Dynamique du nickel, chrome, cuivre et zinc : du processus de compostage à l'épandage des matières fertilisantes d'origine résiduaire (MAFOR) dans des agrosystèmes de Nouvelle-Calédonie

Dynamics of nickel, chromium, copper and zinc : from the composting process to the spreading of fertilizers of residual origin (MAFOR) in agrosystems in New Caledonia

• Auteur / Autrice : Perrine Klein
• Direction : Peggy Gunkel, Fréderic Feder
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
• Date : Soutenance le 21/06/2023
• Etablissement(s) : Nouvelle Calédonie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale du Pacifique (Faaa ; 2005-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Nouvelle-Calédonie. Institut Agronomique Calédonien - Institut de recherche pour le développement (France). Centre de Nouméa
• Jury : Président / Présidente : Laurence Denaix
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fréderic Feder, Laurence Denaix, Sabine Houot, Thierry Becquer, Jérôme Labanowski, Audrey Leopold, Farid Juillot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sabine Houot, Thierry Becquer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matières fertilisantes

Effets des métaux lourds

Sols

Géochimie de l'environnement

Écotoxicologie

Déchets organiques -- Recyclage

Nouvelle-Calédonie

Déchets organiques en agriculture

Mots clés libres

Compost

Eléments traces métalliques

Agrosystèmes

Pratiques culturales

Nouvelle-Calédonie

Compost

Metallic trace elements

Agrosystems

Cultivation practices

New Caledonia

Résumé

La valorisation des matières fertilisantes d’origine résiduaire (mafor) par un retour au sol est une pratique clé pour préserver les stocks de matière organique du sol tout en assurant une production agricole. En Nouvelle-Calédonie, les sols et les mafor peuvent contenir des concentrations élevées en éléments métalliques (EM), notamment nickel (Ni) et chrome (Cr). Le cuivre (Cu) et le zinc (Zn) sont classiquement présents dans les mafor. Ce travail de thèse avait comme objectif de préciser l’origine et le devenir de Ni, Cr, Cu et Zn, depuis la production d’un compost issu de déchets verts et de boues de station d’épuration, jusqu’à sa valorisation en agriculture. Dans un premier temps, les résultats obtenus sur le compost ont montré le caractère géogène de Cr et Ni, par opposition à l’origine anthropique de Cu et Zn. Le processus de compostage a doublé le réservoir rapidement mobilisable de Cr. Dans un second temps, le suivi de l’épandage de compost sur deux sols contrastés a montré que les réservoirs mobilisables dépendent de l’EM considéré et du type de sol. Enfin, le devenir des EM disponibles et mobilisables a été étudié dans un verger avec différentes pratiques de fertilisationet de gestion du sol. Les pratiques agro-écologiques sont apparues comme un facteur de transfert des EM dans les orangers avec une assimilation facilitée (1) de Ni, Cu et Zn lors de la co-culture de légumineuse et (2) de Cr lors d’unpaillage. À court terme, l’apport de compost n’a pas engendré de transfert des EM dans les fruits. Il demeure toutefois nécessaire de poursuivre l’étude du devenir des EM pour la mise en place d’un cadre réglementaire local de valorisation des mafor.

Recycling waste-derived fertilizers (mafor) by returning them to the soil is a key practice for preserving soil organicmatter stocks while ensuring agricultural production. In New Caledonia, soils and mafor can contain high concentrationsof metallic elements (ME), notably nickel (Ni) and chromium (Cr). Copper (Cu) and zinc (Zn) are classically present inmafor. The aim of this thesis was to clarify the origin and behavior of Ni, Cr, Cu and Zn, from the production of compostfrom green waste and sewage sludge, to its use in agriculture. First, the results obtained on the compost showed thegeogenic nature of Cr and Ni, as opposed to the anthropogenic origin of Cu and Zn. The composting process doubled therapidly mobilizable Cr reservoir. Secondly, monitoring the application of compost on two contrasting soils showed thatmobilizable reservoirs depend on ME considered and soil type. Finally, the fate of available and mobilizable MEs wasstudied in an orchard with different fertilization and soil management practices. Agro-ecological practices appeared toimpact the transfer of MEs to orange trees, with facilitated uptake of (1) Ni, Cu and Zn when leguminous were cocultivated,and (2) Cr when straw was used. In the short term, the addition of compost has not resulted in any transfer of ME to the fruit. However, there is still a need for further research into the fate of MEs, with a view to establishing a local regulatory framework for the recovery of mafor.