Soutenance mémoire
L’agriculture, source diffuse de pollution
Dans les années à venir, la production agricole devra reprendre à un double défi, des besoins croissants de la population mondiale (tout en dégradant l’environnement et les ressources naturelles), en effet, selon les prévisions des Nations Unies, la population mondiale actuellement d’environ 6.3 milliards d’individus atteindra prés de 08milliards d’individus en 2030 (FAO 2003).
La production agricole devra alors être significativement plus élevée. Les surfaces agricoles ayant atteint leur limite dans de nombreux pays, cette augmentation ne pourra se faire que par une augmentation des rendements. Cette augmentation du rendement ne peut se faire que par l’amélioration variétale et les techniques culturales associées, dont la fertilisation. En effet les engrais apportent aux végétaux cultivés les nutriments nécessaires à leur croissance. Les trois principaux sont: l’Azote (N), le Phosphore (P) et le potassium (K).
Les trois éléments que sont l’Hydrogène, le Carbone et l’Oxygène, nécessaires à l’activité de photosynthèse sont apportés par l’air et l’eau. Enfin, le Fer, le Soufre ou encore le Calcium sont puisés directement dans la terre. Les produits azotés (nitrates) et les phosphates provoquent des déséquilibres dans les milieux qui reçoivent les eaux de ruissellement ou d’infiltration issues de l’agriculture. Ce sont des éléments qui nourrissent par excès des algues bien souvent indésirables qui prennent la place de toute autre forme de vie à cause de leur surdéveloppement. C’est une cause d’eutrophisation.
L’accumulation de tous ces éléments dans les cours d’eau peut avoir un impact important sur le milieu marin, à l’endroit même où se déversent des fleuves, ou bien par le retour des nappes souterraines qui forment des sources sous-marines ou proches du bord de mer. (Ramade,1995). La contamination des eaux superficielles et profondes par les nitrates est due principalement à l’agriculture. Ces substances ont une toxicité aigue et chronique élevée pour l’homme et les animaux. Elles sont transformées en nitrites connus pour leur effet cancérigène puissant chez l’homme. Une fois la nappe phréatique contaminée par ces toxiques, il est difficile, voire pratiquement impossible de la décontaminer. La pollution causée par les phosphates des engrais a des conséquences néfastes, sur l’eutrophisation et la proléfération d’algues et de végétation aquatiques au niveau des eaux stagnantes ou de réservoirs de retenue, ce qui est à l’origine de nombreux problèmes notamment de goûts et d’odeurs des eaux. (Strosser et al., 2009). D’un autre coté, les engrais ont un effet néfaste sur l’environnement en contaminant l’air par émissions des gaz tel que l’ammoniac, et peuvent pollués les eaux et les nappes phréatiques. L’impact des polluants de l’eau sur l’environnement dépend de la quantité rejetée et de leurs caractéristiques physico-chimiques. On différencie les sources de pollution ponctuelles des sources diffuses. Alors que les premières sont des sources fixes et généralement d’émissions polluantes importantes, les sources diffuses se caractérisent par des apports de substances émises par des sources mobiles, des sources couvrant de larges étendues ou un grand nombre de sources de pollution d’émission faible. Par exemple, les rejets d’eaux usées par des complexes industriels sont des sources ponctuelles d’azote, alors que l’agriculture est une source diffuse de pollution d’azote et de pesticides. Les pollutions par des sources ponctuelles sont souvent plus faciles à traiter (en installant par exemple un filtre au niveau du tuyau par lequel les produits polluants sont rejetés dans le milieu naturel), alors que les émissions polluantes provenant de sources diffuses sont difficiles à recenser, à mesurer et donc à contrôler. (Khaldi et al, 2009).
L’agriculture, principale source d’azote dans l’eau
L’azote dans l’eau sous forme de nitrates est un polluant car il favorise l’eutrophisation et peut affecter la santé humaine. Il existe des valeurs limites de concentration en nitrates admissibles dans l’eau potable. Sa valeur recommandée par l’Organisation Mondiale de la Santé est de 50 mg/litre. (Souiki, 2008) La contamination de l’eau par les nitrates est un des principaux problèmes liés aux activités agricoles. Cela s’explique entre autre par le fait que les nitrates sont très solubles, et migrent facilement à travers les sols vers la nappe. Il est pourtant difficile de faire le lien entre l’apport en azote et la pollution de l’eau. Le lessivage des nitrates dépend aussi de facteurs géologiques, climatiques et biologiques. Il est favorisé dans des aquifères de roche poreuse et sous un climat humide. Les nitrates peuvent cependant être dénitrifiés par des microbes. Malgré ces phénomènes, un fort excès d’application de fertilisants se traduit toujours par une augmentation de nitrates dans l’eau. (Souiki et al, 2010) Les nitrates et l’ammonium sont les formes d’azote les plus présentes dans les rivières, les nitrates à eux seuls représentant plus de 80% de l’azote total. Les eaux usées industrielles contiennent également de l’azote, notamment les eaux rejetées par les fabricants d’engrais ou d’explosifs, les industries de traitements des métaux et les industries agro-alimentaires. (Souiki et al, 2010).
Les rejets domestiques, principale source de phosphore
Le phosphore, élément limitant de la croissance des plantes, est le principal facteur de l’eutrophisation et de la détérioration de la qualité des eaux. De très faibles teneurs en phosphore (quelques dizaines de mg/l) peuvent constituer un polluant dangereux. Ainsi, d’après la classification de l’eau de surface par l’ECE (Commission Economique pour l’Europe des Nations-Unies), l’eau est considérée comme moyennement eutrophisée à partir de 25 mg/l. Le phosphore est analysé comme phosphate soluble et comme phosphore total. Il évolue rapidement vers des formes peu solubles comme les apatites. Une partie considérable du phosphore est adsorbée aux particules et à la matière en suspension. De ce fait, le sol joue un rôle de réservoir à phosphore et limite l’impact d’apports excédentaires. (Alpha et al., 2009). Le phosphore est apporté par l’agriculture sous forme d’effluents d’élevage et d’engrais minéraux (Phosphates Calciques ou Ammoniques). L’usage de phosphore dans l’agriculture, lié à l’utilisation d’engrais, contribue ainsi à la pollution des eaux superficielles. (Alpha et al., 2009). La majeure partie des réductions de rejets de phosphore observée ces dernières années sont à mettre au bénéfice des actions importantes de traitement des eaux usées domestiques et de réduction des rejets du secteur industriel. Le secteur agricole, quant à lui, n’est qu’au début d’une politique rigoureuse de contrôle de ses rejets phosphoriques, avec par exemple des actions d’amélioration de stockage des éjections animales et la mise en place de pratiques et itinéraires culturaux plus soucieux de l’environnement(Alpha et al., 2009)..
La situation mondiale des engrais
Consommation
La consommation mondiale d’engrais a augmenté de 1997/98 à 1999/2000, elle a diminué en 2000/01 d’environ 3℅ et, depuis, s’est accrue d’environ 3℅ . De 2002/03 à 2003/04, la consommation d’engrais a diminué dans les pays développés (environ moins 12℅) et a augmenté dans les pays en développement de 7,8℅. Par rapport à 2002/03, la consommation d’azote a augmenté de 1,4 pour cent, celle de phosphate a augmenté de 0,5℅ et celle de potasse de 10,3 ℅. (FAO, 2005) .
La demande régionale et mondiale d’engrais pour les trois principaux éléments nutritifs à jusqu’à 2009/10 . La demande devrait augmenter dans toutes les régions du monde sauf en Europe de l’Ouest, qui devrait montrer un léger recul pour chacun des trois éléments. Il est prévu que la demande mondiale d’engrais azotés augmentera de 1℅ par an jusqu’en 2010/11, soit une augmentation globale de 4,8 millions de tonnes. Le taux de croissance annuel de la demande mondiale d’engrais phosphatés est estimé à environ 1,6 ℅ jusqu’en 2010/11, soit une augmentation de 3,1 millions de tonnes par rapport à 2005/06. La demande mondiale d’engrais potassiques devrait se développer à un taux moyen annuel d’environ 1,8℅, équivalent à une augmentation de 2,5 millions de tonnes.
L’utilisation des engrais en Algérie
Compte tenu du manque de bases de données et/ou de publications se rapportant à la fertilisation d’une manière générale et à l’utilisation des engrais par culture en particulier, il n’a pas été possible d’accéder à certaines informations. L’utilisation des engrais par l’agriculture n’est pas connue exactement, sauf pour les agriculteurs chargés du programme d’intensification des céréales et pour les agriculteurs cultivant la pomme de terre. (FAO, 2005) .
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre 1 : Généralité
Introduction
1. L’agriculture, source diffuse de pollution
1.1 L’agriculture, principale source d’azote dans l’eau
1.2 Les rejets domestiques, principale source de phosphore
2. La situation mondiale des engrais
2.1 Consommation
2.2 L’utilisation des engrais en Algérie
2.2.1 CÉRÉALES
2.3 La consommation des engrais en Algérie
3. Action des éléments minéraux sur les plantes
3.1 Les maladies de carence
3.1.1. La carences absolues
3.1.2. La carence induites ou carences conditionnées
3.2 Les toxicités
Chapitre 2 : Partie physiologique et Biochimique
1. Introduction
1.2 Répartition géographique du blé dur et origine génétique
1.3 Le stress des céréales
• Définition
• Source de stress
– Le stress oxydatif
– Stress hydrique
• Influence du stress hydrique sur le rendement du blé dur
*Mécanisme d’adaptation des plantes au stress hydrique
– Adaptation phénologique
– Adaptation physiologique
• La capacité photosynthétique
• La teneur en chlorophylle
*Mécanisme d’adaptation biochimique en condition de stress
– Accumulation de la proline en condition de stress
– Rôles des sucres solubles
– Synthèse des protéines liées à la tolérance au stress
2. Matériel et Méthodes
*Matériel expérimental
– Origine
2.1 Caractéristiques morphologiques et culturals
• Condition techniques
• Productivité
2.2 Matériel chimique
Condition de Culture des graines
Traitement des graines
Mesure des paramètres germinatifs
Taux moyen de germination
Vitesse de germination
Nombre moyenne de racine
Langueur moyenne de racines
Mesure des paramètres biochimiques
Détermination de la teneur moyenne en eau
Détermination de la teneur moyenne en protéines
Détermination de la teneur moyenne en chlorophylle
Détermination des sucres solubles
Dosage de la proline
3. Résultats
Introduction
Effets des différents traitements NPK sur les paramètres physiologiques de la germination et la croissance
Effets sur les pourcentages de germination
Effets sur la vitesse de germination
Effets des différents traitements NPK sur le nombre moyen de racine
Effets des traitement NPK sur la longueur moyenne de racines
Effets des traitements NPK sur la longueur moyenne des tiges
Effets des traitements NPK sur les paramètres biochimiques de la germination
Effets sur la teneur moyenne en eau des racines
Effets des traitements NPK sur la teneur moyenne en eau des tiges de blé
Effets des différents traitements sur la teneur moyenne en protéines totales
Effet des différents traitements NPK sur la teneur moyenne en chlorophylle a et b des feuilles
Effet des différents traitements NPK sur la teneur moyenne en sucres totaux
Effet des différents traitement NPK sur la teneur moyenne en proline
3. Discussion
Chapitre 3 : Partie enzymatique
Introduction
1.2 Les prooxydants
– La β-oxydation
1.3 Les principales sources enzymatiques
1.4 Les antioxydants
• Définition
1.5 Les principaux systèmes non enzymatiques
– L’ascorbate ou vitamine C
– Le Glutathion…
1.5 Les principales enzymes antioxydantes
– Les superoxydes dismutases (SOD)
– Les catalases (CAT)
– Les enzymes du cycle Asada-Halliwell-Foyer
– Les peroxydases (POX)
1. Matériel et méthodes
2.1 Dosages Enzymatiques
• Préparation de l’extrait enzymatique
– Mesure de l’activité Ascorbate-peroxydases (APX)
– Quantification des mesures spectrophotométrique
– Dosage de l’activité Catalase (CAT)
– Dosage de l’activité Glutathion S-Transférase (GST)
2.2 Dosage non Enzymatique
– Dosage du taux de Glutathion (GSH)
– Dosage du taux de La Malondialdehyde (MDA)
2.3 Etude statistiques
3 Résultats
– L’effet des différents traitements NPK sur l’activité Ascorbate Peroxydase (APX)
– Effet des différents traitements NPK sur l’activité catalase (CAT)
– Effet des différents traitements NPK sur l’activité GST
Effet des différents traitements NPK sur le taux MDA
Effet des différents traitements NPK sur le taux de Glutathion (GSH)
4. Discussions
Conclusion
CONCLUSION
