Mobility, bioavailability and phytoxicity of lead and zinc in saline conditions : case study of rye-grass in a loomy-clay soil material and application to riskes of drainage water reuse for irrigation in arid areas
Mobilité, biodisponibilité et phytotoxicité du plomb et du zinc en conditions salines : cas du ray-grass dans une terre argilo-limoneuse et application aux risques de réutilisation des eaux de drainage pour l'irrigation dans le delta du Nil
Résumé
The wastewater re-use is a very world wide practice in the areas affected by shortages of water resources. For the majority of the countries of the arid and semi arid regions, water became the principal factor limiting their development. Egypt is one of the Mediterranean countries which is affected by shortages of water good quality resources. The re-use of this water for agricultural production is accompanied with salinization problems, which always develops because of the bad irrigation and drainage practices, especially with the irrigated agriculture in arid regions with high rates of evapotranspiration. The irrigation with wastewater is not only one source of dissolved salts but also of metallic trace elements (MTEs). The principal goal of this work was to study the effect of wastewater re-use with different salinity levels on the behaviour of metallic trace elements (MTEs) such as Zn and Pb in the presence or absence of plants. The combined effects of salinity and MTEs on the growth of rye-grass, and its production of biomass as been studied. Two experimental techniques were used : pot cultures with two different irrigation systems, with and without water excess, and hydroponic cultures to evaluate the effects of various salinity levels on the bioavailability, bioaccumulation, and phytotoxicity of Zn and Pb for the rye-grass. Salinity had a similar toxic effect on the growth of plants even if the sensitivity of plants is higher in hydroponic conditions. The bioavailability of Pb is limited compared with Zn which shows a higher transfer to the plants, with its higher translocation in the shoots and its phytotoxic effects on the growth of plants. However, the bioavailability of Pb is increased when the plant react actively to salinity stress. Thus, the bioavailability of MTEs can vary with the salinity. The bioaccumulation and the translocation of the MTEs in the shoots of the rye-grass increase when the plant reacts actively to a saline stress. The toxic effect of soil and irrigation water salinity on the growth of rye-grass and production of biomass can be affected by the MTEs according to the interaction between these two risk factors.
Pour la plupart des pays des régions arides et semi-arides, l'eau est devenue le facteur limitant principal de leur développement. l'Égypte est l'un des pays du bassin méditerranéen affecté par des pénuries de ressources en eau. C'est pourquoi la réutilisation agricole des eaux usées est largement répandue en Egypte. La réutilisation de ces eaux pour la production agricole s'accompagne, dans un certain nombre de cas, de phénomènes de dégradation des sols par la salinisation sensu stricto. Le problème de la salinisation des sols s'amplifie toujours en raison des mauvaises pratiques d'irrigation et de drainage, surtout avec l'agriculture irriguée dans des zones arides avec des taux élevés d'évapotranspiration. L'irrigation avec de l'eau de drainage ou des effluents d'eaux usées est non seulement une source de sels dissous mais également d'éléments traces métalliques (ETM). Le but principal de ce travail était d'étudier certains effets possibles de la réutilisation des eaux de qualité médiocre avec différents niveaux de salinité sur le comportement des ETM tels que le Zn et le Pb en présence ou en absence de plantes. Les effets combinés de la salinité et de la présence d'ETM sur la croissance du ray-grass, et sa production de biomasse ont pu être étudiés. Deux techniques expérimentales ont été utilisée : des cultures en pots avec deux systèmes différents d'irrigation, avec et sans excès d'eau, et des cultures hydroponiques pour évaluer les effets sur la biodisponibilité, la bioaccumulation et la phytotoxicité du Zn et Pb pour le ray-grass. La salinité a eu un effet toxique semblable sur la croissance des plantes avec une sensibilité plus élevée en conditions hydroponiques. La biodisponibilité du Pb est limitée comparée à celle du Zn qui montre un transfert plus élevé dans les plantes, à la fois par sa translocation aux parties aériennes et par ses effets phytotoxiques sur la croissance des plantes. Cependant, celle du Pb est accrue dans les conditions où la plante lutte activement contre le stress salin. Ainsi, la biodisponibilité des ETM peut varier avec la salinité. La bioaccumulation et la translocation des ETM dans les parties aériennes du ray-grass augmente quand la plante réagit activement au stress salin. L'effet toxique de la salinité du sol et de l'eau d'irrigation sur la croissance de plantes et la production de biomasse peut être modifié par les ETM selon l'interaction entre ces deux facteurs de risques.