En Nouvelle-Zélande, les systèmes d'épuration par épandages d'effluents municipaux ou industriels se sont mis en place, pour la plupart depuis 15 ans, dans les plantations de Pinus radiata, l'espèce forestière commerciale dominante

CARNUS J.M.

I-Revues

402
Epandages d’eaux usées en plantations
forestières en Nouvelle-Zélande : 
comparaison des performances 
de différentes espèces forestières 
par Jean-Michel CARNUS*, 
d’après un article de ID. NICHOLAS, J.M. CARNUS & G.R. OLIVER **
Introduction
En Nouvelle-Zélande, les systèmes
d’épuration par épandages d'effluents
municipaux ou industriels se sont mis
en place, pour la plupart depuis 15
ans, dans les plantations de Pinus
radiata (CARNUS et al. 1994), l'espèce
forestière commerciale dominante.
Bien que, dans le cadre de ces pro-
grammes en Nouvelle-Zélande, les
feuillus n'aient pas été autant étudiés
que Pinus radiata, certaines espèces
de feuillus (en particulier les eucalyp-
tus) suscitent un intérêt du fait de leur
taux élevé de croissance initiale et des
caractéristiques de leur bois (fibres
courtes, densité élevée). Ces facteurs
contribuent d'une part, à la capacité
des feuillus à produire dans leur jeu-
nesse davantage de biomasse que les
conifères et, d'autre part, à leur apti-
tude lorsqu'ils sont gérés en rotations
courtes à produire du bois à des fins
énérgétiques ou de pâte à papier.
Combinés à une exploitation en taillis,
ce sont de précieux atouts dans un sys-
tème d'épuration par le sol où une
croissance rapide en bas âge témoigne
généralement d'un fort besoin en eau
et en éléments nutritifs. Pendant la
dernière décennie en Nouvelle-
Zélande, plusieurs essais et projets
d’épandages en plantations forestières
ont vu le jour : des eucalyptus ont
remplacé les pins du fait de leur apti-
tude à supporter les apports d'effluents
et à produire du bois à des fins énergé-
tiques. Cet article passe en revue ces
essais et compare la performance des
différentes espèces sous un régime
d'irrigation intégrant des effluents.
Les essais en Nouvelle-Zélande se
sont appuyés sur des plans expérimen-
taux différents en fonction des priori-
tés de la recherche (Cf. Tab. I) : éva-
luation des espèces quant à leur survie
et leur première croissance, volume
produit, consommation potentielle
d'éléments nutritifs ; des études plus
exhaustives, aussi, visant à évaluer les
effets environnementaux au niveau des
sites ou des bassins versants. Quelques
13 espèces forestières ont fait l'objet
d'évaluations aux sites de recherche
figurant dans cet article (Cf. Tab. II).
Description 
des essais et 
des résultats
Whakarewarewa -
Rotorua 
Partie intégrante du système de géo-
épuration à Rotorua décrit par Tomer
t. XXI, n° 3, septembre 2000
* INRA Bordeaux Cestas
Unité de recherche forestière
BP 45 - 33611 Gazinet cedex
** New Zealand Forest Research
Institute, Rotorua
d’épandage. On bénéficie en outre des
avantages que représente un sol fores-
tier dans la fonction épuratoire.
- Il peuvent provenir, aussi, de la
déprise agricole, dont les surfaces
abandonnées présentent certainement
toutes les qualités topographiques
requises pour des infrastructures
d’épandages. Ce choix permettrait en
outre de donner à ces espaces une
nouvelle utilité, en les conciliant avec
des plantations à forte croissance fixa-
trices de CO2 telles que le prévoit le
plan de réduction des gaz à effet de
serre.
L’expérience de Cogolin a fonc-
tionné pendant 7 ans. Elle a permis
d’aborder certains aspects mais elle
aurait du se poursuivre encore
quelques années afin :
- de récolter des observations sur le
long terme toujours nécessaires en
matières forestières et d’environne-
ment,
- de demeurer un exemple et une
vitrine pour d’autres réalisations.
Il manquait, pour cela une volonté
politique et administrative qui n’a pas
compris l’intérêt scientifique, ni pres-
senti l’évolution écologique de notre
société et les demandes qui en résulte-
raient en matière d’aménagement et de
gestion du territoire.
Elle s’est arrêtée aux contraintes
immédiates que représentait cet essai
et aux pressions des gestionnaires de
station d’épuration. 
!
403
Déchets organiques en forêt méditerranéenne
et al. (1997), des placettes ont été ins-
tallées en 1990 dans un dispositif en
bloc (NICHOLAS et al. 1994), compre-
nant Eucalyptus nitens (E.nitens),
E.saligna, E. botryoides, Acacia mela-
noxylon et Cupressus macrocarpa.
Des carrés identiques répétés (2) de 30
m de côté avec une dimension inté-
rieure de 10x10 m, appelés contrôle,
standard et élevé, ont reçu depuis
octobre 1991 des apports respectifs de
0, 56 et 86 mm/semaine d'un effluent
domestique ayant subi un traitement
tertiaire. Ces parcelles sont attenantes
à des plantations de P. radiata décrites
par Thorn et al. (1997). Pendant les
premières six années de l'essai, E.
nitens s'est révélée l'espèce la plus
productive (Cf. Fig. 1, 2, 3). Son ren-
dement supérieur a été attribué à sa
croissance initiale plus vigoureuse et
au fait qu'elle a complètement investi
le site, limitant ainsi, pendant la phase
d'installation, la concurrence des
adventices. Les autres espèces, de
croissance moins rapide, ont souffert
de cette concurrence : il est possible
que leurs performances auraient été
améliorées par un apport d'intrants
plus important au moment de leur ins-
tallation. E. nitens a été affecté par une
certaine mortalité, notamment dans
une des parcelles recevant un apport
d'effluents élévé. Ce phénomène serait
plus grave, a-t-on suggéré, là où un
sous-bois ligneux a induit des condi-
tions d'humidité permanente autour
des troncs (M. MCCONCHIE, comm.
pers.). Quant à la qualité du bois, des
échantillons de croissance (carottes)
prélevés dans les parcelles de type
contrôle et standard ne montrent pas
de différence significative (<3 kg/m3)
entre les densités moyennes des bois
issus des deux types de parcelles.
Des rangées composées de 10 arbres
espacés de 2 m ont été plantées et
répétées hors des placettes en bloc et
comprenaient E. botryoides, E. ovata,
E. nitens, E. saligna, E. globulus,
A.melanoxylon, A.dealbata, Pawlonia
tomentosa (plantés en 1991), C.
macrocarpa et Juglans nigra (plantés
en 1991). Dans ces îlots à rangées, la
mauvaise performance de E. ovata en
terme de survie et de croissance, sont
surprenants, étant donné que cette
espèce s'est mieux comportée dans des
essais ailleurs en Nouvelle-Zélande.
Aucune explication n'est convaincante.
Le comportement de E. globulus et de
A. dealbata dans les placettes à rangée
montre qu'il serait opportun de pour-
suivre la recherche avec ces deux
espèces, notamment en les comparant
à E. nitens.
Sites Année de Type Dose Surface B Observations
plantation d’effluent d’apport (ha)
(mm/wk)
Waitangi 1983A effluent domestique 25 1,2
Horotiu 1985A effluent d’abattoir placette linéaire
Whakarewarewa 1990 effluent domestique 50-80 300 partie du système de géo-épuration
(Rotorua) à Rotorua
Oringi 1 1987A effluent d’abattoir essai de plantation
Oringi 2 1991/94 effluent d’abattoir 40-50 100 projet opérationnel
Whitford (Manukau) 1992A lixiviat de décharge 68 0,6 site d’essai exclusivement
Moturere 1989 effluent de fosse septique 10-70 1,2 projet opérationnel
Whiritoa 1989 effluent domestique 5-20 6 projet opérationnel
A : Sites exploités, ne faisant plus l’objet de contrôle
B : Surfaces correspondant à la surface totale du projet
Tab. I : Essais d'irrigation avec effluents sur feuillus en Nouvelle-Zélande
Site / espèces Whakarewa- Oringi 1-2 Moturere Whiritoa Whitford
-rewa
E. saligna !
E. botryoides ! ! ! !
E. camaldulensis ! !
E. ovata ! ! !
E. nitens ! ! !
E. globulus ! ! !
E. grandis !
A. dealbata ! !
A. melanoxylon ! !
C. macrocarpa !
Juglans nigra !
Paulownia
tomentosa !
Pinus radiata !
Tab. II : Espèces forestières étudiées aux sites principaux
404
Associé au mauvais taux de survie
et de croissance des autres espèces, le
meilleur comportement de E. nitens a
infléchi la recherche qui s'axe doréna-
vant sur la collecte des données pour
E. nitens dans les placettes en bloc.
Les différentes moyennes pour E.
nitens dans les placettes irriguées
(apport standard) à 6 ans d'âge étaient
de 16,3 m pour la hauteur, 18,8 cm
pour le diamètre à 1,40 m et, pour le
volume des troncs, 195 m3/ha. Pour P.
radiata à 5,2 ans, également planté
dans les placettes irriguées standard.
les moyennes correspondantes étaient
de 8,8 m, 21 cm et 52 m3/ha. Un
échantillonage de biomasse, prélevé
sur 10 arbres à 6 ans d'âge dans les
placettes de contrôle de E. nitens
d'une densité de 2 200 troncs/ha,
montre une biomasse aérienne totale
de 28 TMS/ha.an, ce qui représente
une des valeurs les plus élevées obte-
nues en Nouvelle-Zélande pour une
biomasse d'eucalyptus de cet âge.
Oringi
En 1987, une plantation expérimen-
tale de 6 ha a été établie afin de déter-
miner quelles seraient les meilleures
espèces, la meilleure méthode d'irriga-
tion, la meilleure densité et le meilleur
taux d'apport dans le cas de l'utilisa-
tion d'un effluent d'abattoir ayant subi
un traitement primaire. Les espèces
utilisées étaient E. botryoides, E.
ovata, E. camaldulensis, A. melanoxy-
lon et A. dealbata. On a évalué, égale-
ment, les densités - 2m x 1m et 3m x
1m (5 000 et 3 333 plants/ha) - asso-
ciées à différents types d'irrigation :
aspersion à deux taux (20 et 40
mm/semaine), tuyaux perforés ou irri-
gation par submersion. Au total, 116
placettes linéaires (rangs jumelés de
10 arbres) ont été établies puis suivies
pendant 2,8 ans. A ce stade, la bio-
masse a été mesurée à partir d'une
sélection de placettes de E. botryoides
et E. ovata  (BARTON et al. 1991).
E. botryoides, E. ovata et A. dealbata
se sont révélées les espèces les plus
performantes (Cf. Fig.4) tandis que les
résultats pour E. camaldulensis étaient
très faibles, tant pour la croissance que
pour la forme. A partir de ces constats,
il a été décidé d'entreprendre une plan-
tation opérationnelle avec épandages
Fig. 1 : Hauteur moyenne (m) dans les placettes à 6 ans
Fig. 2 : Diamètre moyen (cm) dans les placettes à 6 ans
Fig. 3 : Volume moyen (m3/ha) des placettes à 6 ans
405
Déchets organiques en forêt méditerranéenne
d’effluents prétraités en trois étapes.
Dès 1991, 30 ha ont été plantés et,
parallèlement, un bassin de traitement
anaérobique de 80 000 m3 a été
construit. Par la suite, deux autres
plantations de 30 ha chacune ont été
établies, l'une en 1993, l'autre en 1994.
Cette dernière comportait essentielle-
ment du E. globulus, E. ovata et E.
botryoides. La biomasse était destinée
au chauffage, en remplacement du
charbon, mais pour des raisons écono-
miques cette utilisation n'a pas été
concrétisée (H. LOWE, pers. comm.).
Whitford
L'objectif initial de l'essai conduit à
Whitford, dans la région d'Auckland,
était de déterminer quelles espèces
d'eucalyptus valoriseraient le mieux
des apports de lixiviat de décharge
prétraité. Le test sur espèces a été mis
en place pendant l'hiver 1992, avec
cinq espèces (E. globulus, E. ovata, E.
botryoides, E. camaldulensis et E.
grandis). Chaque placette, carrée,
mesurait 12 m de côté avec un espace-
ment entre les arbres de 2 m (pour un
total de 36 arbres par îlot, équivalent à
2 500 plants /ha). Seuls les 16 arbres
de l'intérieur de la placette ont été pré-
levés pour une analyse foliaire ainsi
que pour la mesure du diamètre et de
la hauteur. Le diamètre moyen, la hau-
teur moyenne, la surface terrière et le
volume du tronc ont été déterminés.
La biomasse ligneuse (masse du tronc)
a été calculée à partir des mesures de
la densité des bois. Chaque espèce est
représentée par un ensemble de 8 pla-
cettes (288 arbres par espèce), dont
deux de contrôle et six irriguées.
L'ensemble des 40 placettes a été
regroupé en 8 blocs représentatifs, la
surface globale de l'essai s'élevant à
0,6 ha. Tout au long de l'expérience
(3,75 ans), le lixiviat de décharge pré-
traité a été apporté de manière régu-
lière par aspersion (irrigation par un
quadrillage de sprinklers de 16 m x
16 m). Le niveau des apports était
relativement élévé (moyenne de
68 mm/semaine, avec de grandes
variations saisonnières) : ceci corres-
pondait également à des valeurs éle-
vées sur le site de la charge appliquée
en sel, d'éléments nutritifs et de
métaux, conséquence des concentra-
tions importantes dans l'effluent de la
décharge. E. globulus s'est révélé l'es-
pèce la plus productive avec un effet
positif sur le diamètre des arbres de
l'apport de l'effluent. Après presque 4
ans, les moyennes de la hauteur, de la
croissance (surface terrière) et de la
biomasse des troncs étaient respective-
ment de 12,3m, 22m2/ha.an et
9,5 TMS/ha.an dans les placettes irri-
guées (tandis que, dans les îlots de
contrôle, les équivalents étaient de
12,3 m, 17m2/ha.an et 7,3 TMS/ha.an
respectivement). Les analyses foliaires
ont montré, également, que E. globu-
lus avait un certain potentiel pour l'ac-
cumulation du boron. La densité du
bois de cœur (mesuré à une hauteur de
1,40 m) à l'âge de 3,75 ans dans les
placettes de contrôle s'est révélée 2 à
6% plus grande que celle des bois
issus des placettes irriguées avec le
lixiviat de décharge prétraité. L'espèce
la plus dense était E. globulus, la plus
faible étant E. grandis, avec des
valeurs respectives de 433kg/m3 et
384kg/m3.
Autres sites en Nouvelle-
Zélande
Les performances très positives des
eucalyptus dans les essais décrits ci-
dessus sont confirmées par l'expérience
obtenue dans d'autres programmes
opérationnels où la croissance des
arbres a été également suivie. A
Whiritoa (côte est de la péninsule de
Coromandel, Ile du Nord), les rende-
ments ont augmenté grâce à un effluent
domestique prétraité apporté à une
plantation de 6 ha de E. botryoides  à
des doses allant de 5 mm/semaine (en
hiver) à 20 mm/semaine. Cependant,
lors de suivis récents, alors que les
hauteurs relevées ont été supérieures
dans les placettes irriguées, les dia-
mètres étaient semblables dans les
deux types de placettes (irriguée et
contrôle). (40 arbres/placette ; densité
de 2500 arbres/ha). La différence entre
les rendements des placettes irriguées
et celles de contrôle était d'environ
50 % à l'âge de 5 ans et 23 % à 7 ans.
La productivité a atteint son niveau le
plus élévé dans les placettes irriguées
au bout de 6 ans (total de la biomasse
aérienne évaluée à 30 TMS/ha.an). A
6 ans, la hauteur moyenne, la surface à
la base et la biomasse des troncs
étaient, respectivement, de 17,4 m,
41 m2/ha.an et 25,6 tMS/ha.an dans les
placettes irriguées. Sur ce site, on a
noté la rétention d'éléments nutritifs,
aussi bien dans le sol que dans les
arbres. Le bois, récolté en 1996 (âgé
de 7 ans) sur un tiers de la superficie
(2 ha), a servi localement pour le
chauffage et, pendant l'été 1996-97, on
a observé dans les parcelles irriguées
une bonne formation de taillis à partir
des souches restées en place.
Dans une autre station (1,5 ha), sur
les rives du Lac Taupo au centre de
l'Ile du Nord, des eucalyptus ont bien
réagi encore une fois à un système
Fig. 4 : Hauteur moyenne à 2,8 ans des espèces évaluées dans l'essai d'irriga-
tion par aspersion, à Oringi.
406
d'épandage où un effluent non-traité a
été apporté par aspersion. Dans ce cas,
E. nitens, plantés en rangées doubles à
des intervalles de 15 m (2744
arbres/ha), s'est très bien comporté. A
l'âge de 3,3 ans, le diamètre moyen
était de 13,8 cm et la hauteur moyenne
de 10 m.
Le tableau III donne un résumé des
résultats des essais pour une variété de
sites où un effluent domestique (ou de
décharge) a été apporté par aspersion à
des taux variés pendant 3 à 5 ans. Ces
sites sont d'une bonne fertilité natu-
relle, ne souffrant pas en été d'un défi-
cit hydrique. Les résultats laissent
penser que, pour les espèces les plus
performantes sous un régime d'irriga-
tion avec effluents, les niveaux de pro-
duction en volume après 6 ans ont
dépassé 30 m3/ha.an.
Conclusions
Ces résultats laissent penser que cer-
taines espèces d’Eucalyptus, telles que
E. nitens ou E. botryoides, peuvent
atteindre des niveaux élevés de pro-
duction de biomasse dans les condi-
tions tempérées de la
Nouvelle-Zélande et sous un régime
d’épandage raisonné d’eaux usées.
Bien qu'en Nouvelle-Zélande ces
espèces doivent être considérées
comme des alternatives à Pinus
radiata dans le cadre de projets d'irri-
gation intégrant des effluents, il
demeure néanmoins nécessaire d'éva-
luer, à l 'aide de programmes de
recherche pluridisciplinaires, les
meilleurs régimes de sylviculture et de
valorisation des éléments nutritifs, les
débouchés commerciaux pour la bio-
masse produite ainsi que la viabilité
économique globale.
!
Site et espèces Densité initiale Volume des troncs Productivité 
(troncs/ha) ( m3/ha) (m3/ha.an)
Wharewarewa(6 ans)
E. nitens 2,500 195 32,5
Pinus radiata 1,667 52 10
Whiritoa (6 ans)
E. botryoides 2,500 190 31,6
Whitford (3,7 ans)
E. globulus 2,500 82 22
Tab. III : Résumé des résultats (volume des troncs et productivité) des essais
d'irrigation d'arbres avec effluents en Nouvelle-Zélande
Remerciements
Nous voudrions remercier tous ceux qui,
en Australie et en Nouvelle-Zélande, nous
ont tenus au courant de leurs activités de
recherche ainsi que ceux en Australie qui
nous ont si généreusement fait visiter leurs
sites d'essais. Les commentaires de Justin
Ford-Robertson, Bob Schula et Tat Smith,
de même que l'assistance de Alan Thorn et
Judy Dunlop, ont été d'une grande aide
lors de la rédaction de cet article. Que
Keld Hauge Nielsen du Danish Forest and
Landscape Research Institute soit ici parti-
culièrement remercié pour son travail sur
les essais de Whitford.
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Epandage d'eaux usées en plantations forestières en Nouvelle-Zélande : comparaison des performances de différentes espèces forestières.

International audienceEn Nouvelle-Zélande, les systèmes d'épuration par épandages d'effluents municipaux ou industriels se sont mis en place, pour la plupart depuis 15 ans, dans les plantations de Pinus radiata, l'espèce forestière commerciale dominante

Carnus, J.M.

Hal-Diderot

http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/2042/39313/1/FM%20XXI-3%20402-406.pdf

Epandage d'eaux usées en plantations forestières en Nouvelle-Zélande : comparaison des performances de différentes espèces forestières.

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