservation de la qualité de l’environnement.

III.2- Principe de la fertigation

En fractionnant et en dosant les apports d’engrais, la fertigation, permet d’éviter les effets

indésirables des apports massifs d’engrais; excès de croissance végétative, salinité, toxicité au bore

ou autre. Cette technique permet de surcroît de placer l’engrais dans la zone racinaire, et de

faciliter son utilisation par la plante en apportant des éléments déjà en solution, ce qui en

favorise l’absorption.

Pour se développer, les plantes utilisent de

l'eau, de la lumière, du carbone, de l'oxygène et

des éléments minéraux.

L'air fournit le carbone (sous forme de CO2) et

l'oxygène, qui sont fixés grâce à

la photosynthèse. Il fournit également, pour

certaines catégories de plantes (les

légumineuses), l'Azote, qui sera rendu disponible par

minéralisation par des organismes symbiotiques

(Azobacter).

Les éléments minéraux et l'eau sont fournis par le sol. Les principaux éléments minéraux

utilisés sont l'azote, le phosphore, le potassium, le magnésium, le calcium et le soufre. Des éléments

Figure 2 : différents besoins de la plante

(http://lump.pagesperso-orange.fr/ferti.htm)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Eau

http://fr.wikipedia.org/wiki/Lumi%C3%A8re

http://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone

http://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyg%C3%A8ne

http://fr.wikipedia.org/wiki/Air

http://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone

http://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyg%C3%A8ne

http://fr.wikipedia.org/wiki/Photosynth%C3%A8se

http://fr.wikipedia.org/wiki/Sol_(p%C3%A9dologie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Azote

http://fr.wikipedia.org/wiki/Phosphore

http://fr.wikipedia.org/wiki/Potassium

http://fr.wikipedia.org/wiki/Magn%C3%A9sium

http://fr.wikipedia.org/wiki/Calcium

http://fr.wikipedia.org/wiki/Soufre


18

mineurs, dit oligo-éléments sont également nécessaires en quantité moindre : le fer, le manganèse,

le zinc, le cuivre, le bore, le molybdène par exemple.

Les besoins de la plante évoluent au cours de son développement. Aux stades où ils sont

nécessaires, les éléments minéraux doivent pouvoir être prélevés par la plante dans le sol. Ils

doivent être disponibles en quantités suffisantes et sous une forme disponible. Si les éléments ne

sont pas disponibles au moment nécessaire, la croissance de la plante sera limitée et le rendement

final plus faible. (YELLE, 2006)

III.3- Fertigation et sol

Le sol est la couche de terre travaillée par les instruments aratoires. Il est caractérisé par son

épaisseur (sol superficiel ou profond) et par la nature du matériau qui le compose (sol argileux,

limoneux, sableux,…)

Le sol remplit trois rôles :

Physique : support des racines des plantes ; Chimique : nutrition minérale des plantes ;

Biologique : il se comporte comme un milieu vivant.

(Manuel des cultures maraichères en Algérie.)

C’est un mélange d’air, d’eau, de matière organique et de particules minérales (figure 3).

Les particules minérales et la matière organique donnent au sol ses deux plus importantes propriétés

: la texture et la structure. L’eau et l’air varient en proportion inverse : quand l’un diminue, l’autre

augmente. « Web 6 »

Figure3 : Les divers constituants du sol

(Conseil pour le développement de l’agriculture du Québec, 2005)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Oligo-%C3%A9l%C3%A9ment

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fer

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mangan%C3%A8se

http://fr.wikipedia.org/wiki/Zinc

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cuivre

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bore

http://fr.wikipedia.org/wiki/Molybd%C3%A8ne


19

Il peut être considéré comme milieu physique défini par sa granulométrie, un milieu

chimique (ensemble d’éléments nutritifs azote N, potasse K, phosphore P…) plus ou moins acide

(pH) , c’est le siège d’une vie biologique intense (vers de terre, insectes, bactéries et

champignons …). C’est le lieu d’ancrage de la plante, mais aussi le réservoir des éléments

nutritifs et de l’eau disponibles. La connaissance de cette composition permettra, si besoin

est d’apporter les améliorations par des amendements et de bien choisir les travaux du sol et

d’entretien des cultures. (Figure 2)

Les facteurs et les conditions qui déterminent la fertilité d’un sol se rapportent à ses propriétés

physique, chimique et biologique. « Web7 »

Matière

Organique

Figure4 : Source de fertilité

(Conseil pour le développement de l’agriculture du Québec, 2005)

Remarque : Un sol fertile repose sur l’équilibre entre ses propriétés physiques, biologiques et chimiques.

L’application de la fertigation sur le sol peut lui fournir des éléments minéraux tél :

L’azote : dans le sol, il peut trouve sous forme organique(humus) ou minéral (NH4+,NO3-)

, c’est un éléments très soluble et peu retenu par le sol ce qui fait qu’il doit être apporté

autant que possible juste avant son absorption par la plante afin d’éviter le lessivage vers la

nappe phréatique.

Texture

Structure

Drainage

Acidité

Réserve minérale

Saturation

phosphore/aluminium

CEC

Vers de terre

Micro-organismes

Minéralisation

Production d’humus

Propriétés PHYSIQUES

Propriétés CHIMIQUES

Propriétés BIOLOGIQUES


20

Figure5 : Le cycle d’azote (http://fsg.ulaval.ca/opus/scphus4/complements/datatio.shtml)

La fixation de l’azote atmosphérique : correspond à la transformation de l’azote

atmosphérique(N2) en azote utilisable par les plantes et les animaux. Cette transformation

est réalisée par des microorganismes du sol, on distingue d’une part la fixation libre d’azote

réalisée par des bactéries aérobies (Azotobacters, Clistridium.sp, Cyanophycées) la réaction

chimique type est :

2N2 (g) + 3 (CH2O) + 3H2O 4NH+4 + 3CO2

Dans les sols ou le pH est élevé, l’ammonium se transforme en ammoniac gazeux :

NH4+ + OH- NH3 (g) + H2O

Minéralisation de l’azote organique : elle correspond à la dégradation de la matière

organique du sol pour aboutir à des formes simples. Cette transformation est réalisée en

deux étapes : L’ammonification et la nitrification.

L’ammonification est la production d'ammonium ou d'ammoniac du fait d'une

activité biologique, à partir soit de matière organique en décomposition, soit par la

réduction de nitrates. Elle est assurée par une microflore très diversifiée (bactéries et

champignons)

La nitrification est réalisée en deux étapes :

o La nitritation ou nitrosation l’ion ammonium NH4+ est transformé en

nitrite NO2- par des bactéries du genre Nitrosomonas.


21

o La nitratation le nitrite NO2- est transformée en nitrate NO3

par des

bactéries du genre Nitrobacter.

Les pertes d’azote : L’azote dans le sol peut être perdu pour regagner l’atmosphère ou les

aquifères (lacs d’eau, eaux souterraines) par différents mécanismes :

La dénitrification ; il s’agit de la transformation du nitrite en azote moléculaire.

Elle se fait en deux étapes :

o Le nitrate est transformé en nitrite, cette réaction ne nécessaire pas de

microflore spécifique.

o La réduction des nitrites en azote gazeux (N2O puis N2) se fait par des

microorganismes du genre Pseudomonas et Agrobactérium très abondant

dans le sol. Ces bactéries aérobies facultatives peuvent utiliser NO2- en

conditions d’anaérobiose.

La volatilisation de l’ammoniac : c’est un processus physicochimique résultant

de l’évolution suivante :

NH4+ (fixé) NH4+ (solution) NH3 (solution) NH3 (gazeux)

Ce phénomène est variable en fonction des caractéristiques du sol (pH, CEC. Teneur en

eau ;…) et des conditions climatiques (précipitations, température, vitesse du vent,..) la

volatilisation de l’ammoniac est maximale dans les sols calcaire (pH alcalin) par temps chaud et

humide.

Les pertes par les eaux : les nitrates et nitrites ne sont pas fixés par les sols et

sont entrainés par les eaux de surface par ruissellement et aussi vers la nappe

phréatique par lixiviation. « Web 8 »

Le phosphore (P) : Le phosphore (P) est un élément nutritif essentiel de la nutrition

minérale des plantes. Il existe dans le sol sous les formes inorganique et organique (Fig. 2). Les

formes inorganiques sont associées à des composés amorphes ou cristallins d'aluminium et de fer

dans les sols acides et à des composés de calcium dans les sols alcalins. Les formes de P organique

sont associées à la matière organique du sol.

Des échanges continus ont lieu entre les différentes formes de phosphore dans le sol. Les

plantes absorbent du phosphore dissous dans la solution du sol. Ces prélèvements de phosphore par

les plantes diminuent le phosphore dissous dans la solution du sol. Cette réduction de phosphore est

accentuée par sa fixation sur les fines particules minérales du sol et par son utilisation dans les


22

activités microbiennes. La baisse de la concentration du phosphore dans la solution du sol

déclenche le relâchement du phosphore de ses formes minérales au profit de la solution du sol. En

outre, la minéralisation des résidus végétaux sous l'effet de l'activité microbienne augmente la

teneur du sol en phosphore assimilable (phosphore labile et phosphore dissous). Toutes les formes

de phosphore peuvent aussi être modifiées par l'apport d'engrais phosphatés ou de fumiers. Les

processus d'érosion du sol et de lessivage entraînent la diminution de toutes les formes de

phosphore dans le sol. « Web9 »

Figure 6 : Cycle de phosphore (www.gnb.ca)

Le potassium : Le potassium (K) dans le sol se trouve uniquement sous forme minérale. Il

provient soit de la décomposition de la matière organique et des minéraux du sol, soit des engrais.

Le magnésium : (Mg) il est surtout destiné à améliorer la structure du sol.

Le calcium : (Ca) C’est l’ion dominant dans presque tous les sols. Il est bien retenu par le

complexe échangeable mais c’est le plus lessivé avec l’eau et le drainage. Plus la fertilisation N-K

est importante et plus il est lessivé (par les nitrates, les chlorures et les sulfates).

Le soufre : (S) D'une façon générale, le soufre n'est que peu fixé dans les sols ; il peut donc

y avoir risque de perte par drainage. Le soufre peut être fourni par le fumier ou des engrais

minéraux, tels que le sulfate d'ammoniaque le superphosphate de chaux simple et le sulfate de

potasse.

Le chlore : (Cl) Le chlore n'est pas un élément fixé dans le sol, mais il arrive en permanence

sur les plantes et sur le sol par les aérosols, d'autant plus que l'on est proche de la mer.


23

III.4- Fertigation et plante

L’utilité de l’azote, le phosphore ainsi que le potassium se traduit chez la plante comme suite :

Azote : L'azote joue un rôle primordial dans

le métabolisme des plantes. C'est le constituant

numéro un des protéines, composants essentiels de

la matière vivante. Il s'agit donc d'un facteur de

croissance, mais aussi de qualité (teneur en

protéines des céréales par exemple).

Phosphore : Le phosphore intervient dans les

transferts énergétiques (ATP), dans la transmission des

caractères héréditaires (acides nucléiques), la photosynthèse et la dégradation des glucides. Cet

élément est essentiel pour la floraison, la nouaison, la précocité, le grossissement des fruits et la

maturation des graines.

Potassium : Il joue un rôle

primordial dans l'absorption des cations,

dans l'accumulation des hydrates des

protéines, le maintien de la turgescence de la

cellule et la régulation de l'économie en eau

de la plante. C'est aussi un élément de

résistance des plantes au gel, à la sécheresse

et aux maladies. Il est essentiel pour le

transfert des assimilât vers les organes de réserve

(bulbes et tubercules). Pour ces raisons, il est

particulièrement important pour les cultures de type pomme de terre, betteraves. « Web10 »

Figure7: l'azote pour la plante (http://lump.pagesperso-orange.fr/ferti.htm)

Figure8: cycle de potassium pour la plante (http://lump.pagesperso-orange.fr/ferti.htm)


24

Le tableau ci-dessous montre les besoins nutritifs en Azote, phosphore et potassium des

quelque variantes végétales.

Tableau 8: les besoins des quelques plante en élément fertilisants (kg d’élément/quintal de grain/ha)

(les sols vivants BIO, C. CHARBONNIER, septembre 2012)

Azote

(kg d’élément/quintal

de grain/ha)

Phosphore


de grain/ha)

Potassium


de grain/ha)

Blé tendre 3.0 1.1 1.7

Blé dur 3.5 1.8 1.8

Orge 2.1 1.0 1.9

Triticale 2.5 1.1 1.6

Seigle 2.0 1.3 1.8

Maïs grain 1.9 0.9 2.3

Colza 7.0 2.5 10.0

Tournesol 3.7 2.5 10.0

Pois protéagineux 5.0 1.1 3.9

Soja 7.1 2.2 6.5


25

CHAPITRE IV : REUTILISATION DES EAUX USEES EN FERTIGATION

IV.1- Fertigation par les eaux usées :

On peut parler de fertigation par les eaux usées car l’apport des éléments fertilisant se fait à

travers l’irrigation par ces eaux. Cependant les éléments fertilisant dans ce cas sont apportés d’une

manière continue avec l’irrigation et pendant toute la durée de l’irrigation. .

IV.2- Valeur fertilisante des eaux usées brutes

L'azote présent dans les eaux résiduaires d'origine urbaine, et dont la source principale est

l'urine, se trouve principalement sous formes ammoniacale et organique. L'industrie peut également

être une source de pollution azotée: azote ammoniacale (cokeries), azote nitrique (engrais), azote

organique (industries agro alimentaires). Les eaux pluviales peuvent entrainer, suite au lavage des

sols des toitures, une pollution azotée sous forme nitrique. Il est rejeté environ 13 à 15 g N/j par

habitant et par jour dont 1/3 sous forme ammoniacale et 2/3 sous forme organique.

Le phosphore contenu dans les eaux résiduaires à dominante urbaines provient pour

l’essentiel des rejets métaboliques (urines, fèces). Les autres apports de phosphore proviennent des

détergents pour lave-vaisselle, des eaux de vaisselle, des détergents lessiviels ménagers et le cas

échéant des produits de lavage dits «industriels» utilisés dans les laveries, restaurants, commerces,

industries agro-alimentaires,….la valeur du phosphore rejeté par individu est estimé entre 1.2 et 2.1

g P/j, l’essentiel provenant de l’urine les rejets moyens par Equivalent-Habitant réglementaire (fixé

à 60 g DBO5/j) sont estimés actuellement à 2.1 g P/j.

« Traitement des eaux usées, Ayse tosun-bayraktar »

EUB: Eaux usées brutes. EUE : Eaux usées

épurées. EPT: l’eau de puits témoin

Figure 9: Apport en éléments fertilisants majeur (N, P, K) par une dose de 1000 mm d’eau D’irrigation

(Projet MOR, 2007)

Le graphe ci-dessus nous montre qu’une eau usée brute est plus riche en élément nutritifs (N,

P, K) qu’une eau usée épurée, qui est à son tour plus riche que l’eau de puits


26

IV.3- Les fertilisants dans les eaux usées traitées

Les nutriments se trouvant en grandes quantités dans l’eau usée, et qui sont important en

agriculture et en gestion des paysages, sont : l’azote, le phosphore et parfois le potassium, le zinc,

le bore et le soufre. D’autre macro- et micronutriments peuvent également être présents.

La teneur en azote de l’eau usée urbaine après traitement secondaire varie de 20 à plus de

100 mg/l (FAO, 1992). L’azote dans les eaux usées traitée peut dépasser les besoins des cultures. La

connaissance de la concentration en azote dans l’eau usée et la gestion appropriée de la charge en

NPK sont essentielles pour surmonter les problèmes associés à une éventuelle Concentration élevée

en azote.

Le phosphore dans les eaux usées après traitement secondaire

o Il varie de 6 à 15 mg/l (15-35 mg/l P2O5) (FAO ,2003) à moins qu’un traitement tertiaire

l’élimine.

o L’évaluation du phosphore dans l’eau usée traitée devrait être réalisée en concomitance avec

les analyses de sol pour les conseils de fumure.

Le potassium contenu dans l’eau usée

Il n’occasionne pas d’effet nuisible sur les plantes ou l’environnement. C’est un

macronutriment essentiel qui affecte favorablement la fertilité du sol, le rendement des cultures et

leur qualité. La concentration en potassium dans l’eau usée traitée secondaire varie de 10 à 30 mg/l

(12-36 mg/KO) (FAO, 1992). Cette quantité doit être prise en compte pour préparer le programme

de fertilisation en fonction des besoins des cultures.

IV.4- Evaluation des apports en eaux et des éléments

fertilisants en cas de fertigation par les eaux usées

IV.4.1- Détermination des besoins en eau de la culture

La quantité d’eau maximale dont la culture a besoin pour une croissance optimale est définie

par le produit de l’ET0 (évapotranspiration de référence) et du Kc (coefficient cultural). Ce

besoin est appelé évapotranspiration culturales (ETc).


27

-

-

-

-

-

-

Figure 10: besoins en eau pour la plante

(NADJIM, 2008)

IV.4.2- Détermination des apports en éléments fertilisant (N, P et K)

La concentration en azote, en phosphore et en potassium dans les eaux usées traitées peut

varier sensiblement selon la source d’eau usée primaire et le procédé de traitement. Les

concentrations en azote et en phosphore des installations de traitement conventionnelles, sont

habituellement plus élevées qu’en lagunages aérés et en fossés d’oxydation. En général, l’azote et le

phosphore sont réduits par le traitement mais la concentration en potassium reste

approximativement identique au niveau trouvé dans l’eau usée brute. Il est évident que pour avoir

une efficacité nutritive élevée, l’irrigation devrait être basée sur les besoins en eau des cultures.

« Web11 »

o Calcul du dosage des éléments nutritifs :

Eléments nutritifs du sol

+ = besoin des cultures + éléments nutritif en trop

éléments nutritifs ajoutés

L’apport d’eau d’irrigation amène des éléments N, P et K, en lien avec la concentration des

EUE en sortie de station d’épuration.

ETC = Kc * ET0


28

Pour l'évaluation correcte de la capacité nutritive de l'eau usée, basée sur son analyse

chimique, les valeurs reprises dans le tableau 9 pourraient être employées.

Tableau 9: Apport de nutriments pour diverses quantités d’eau d’irrigation appliquées

Eau d’irrigation m3/ha.an (FAO 1985)

Eau

d’irrigation

m3/ha.an

Concentration d’un nutriment dans les eaux usées (mg/l)

5 10 15 20 25 30 35 40 50

Quantité de nutriments ajoutée (Kg/ha.an)

1000 5 10 15 20 25 30 35 40 50

2000 10 20 30 40 50 60 70 80 100

3000 15 30 45 60 75 90 105 120 150

4000 20 40 60 80 100 120 140 160 200

5000 25 50 75 100 125 150 175 200 250

6000 30 60 90 120 150 180 210 240 300

7000 35 70 105 140 175 210 245 280 350

8000 40 80 120 160 200 240 280 320 400

9000 45 90 135 180 225 270 315 360 450

10000 50 100 150 200 250 300 350 400 500

IV.5- Comparaison des apports en éléments fertilisant des eaux

usées et des besoins de la plante:

Le tableau 10 compare les quantités totales moyennes apportées par les doses d’irrigation

appliquées aux besoins des cultures tels qu’ils paraissent dans la référence (SKIREDG, 2007)


29

Tableau 10: Apports en éléments fertilisants des eaux usées épurées par lagunage à Settat, par rapport

aux besoins des cultures (SKIREDG, 2007)

Il ressort de cette comparaison apports/besoins qu’une part importante des éléments

fertilisants majeurs va être apportée par les eaux d’irrigation. L’équilibre ne sera que rarement

atteint. On note un excédent d’azote pour de nombreuses cultures, en particulier pour les

légumineuses fixatrices d’azote atmosphérique (Luzerne, Bersim). IL y aura déficit modéré pour les

apports en phosphore, et déficit sévère pour les apports en potassium.

Ceci suggère qu’un déficit d’une fertigation par les eaux usées peut être compensé par un

complément de fertilisants traditionnels.

IV.6- Rendement de la fertigation par les eaux usées :

Dans la majorité des cas, les études portant sur l’influence des eaux usées sur les cultures

attestent d’une accélération de la croissance végétale et d’une augmentation significative du

rendement, associées très clairement à l’apport d’éléments fertilisants par les eaux usées.

Au niveau de la croissance végétale, (Manios et al. 2006) ont mené une étude sur la tomate et

le concombre, en testant trois traitements : (i) eaux usées à des concentrations décroissantes en

azote, (ii) solution nutritive optimale et (iii) traitement témoin avec l’eau du robinet. Les paramètres

de croissance retenus étaient la hauteur de tige, le nombre de feuilles, la biomasse sèche des feuilles

et des tiges, ainsi que la biomasse sèche des racines. Les résultats montrent que les paramètres de

croissance les plus élevés sont obtenus avec les eaux usées à plus forte teneur en azote et la solution

Cultures

Apport d’eau

annuel par

l’irrigation m3/ha

N P2O5 K2O

Blé 936 Déficit -70% Déficit-70% Déficit – 80 %

Luzerne 9750 Excédent +

1000% Equilibre Equilibre

Bersim 2602 Excédent+

400% Déficit-40% Déficit-50%

Artichaut 2777 Excédent +70% Déficit-30% Déficit-60%

Pomme de terre 2040 Equilibre Déficit-30% Déficit-70%

Mais fourrager 3378 Equilibre Déficit-30% Déficit-40%

Olivier 2943 Déficit-50% Déficit-60% Déficit-85%


30

nutritive optimale. A contrario, les paramètres de croissance les plus faibles sont observés sur le

traitement témoin.

Les résultats de rendements présentés dans le tableau ci-dessous concernent des eaux usées

généralement de type domestique, non traitées ou ayant subi un traitement secondaire. Le type

d’irrigation appliqué est majoritairement l’irrigation de surface.

Tableau 11 : Rendement de culture irriguée avec des eaux usées

Culture Traitements Rendement (T / ha) Sources

Tomate EU /EUT/T 34.8/26.6/11 El Hamouri at al. (1996)

Navet EU/EUT/T 34.4/25.9/4 El Hamouri at al. (1996)

Chou-fleur EU/EUTP/EUTI/T 28.5/25/23/21 Kiziloglu et al.(2008)

Chou-rouge EU/EUTP/EUTI/T 46.9/41/40/32 Kiziloglu et al.(2008)

Laitue EUT/T 26.4 /27.4 Gaye et Niand(2002)

EUT : eaux usées traitées; EU : eaux usées (non traitées); EUTP : traitement préliminaire; EUTI : traitement primaire

T: eau témoin

Les traitements EU (eaux usées non traitées) aboutissement généralement à des rendements

plus élevés que les traitements T (témoin) : 3 fois plus élevés sur des légumes non racinaires comme

le chou-fleur (Kiziloglu et al. 2008) ou la tomate (El Hamouri et al., 1996) et jusqu’à 8.6 fois plus

élevés sur le navet (El Hamouri et al., 1996).

IV.7- Effet de l'irrigation par les EU sur les plantes cultivées :

Du fait de leur teneur en éléments nutritifs et de leur richesse en oligoéléments, les eaux usées

lorsqu'elles sont réutilisées pour l'irrigation, entraînent une amélioration des rendements des plantes

cultivées.

Les éléments traces qui sont généralement immobilisés dans les couches supérieures du sol

peuvent provoqués, à long terme, des risques pour le développement des plantes. En effet, certains

éléments traces (le bore, le fer, le manganèse, le zinc, le cuivre et le molybdène), peu nombreux,

sont reconnus nécessaires au développement des végétaux en très faibles quantités, (Faby et

Brissaud, 1997). L'irrigation, à partir d'eaux usées, va apporter ces éléments, mais aussi d'autres

oligo-éléments, non indispensables à la plante tels que le plomb, le mercure, le cadmium, le brome,

le fluor, l'aluminium, le nickel, le chrome, le sélénium et l'étain. La biodisponibilité des ces

éléments dans le sol peut engendrer leur accumulation dans les tissus des plantes et dans certains


31

cas, les teneurs en ces éléments peuvent atteindre des seuils de phytotoxicité (Faby et Brissaud,

1997).

IV.8- Effet de l'irrigation par les EU sur les propriétés

physicochimiques du sol

Bien évidement, l'irrigation avec les eaux usées, affecte avec le temps certains paramètres du

sol. Ainsi, une légère diminution du pH est observée dans certains sols basiques, (Yadav et al.

2002; Abbass et al. 2006; Rattan et al. 2005; Solis et al., 2005; Herpin et al., 2007).

Cette diminution est expliquée par un lessivage par les eaux d'irrigation des calcaires actifs

qui sont responsables de l'alcalinité du sol (Soliset al. 2005). Les eaux usées, à travers leur pouvoir

fertilisant, entraînent également une augmentation du taux de la MO et des éléments nutritifs du sol

(Rattan et al., 2005; Yadav et al., 2002). Toutefois, ces éléments nutritifs stimulent l'activité

microbiologique du sol (Magesan et al. 2000, Ramirez-Fuentes et al., 2002), ce qui favorise la

minéralisation de la MO entraînant du même coup la diminution de la CEC du sol (Solis et al.,

2005; Herpin et al., 2007). Magesan et al. (2000), signalent également que, suite à l'irrigation par

les EU, cette intensification de l'activité microbiologique du sol diminue la conductivité hydraulique

du sol du fait de la formation de biofilms bactériens qui colmatent la porosité du sol.

IV.9- Avantage et inconvénients de la fertigation par les eaux

usées

IV.9.1- Avantages

- Augmentation du rendement

- Amélioration de la qualité de production

- Diminution de la main d’œuvre nécessaire pour l’irrigation et la fertilisation.

- Amélioration de l’efficience de l’irrigation (diminution du volume d’eau utilisée)

- Amélioration de l’efficience d’utilisation des engrais par les cultures.

- Application précise des engrais au sol

- Correction d’une déficience en phosphore au cours du cycle de la culture ce qui n’était

pas possible en fertilisation traditionnelle.

- Préservation de la qualité des eaux souterraines en limitant le lessivage des sels et des

nitrates.


32

- Possibilité d’utiliser les terres marginales qui présentent une pente forte, une texture

grossière ou à forte porosité.

IV.9.2- Inconvénients

- Risques de Toxicité dans certains cas.

- Contamination de la nappe phréatique en cas d’excès des nutriments.

- Interaction entre les produits chimiques injectés et l’eau d’irrigation.

- Risque de corrosion.

- Consigne de sécurité.

- Investissement initial élevé.

- Problème si Mauvais fonctionnement de l’ensemble du système «IPI, 2004»


33

Conclusion

Les eaux usées traités sont une ressource de valeur qu’il faudrait exploiter

partout où cela est possible, en prenant les mesures nécessaires pour protéger la santé

publique. Leur réutilisation représente de nombreux avantages ; elle permet de

réduire la pollution du milieu naturel et d’accroitre la production agricole. Ce devrait

être, autant que possible, la méthode préférée d’évacuation des eaux usées et elle

devrait être intégrée à la planification de l’exploitation des ressources en eau.

D’après le travail et la recherche qu’on a effectuée il c’est avéré que la

réutilisation des eaux usées traitées en agriculture permet une augmentation très

importante des rendements agricoles.

La réutilisation de l’eau usée traitée permet aussi la Préservation de la qualité

des eaux souterraines et éviter l’épuisement de la nappe phréatique ainsi que la

possibilité de réutilisation des terres marginales qui présentent des caractéristiques

défavorables au développement des plantes.

L’agriculteur, de sa part doit prendre en considération la spécificité des eaux

usées, tenant compte de la concentration de cette eau en éléments nutritifs et en

effectuant des calculs pour évaluer les besoins nutritifs de la plante.


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