VALORISATION AGRICOLE DES APPORTS ORGANIQUES CONTENUS DANS LES DECHETS URBAINS

Dynamique de l’agriculture urbaine, un secteur en expansion dans les pays en développement

            Au cours des dix dernières années, l’intérêt des chercheurs et des décideurs politiques pour l’agriculture urbaine et périurbaine (AUP) s’est fortement accru (Moustier et Fall, 2004). On tend à une meilleure reconnaissance de l’AUP et une meilleure prise en considération dans les plans de développement des villes. Cette situation s’explique en partie par un phénomène de croissance urbaine rapide. Les zones urbaines sont particulièrement concernées. Selon Koc et al (2000) au XXe siècle, la croissance urbaine a atteint des niveaux sans précédent dans la plupart des régions du monde. En quatre décennies seulement, la population urbaine des pays industrialisés a doublé, passant de 448 millions d’habitants en 1950 à 875 millions en 1990. Pendant la même période, la population urbaine des PED a plus que quintuplé, passant de 280 millions d’habitants à 1,6 milliards. Les projections des Nations unies citées par Griffon (2003) montrent que la population urbaine qui représente 30% de la population totale aujourd’hui, en représenterait 55% dans trente ans. Cette urbanisation croissante nécessite une augmentation rapide des besoins alimentaires. La production agricole devra doubler selon Mougeot et Moustier (2004a)voire quintupler dans les cinquante années à venir selon Griffon (2003). La demande urbaine apparaît comme un moteur potentiel pour le développement agricole. « L’appel massif et continûment croissant de la demande alimentaire doit normalement entraîner la production régulière de surplus et faire sortir l’agriculture de la production routinière pour la seule autosuffisance alimentaire familiale » (Griffon, 2003). Aussi l’offre est stimulée par la demande dans un rayon proche des villes. Cette influence s’exerce de façon décroissante avec la distance à la ville, d’autant plus que les coûts de transport sont élevés (Griffon, 2003). D’autre part, les études sur l’évolution des populations mondiales semblent s’accorder pour dire que l’urbanisation et l’augmentation de la pauvreté en milieu urbain vont de pair. Les données de la Banque mondiale (1990) illustrent ce propos, alors qu’en 1988, 25% des populations les plus pauvres vivaient en ville, elle estimait qu’en 2000, cette proportion aurait atteint 50% (Mougeot, 2000). Pour Griffon (2003), le phénomène est particulièrement vrai en Afrique où les villes « deviennent des lieux de concentration de populations à faible pouvoir d’achat ». Ainsi, la moitié des ménages des plus grandes villes des PED consacrerait 50 à 80% de leurs revenus pour l’achat de nourriture (PCC, 1990), cité par Mougeot (2000), plaçant la question de la sécurité alimentaire comme un enjeu majeur pour ces populations. Selon N’Diénor (2006), la situation précaire dans laquelle vit une part importante des urbains leur impose de produire sur place, à proximité des villes. Le renforcement des liens de l’agriculture urbaine et périurbaine avec la ville permettant de bénéficier du faible coût d’acheminement des produits et des ressources potentielles que peuvent constituer les déchets urbains. Mais c’est surtout en devenant eux-mêmes des producteurs urbains que les populations pauvres bénéficient d’un accès non commercial aux denrées alimentaires. D’ailleurs, Mougeot (1995) rapporte que dans les villes des PED, de plus en plus de gens essaient de cultiver une partie des aliments dont ils ont besoin, même en quantité minime. On constate en effet l’importance du développement de l’AUP. A l’échelle mondiale, environ 200 millions de citadins sont devenus des agriculteurs urbains et pourraient passer à 400 millions pendant que l’AUP constitue une source de nourriture et de revenu pour plus de 700 millions de personnes (Mougeot, 2000). D’après une évaluation à l’horizon 2005 de Smit (1996), cité par Mougeot (2000), la production alimentaire urbaine continuerait d’accroître la part qu’elle représente dans la production alimentaire mondiale, en passant de 15% en 1993 à 25-30% en 2005. Il apparaît nécessaire ici d’éclaircir ce qu’est l’AUP.

Fonctions de l’AUP

                    L’agriculture urbaine est reconnue comme ayant un rôle primordial dans l’approvisionnement des villes, l’emploi et la gestion de l’environnement urbain (PNUD, 1996), cité par Mougeot et Moustier, 2004 ; Koc, 2000). Il paraît difficile d’imaginer une ville autosuffisante en produits alimentaires, certaines productions comme les céréales restent plus efficaces en zone rurale. Cependant la pratique de l’agriculture en ville contribue fortement à la sécurité alimentaire au sein des villes (Mougeot, 2000). Pour les agriculteurs urbains pauvres, cette activité équilibre la diète alimentaire de la famille par l’autoconsommation d’une partie des récoltes. La vente des excédents constitue un revenu d’appoint non négligeable. Privilégiant les réseaux d’approvisionnement non structurés, ils donnent accès aux populations pauvres non productrices aux denrées alimentaires à moindre prix. Mais l’AUP n’est pas exclusivement une agriculture de subsistance, de plus en plus de famille se lancent dans l’agriculture et des exploitations à visées plus commerciales en tirent leur revenu. Les villes des PED rencontrent des difficultés à absorber la croissance démographique et les opportunités d’emploi sont faibles. A Port-au-Prince en Haïti, les emplois réguliers sont rares : moins d’une personne sur cinq en âge de travailler touche un salaire (Mougeot, 2006). Bien qu’assimilé au secteur informel, le secteur agricole en milieu urbain dans ses activités productives et connexes génère un nombre d’emplois considérable et donc une source de revenus pour les urbains. Par ailleurs, l’AUP est perçue comme un moyen de mieux gérer l’environnement et le paysage urbain. Elle y contribue par l’occupation de terrains qui font office de coupures vertes dans le tissu urbain et en participant ainsi à l’aménagement des espaces verts (Doucouré et Fleury, 2004). Mais plus encore c’est le rôle que joue l’AUP dans la gestion des déchets urbains qui lui confère un rôle environnemental. Elle permet une utilisation productive des déchets urbains solides et liquides comme intrants pour la production agricole.

Déchets urbains en augmentation posent des problèmes de gestion urbaine

                  L’accroissement de la population urbaine, qui s’opère notamment dans les PED, entraîne en conséquence une augmentation des déchets solides et liquides. Des travaux comme ceux de Mougeot et Moustier (2004) soulignent que, d’ici 2030, la production de déchets et d’effluents quadruplera dans les villes. La gestion de ces déchets apparaît alors comme un enjeu majeur pour le développement des villes des PED, notamment en Afrique. En effet, le nombre croissant d’habitants et l’extension souvent inorganisée du territoire urbain rendent la gestion des déchets complexe et onéreuse (Pierrat, 2006). L’enlèvement des déchets par rapport à la quantité produite est très insuffisant, il atteignait un taux6 de 10% à Dar EsSalaam (2001), 47% à Bamako (2002) et 60% à Abidjan (1995) cités par (Pierrat, 2006). De plus, le changement des modes de consommation des urbains entraîne une diversification des déchets produits qu’il est alors, plus complexe à traiter. Ainsi, les politiques doivent concevoir l’assainissement des villes de façon globale, en construisant la filière « déchet » : collecte, transport, traitement. Ce dernier implique de maximiser la valorisation des déchets par différents procédés (recyclage, compostage, lagunage,…), et vise à limiter le traitement d’élimination des refus à la mise en décharge des déchets ultimes. L’articulation de la gestion des déchets à l’agriculture urbaine et périurbaine concerne les déchets riches en matières organiques et minéraux. Nous nous intéressons particulièrement ici, aux déchets solides ménagers, bien que la gestion des effluents représente un enjeu tout aussi important au niveau environnemental et au niveau de la santé publique. En 2030, trois milliards de personnes ne disposeront pas d’équipements d’évacuation des eaux usées (Mougeot et Moustier, 2004). Alors que les travaux de Sanio et al.(1998) cités par farinet et Niang (2004), montrent que l’irrigation des sols par des eaux usées contenant en poids sec 8 tonnes de matières organiques par are permet d’économiser les trois quarts des besoins en engrais la première année, et la totalité des engrais chimiques la troisième année.

Origines des ferralsols

                  La formation des sols ferrallitiques semble être régit par quelques facteurs à savoir : les roches mères, le relief, le temps, le climat et les organismes vivants. Les sols ferrallitiques, caractérisés surtout par leurs richesses en kaolinites et halloysites avec une proportion plus ou moins limitée de sesquioxydes métalliques variés (oxydes et hydroxydes de fer et hydroxydes d’aluminium), résultent de l’élimination incomplète de la silice des minéraux primaires altérables. (Segalen, 1995). Selon Segalen, (1956) « la ferrallitisation est un ensemble de transformations que subit une roche déterminée sous l’action d’une pluie abondante, chaude, s’écoulant régulièrement et contenant en solution de l’oxygène et du gaz carbonique ». Suite à un certain mécanisme d’altération des minéraux constitutifs des roches, différents types d’élément sont susceptibles d’être libérés pour enrichir les sols ferrallitiques. Ces principaux mécanismes sont surtout ceux liés à l’eau et à l’oxygène tels que la dissolution, l’hydrolyse, l’oxydation. Ces altérations s’effectuent particulièrement en milieu acide c’est-à-dire en présence de H+. La majorité des roches-mères comme les roches plutoniques, métamorphiques (granitogneiss) contiennent des feldspaths et du quartz riches en Si et Al fournissant l’acide silicique et l’aluminium nécessaire à la formation des minéraux argileux tout spécialement la kaolinite. La présence des minéraux ferromagnésiens assure l’approvisionnement du milieu en fer. Les roches volcaniques basiques ou neutres conduisent à des sols ferrallitiques plus riches en hydroxydes d’aluminium et sesquioxydes de fer. Ainsi, la présence simultanée d’aluminium et de silicium dans les roches-mères favorise donc la formation des sols ferrallitiques qui nécessite un temps considérable.(Boyer, 1982b). Les organismes vivants influent également sur l’altération des roches-mères dans le cadre de la formation des sols ferrallitiques. L’eau, chargée en ion H+ provenant des gaz carboniques de l’atmosphère et du sol, ainsi que les substances organiques en suspension ou à l’état dissous contenu dans la solution du sol contribuent à l’attaque des minéraux. Le développement végétal et faunistique dans le sol facilite et accélère aussi l’altération et permettent en même temps de fixer le sol. Des produits de la décomposition des organes aériens, des racines des végétaux, en s’accumulant à la partie supérieure du sol, participent à la formation des horizons A. Les faunes du sol, telle que les termites, les fourmis et les vers, agissent surtout sur la répartition des constituants des sols et sur la différenciation pédologique. En effet, en ramenant la terre fine de la profondeur (jusqu’à 10-12m) à la surface, ils modifient le mètre supérieur du sol. Les vers ingèrent les matières minérales et organiques de la partie supérieure des profils et restituent dans et sur le sol après avoir profondément transformées sous forme de turricules. Ils participent également à la fourniture de l’acide carbonique et à l’humification. Ces actions sont d’autant plus grandes que le nombre d’individus est plus important (Segalen, 1995). Les ferralsols des collines « tanety », notamment sur les hautes terres malgaches, sont développés soit sur socle cristallin, soit sur substrats fluviolacustres (Raunet, 1997; Rollin, 1994), (cités par Rabeharisoa (2004). Ces sols sont l’aboutissement de l’altération ferrallitique (Raunet, 2004 communication personnelle, cité par Rabeharisoa, 2004).

Caractéristiques des composés humiques du sol

                  Les composés humiques se présentent comme des ensembles ou « amas moléculaires », de structure chimique très complexe résultant de la condensation de divers composés s’associant au cours de l’humification. Vu leur diversité, il est difficile d’établir une structure unique. Divers schémas hypothétiques, susceptible d’expliquer leurs propriétés, ont été proposés :
– une masse centrale formée de très nombreux composés condensés, probablement de nature aromatique où l’azote serait sous les formes cyclique et aminée ;
– des chaines latérales polypeptidiques « accrochées » à la périphérie de la masse précédente.
L’importance relative des deux ensembles varierait des acides fulviques aux acides humiques. La complexité de la masse centrale augmenterait avec le degré d’évolution des substances humiques. L’humus a des caractéristiques principales suivantes :
– le caractère colloïdal, au dessus d’une certaine taille, les amas ne peuvent plus traverser les membranes filtrantes,
– la résistance à la minéralisation, le noyau est d’autant plus difficilement dégradable qu’il est polycondensé ;
– l’existence et l’importance de la capacité d’échange due aux groupements  COOH et –OH ionisables présents en grand nombre sur les chaines latérales.
– l’évolution possible des acides fulviques en acides humiques et l’obtention par hydrolyse d’acides fulviques à partir des acides humiques.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PARTIE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE 1 : UNE AGRICULTURE URBAINE ET PERIURBAINE FORTEMENT PRESENTE A ANTANANARIVO
1.1. Développement de l’agriculture urbaine et périurbaine dans les pays en développement: enjeu et contexte
1.1.1. Dynamique de l’agriculture urbaine, un secteur en expansion dans les pays en développement
1.1.2. Définition de l’agriculture urbaine et périurbaine
1.1.3. Fonctions de l’AUP
1.1.4. Caractéristique de l’AUP : la prédominance des filières maraîchères
1.2. Développement de l’AUP et pression foncière croissante engendrent des problèmes de fertilité des sols
1.2.1. Question de la fertilité des sols dans les filières maraîchères
1.2.2. Effet de la pression foncière sur la qualité des sols
1.3. Valorisation agricole des déchets urbains : une solution, une ressource ?
1.3.1. Déchets urbains en augmentation posent des problèmes de gestion urbaine
1.3.2. Notion de déchet : une ressource plutôt qu’une nuisance
1.3.3. Exemples de valorisation agricole des déchets : avantages et risques liés à cette pratique
1.4. Cas d’Antananarivo : quelle articulation de l’agriculture urbaine et de la gestion des déchets ?
1.4.1. Agriculture urbaine et périurbaine à Antananarivo
1.4.2. Contraintes de la pratique de l’agriculture à Antananarivo
CHAPITRE 2 : FERRALSOLS : SOLS DES « TANETY » AUX PROPRIETES PARTICULIERES
2.1. Origines des ferralsols
2.2. Caractéristiques des ferralsols
2.3. Matières organiques des ferralsols
2.4. Répartition et teneur en matière organiques des ferralsols
2.5. Minéralisation de l’humus
2.6. Influence des matières organiques sur les propriétés physico chimiques des ferralsols
2.7. Contraintes physiques, chimiques et biologiques pour la mise en culture des ferralsols
2.7.1. Contraintes physiques pour la mise en culture des ferralsols
2.7.2. Contraintes chimiques et biologiques
3.1. Définition de matière organique
3.2. Principaux constituants des apports organiques exogènes
3.3. Caractéristiques des composés humiques du sol
3.4. Décomposition des apports organiques
3.4.1. Dégradation des substrats carbonés
3.4.2. Dégradation des produits azotés
3.5. Facteurs affectant la décomposition des matières organiques
3.5.1. Biomasse microbienne
3.5.2. Activité de population microbienne
3.5.3. Facteurs influençant l’activité microbienne
3.6. Valeur agronomique d’un intrant organique : définition et évaluation
PARTIE 2 DIVERSITE DES PRATIQUES PAYSANNES D’USAGE DES MATIERES ORGANIQUES DANS LES SYSTEMES DE CULTURE EN AGRICULTURE URBAINE 
1.1. Introduction
1.2. Méthodologies des enquêtes
1.2.1.. Choix des sites d’enquête et choix des paysans
1.2.2. Enquête individuelle et thèmes abordés
1.3 Résultats et discussions
1.3.1. Fertilité du sol vue par les paysans: caractéristiques, critères d’évaluation et construction
1.3.2. Pratiques paysannes d’usage des matières organiques
1.4. Conclusions
CHAPITRE 2. Caractérisation des matières organiques utilisées ou disponibles à Antananarivo
2.1 Introduction
2.2 Méthodes de caractérisation
2.3. Résultats
2.3.1. Propriétés chimiques
2.3.2 Test de minéralisation de la matière organique
2.3.3. Estimation de la valeur agronomique
2.4. Discussion
2.4.1. Cinétiques de minéralisation de carbone
2.4.2. Cinétiques de minéralisation d’azote
2.5. Conclusion
CHAPITRE 3 : Dynamique de trois matieres organiques : fumier, compost et terreau dans un ferralsol. effet des quantites apportees en relation avec la qualite des matieres organiques
3.1. Introduction
3.2. Matériels et méthodes
3.2.1. Sol incubé
3.2.2. Résidus organiques testés
3.2.3. Protocole d’incubation
3.2.4. Mesures réalisées
3.2.5. Analyses statistiques des données
3.3. Résultats
3.3.1. Minéralisation du carbone organique
3.3.2. Minéralisation de l’azote organique
3.3.3. Biomasse microbienne
3.4. Discussion
3.4.1. Minéralisation du carbone organique
3.4.2. Minéralisation de l’azote organique
3.5. Conclusion
PARTIE 3 : EFFET DE L’APPORT DE MATIERES ORGANIQUES SUR LES SERVICES ECOSYSTEMIQUES LIES A LA PRODUCTION VEGETALE ET A LA QUALITE DES SOLS DE « TANETY » MIS EN CULTURE
CHAPITRE 1 : PRODUCTION VEGETALE SUR UN « TANETY » MIS EN CULTURE AVEC APPORT D’INTRANTS ORGANIQUES
1.1. Introduction
1.2 Matériels et méthodes
1.2.1. Site d’étude
1.2.2. Substrats organiques testés
1.2.3. Facteurs testés
1.2.4. Dispositif expérimental
1.2.5. Conduite de l’expérimentation au champ
1.2.6. Paramètres mesurés sur la production végétale
1.3 Résultats
1.3.1. Croissance en hauteur de maïs
1.3.2. Rendements en biomasse aérienne et en maïs grains sur les trois années
1.3.3. Composantes du rendement de l’année 3
1.4. Discussion
1.4.1. Analyses des composantes du rendement
1.4.2. Effet de la variabilité inter annuelle sur le rendement et la croissance
1.4.3. Fertilisation minérale, rendement et croissance
1.4.4. Effet de la qualité des matières organiques sur la croissance et le rendement
1.4.5. Effet de la quantité apportée sur la croissance et le rendement
1.5. Conclusion
CHAPITRE 2 : EFFET DES INTRANTS ORGANIQUES SUR LES PROPRIETES DES SOLS DE « TANETY » MIS EN CULTURE
2.1. Introduction
2.2. Matériels et méthodes
2.2.1. Rappel sur l’expérimentation
2.2.2. Prélèvements des sols
2.2.3. Analyses des sols
2.2.4. Analyses statistiques des données
2.3. Résultats
2.3.1. Evolution du carbone des sols après 3 ans d’apport organique
2.3.2. Evolution des teneurs en N total des sols après 3 ans d’apport organique
2.3.3. Evolution du P assimilable des sols après 3 ans de mise en culture et d’apport organique
2.4. Discussions
2.4.1. Effet des apports organiques après 3 ans de mise en culture des sols de « tanety »
2.5 Conclusion
PARTIE 4 : CONCLUSION GENERALE
1. Retour aux hypothèses, limites de notre étude et perspectives
1.1. Hypothèse 1 : Dans l’agriculture urbaine, il y a une disponibilité des ressources organiques et une diversité des qualités organiques
1.2. Hypothèse 2 : Les qualités des matières organiques exogènes influent sur la dynamique de minéralisation de carbone et d’azote des ferralsols
1.3. Hypothèse 3 : Les services écosystémiques des sols de « tanety », la production végétale et les propriétés des sols, dépendent non seulement des apports organiques mais également des caractéristiques analytiques de ces apports
2. Limites de notre étude et perspectives
2.1. Limites et perspectives sur les travaux d’enquêtes
1.2.2. Limites et perspectives sur les travaux d’incubations
2.3. Limites et perspectives sur les expérimentations aux champs
ANNEXES

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