Cirad

Frédéric FEDER

 

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Thème de recherche

L’objectif principal de mes travaux de recherche est de quantifier et limiter les risques de pollution des sols et des eaux suite à la valorisation de matières organiques (lisiers, composts, boues de STEP, etc.) en agriculture.

L’approche retenue est multi-échelle et consiste :

(i) au laboratoire, en colonnes de sol, à suivre en continu et en conditions parfaitement contrôlées, les flux d'eau et de solutés après des apports de déchets organiques ;

(ii) à l’échelle de la parcelle expérimentale, à étudier le comportement spécifique des polluants dans les sols et leurs interactions au sein des grands cycles biogéochimiques ;

(iii) à l’échelle régionale, à caractériser, cartographier et hiérarchiser les propriétés des sols qui influencent le transfert des éléments potentiellement polluants pour les sols et vers les nappes phréatiques.

Sélection de publications significatives de Frédéric FEDER 

Depuis 2011 à Dakar, Sénégal

Éléments contextuels

En 2025 en Afrique subsaharienne, près de la moitié de la population vivra dans de grandes villes (Cohen, 2004 ; United Nations, 2006). Dans ces contextes urbains et périurbains, le développement des agricultures répond prioritairement à des besoins de sécurité alimentaire et de diversification des ressources alimentaires tout en étant créatrices d'emplois et de richesse (Ellis et Sumberg, 1998 ; De Bon et al., 2010). Pour intensifier ces productions dans un contexte d'enchérissement des engrais minéraux, le recours aux matières organiques d'origine agricole (composts, fumiers, etc.), agro-industrielle (déchets d'abattoirs, etc.) ou urbaine (boues de station d'épuration, déchets ménagers, etc.) est fréquent mais leur utilisation est difficile à raisonner (Cofie et al., 2006 ; N'Dienor, 2006). En effet, la valorisation optimale en agriculture de ces intrants organiques sera toujours très dépendante de la connaissance de leurs compositions, de leurs propriétés et du système sol-plante au sein duquel ils sont valorisés. Si les pratiques d'utilisation des matières organiques s'accentuent sans être correctement maitrisées, ces systèmes périurbains intensifiés peuvent engendrer :
 des risques sanitaires essentiellement sur les cultures maraichères, à très court terme lors de la consommation des produits (thématique à développer en collaboration) ;
 des risques de pollution des sols et des ressources en eau, à court et à long terme qui sont très dépendants du milieu (sol, sous-sol) et des produits organiques apportés.

Hypothèses et questions de recherche

L'accroissement en quantité et en fréquence des apports de matières organiques nécessite d'améliorer les connaissances sur leurs transformations et leurs impacts à moyen et long terme dans ce contexte spécifique de sols tropicaux périurbains. En effet, la minéralisation des matières organiques induit des modifications majeures des conditions physiques, chimiques et biologiques du système sol-plante. Ces apports de matières organiques sont potentiellement source de risques (éléments polluants majeurs et traces, microbiologiques) ; ils peuvent également modifier la spéciation et le comportement des éléments polluants déjà présents. Pour évaluer les impacts à long terme, la dynamique des matières organiques doit être étudiée conjointement de celles des éléments potentiellement polluants (N, P, K, ETM, etc.).

Objectifs et méthodologies

Le premier objectif a consisté à identifier les situations agropédologiques à risques et les pollutions associées. Pour cela, nous nous sommes appuié sur la bibliographie, les travaux réalisés dans le cadre du projet Isard sur Dakar et l'expertise locale. Nous avons été amenés à compléter ces informations par des analyses complémentaires ponctuelles. Le second objectif est de reproduire en conditions contrôlées de laboratoire ces systèmes et de coupler différentes échelles d'étude. En batch, les propriétés des matières organiques apportées aux sols sont appréhendées en mettant en jeu des techniques de fractionnement biochimique et de caractérisation spectroscopique. Les concentrations en polluants, tels les ETM, ainsi que leur spéciation sont mesurées au sein des différents compartiments. Pour compléter ces approches « structurales », une approche plus « fonctionnelle » est réalisée avec des techniques polarographiques ou le DGT (Diffusive Gradient in Thin films). Parallèlement à ces approches en conditions statiques, nous suivons, en conditions dynamiques de flux d'eau, la minéralisation des matières organiques et la description de la spéciation des ETM par des expérimentations à l'échelle de colonnes de sol. Le troisième objectif est de disposer d'une banque de données suffisantes sur la réactivité du système pour alimenter les modèles de simulation biogéochimiques afin d'évaluer des impacts à long terme. 

Projets associés  

De 2001 à 2011 à l'île de la Réunion (océan Indien)

Au cours de cette période, l'essentiel de mes travaux scientifiques se sont déroulé sur l'île de la Réunion. Cette île volcanique et tropicale est jeune, son relief est marqué et sur une faible superficie, nous observons une très forte diversité des sols (Andosols, Podzols, Nitisols, Alisols, Phaeozems, Umbrisols, Vertisols, etc.), du climat (précipitations moyennes annuelles variant de 500 à 10 000 mm) et des cultures (canne à sucre, cultures maraîchères, etc.). La valorisation en agriculture des déchets organiques d'origine agricole (lisiers, fumiers, compost...), agro-industriel (vinasses des distilleries de rhum) ou urbaine (boues de STEP) représente un enjeu majeur, essentiellement environnemental, mais aussi socio-économique. En effet, la forte augmentation de la population dans les vingt prochaines années tend à favoriser l’urbanisation au détriment des territoires agricoles.

Domaine de compétence et expertise

Activités d’enseignement et de formation

Cours de science du sol en année 1 et 2 des masters GEDAH (« Gestion durable des agro-écosystèmes horticoles », coordinateur Karamoko Diarra), AFECA (« Agroforesterie, Ecologie Et Adaptation », coordinateur Léonard Elie AKPO) et BIOVEM (« Biotechnologies Végétales et Microbiennes », coordonnateur Ibrahima NDOYE) de l'UCAD (université Cheick Anta Diop de Dakar).

Encadrements et participations à des comités de pilotage de thèses (R. Hodomihou, S. Legros, N. Payet, N. Pautremat, T. Randrianantoandro...).

Accueil et encadrement de stagiaires et de VCAT : écoles d'ingénieur en agronomie, master recherche « transfert sol aquifère » (Avignon), DEA « science du sol », DESS « études d'impacts environnementaux », IUP « environnement, technologies et société », etc.

Montage et participation aux projets 

 Liste des publications Cirad de Frédéric FEDER

Discipline et activités

Affectation

Frédéric FEDER
CIRAD, UPR « recyclage et risque »
accueilli au LMI IE SOL
Campus de Bel-Air, B.P. 1386
CP 18524 Dakar - SENEGAL

Tél/Mail

Références bibliographiques citées

Cofie, O., Bradford, A.A, Dreschel, P. (2006) Recycling of urban organic wastes for urban agriculture. In: Veenhuizen R. van (Ed.), Cities farming for the future, Urban agriculture for sustainable cities, RUAF Foundation, IDRC and IIRR, p. 209-242.

Cohen, B. (2004) Urban Growth in Developing Countries: A Review of Current Trends and a Caution Regarding Existing Forecasts. World Dev., 32, 1, 23-51. http://dx.doi.org/10.1016/j.worlddev.2003.04.008

De Bon, H., Parrot, L. and Moustier, P. (2010) Sustainable urban agriculture in developing countries. A review. Agron. Sust. Dev., 30:21-32.

Ellis, F., Sumberg, J. (1998) Food production, urban areas and policy responses. World Dev., 26, 213-225. http://dx.doi.org/10.1016/S0305-750X(97)10042-0

N'Dienor, M. (2006) Fertilité et gestion de la fertilisation dans les systèmes maraîchers des pays en développement : intérêts et limites de la valorisation agricole des déchets urbains dans ces systèmes, cas de l'agglomération d'Antananarivo. Thèse de doctorat, INA Paris-Grignon, Paris, France.

United Nations UN (2006) World Urbanization Prospects - The 2005 Revision, United Nations Population Division, Department of Economic and Social Affairs, New York.

 

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