Twenty-year follow-up of a Pu/Am inhalation case

TL;DR: This case is of interest for long-term follow-up since the technician was relatively young (26 y) at the time of intake, no chelating agent was used to alter retention and excretion and the inhaled activity was rather high (approximately 20 kBq of alpha emitters).

Abstract: In 1983 a technician inhaled a mixture of Pu/Am aerosols in an accidental situation in the hotlab of Paul Scherrer Institute (PSI). This case is of interest for long-term follow-up since the technician was relatively young (26 y) at the time of intake, no chelating agent was used to alter retention and excretion and the inhaled activity was rather high (approximately 20 kBq of alpha emitters). The results obtained from periodic lung counts, urinary and faecal excretions as well as from some bone and liver measurements up to the year 2003 are presented. The measurements were mainly made at PSI but also at FZK Karlsruhe, Germany, and PNNL Hanford, USA. The evaluation and dose estimation of this case was done by several institutions, such as FZK, PNNL and NRPB in addition to PSI. Elements of the case were used in international biokinetic model validation programs by EURADOS/EULEP and IAEA and the 241Am data are given as example in Annex E of the ICRP 'Guide for the Practical Application of the ICRP Human Respiratory Tract Model'. An overview is given on the various results obtained by the different institutions using their models and methods for interpretation of the measured data. While estimation of intake varies by more than an order of magnitude, final estimation of effective committed dose varies only in the range of 0.5-1.5 Sv.

Summary

B – Les parcs arbustifs

• Il combine des approches scientifiques et des disciplines complémentaires afin d’analyser le fonctionnement de différents systèmes agroforestiers, avec un intérêt plus particulier sur les systèmes agroforestiers à caféiers et cacaoyers et les parcs agroforestiers des régions sèches africaines.
• Elles replacent ces systèmes dans des trajectoires d’innovation et d’adaptation portées par celles et ceux qui les construisent et les gèrent.
• Nous tenons à remercier également tous les chercheurs, les techniciens, les acteurs de terrain, les agriculteurs, etc., impliqués dans la réalisation des études qui ont abouti à la publication de cet ouvrage, ainsi que les personnes et les organismes qui ont contribué à leur financement.
• Plus particulièrement, sont étudiés les impacts de la structure, de la composition et de la gestion de ces systèmes agroforestiers sur les services écosystémiques fournis (approvisionnement et autres services).

Pressions environnementalistes

• Ces pressions sont assez similaires dans les deux pays, mais les résultats sont distincts.
• Introduction Les systèmes agroforestiers sont souvent cités pour leur capacité à concilier la préservation de l’environnement et l’assurance d’un revenu tout en assurant une production satisfaisante pour les agriculteurs.
• Une pression environnementaliste est « une pression émise par une entité sur une autre entité sous la forme d’un discours, d’une argumentation ou d’un objectif afin de préserver l’environnement » (Sibelet, 2015).
• Les pressions environnementalistes sont traitées dans deux régions, au Nicaragua et au Costa Rica, elles sont caractérisées par la présence de systèmes agroforestiers et d’enjeux environnementaux.

Site de La Dalia, Nicaragua

• Au Nicaragua, le site d’étude est localisé au sud du massif de Peñas Blancas, il inclut une réserve naturelle (Gómez et al., 2011) couverte de forêt sempervirente qui culmine à 1750 m d’altitude et marquée par de fortes pentes.
• Ce site est à l’interface de quatre communes dont El Tuma-La Dalia encore appelée La Dalia.
• Pressions environnementalistes et stratégies des agriculteurs 25 La qualité agronomique des sols et le climat de type tropical humide d’altitude (2 000-2 500 mm de pluviométrie et 22-24 °C de température moyenne) font de ce site un lieu d’excellence pour la production de café.
• Le café de cette région se distingue au niveau international par sa qualité.
• La majeure partie de la population rurale de La Dalia vit de l’utilisation des ressources naturelles du massif, en particulier pour y développer une agriculture familiale (93 % des exploitations agricoles en 2011) (Cenagro, 2012).

Le site de Llano Bonito, Costa Rica

• La région de Los Santos, située au centre-ouest du Costa Rica, produit le tiers de la production nationale de café.
• Cette culture façonne le paysage de cette région.
• Les caféiculteurs sont propriétaires de petites exploitations agricoles, pour la plupart entre deux et cinq hectares, et produisent un café de haute qualité liée à l’altitude élevée de 1500 m en moyenne (Meylan et al., 2017).
• Le relief très escarpé, le type de sol et les fortes précipitations durant la saison des pluies font de l’érosion des sols un problème environnemental majeur pour la zone.

À La Dalia (Nicaragua)

• À La Dalia , ces actions incitatives sont essentiellement des campagnes d’information et de sensibilisation développées dans le cadre de programmes publics ou de projets privés mis en œuvre par des coopératives de production, des organisations internationales de coopération technique ou des ONG.
• D’autres actions incitatives existent, parmi lesquelles des dons de plants d’arbres que l’Inafor et l’unité environnementale de la Mairie distribuent aux producteurs pour installer des arbres en bordure de rivière.
• En dehors de la provision de « crédits verts » conditionnés par le respect de certaines pratiques culturales, d’autres acteurs privés ont, par leurs actions, des effets adverses sur la préservation de l’environnement.
• C’est le cas notamment d’un insecticide pourtant interdit : l’endosulfan.
• La coopérative Llano Bonito et Volcafé, les deux principaux transformateurs de café de la zone, ont des certifications telles que Starbucks®.

Les exploitations familiales

• Type 1. Les « salariés agricoles ayant une petite parcelle de cultures vivrières » se distinguent car ils travaillent comme journaliers agricoles ou salariés permanents dans la région.
• De fait, ils dédient peu de temps à l’agriculture sur une surface maximale d’un hectare qu’ils louent en fermage ou en métayage, ou qu’ils occupent illégalement dans la Réserve.
• Type 2. Les « petits-moyens caféiculteurs aux cultures diversifiées » combinent la production de café avec la production de cultures vivrières, parfois complétées par un élevage bovin, sur une exploitation de 1 à 7 ha.
• Avec des surfaces comprises entre 3 et 8 ha, ils emploient des salariés pendant la récolte.
• La majorité de ces producteurs ont des bovins qui fournissent du lait pour l’autoconsommation et peuvent servir d’assurance en cas de sinistre.

Les exploitations patronales

• Les grands caféiculteurs spécialisés ont des exploitations de 29 à 36 ha dédiées à la production de café en système agroforestier, avec des salariés agricoles.
• Ils n’ont pas de cultures vivrières, mais certains élèvent des bovins.
• Type 5. Les grands caféiculteurs diversifiés possèdent des exploitations de 17 à 480 ha cultivés avec des salariés.
• Ils combinent une parcelle de caféiers de grande taille (jusqu’à 77 ha) avec une production annuelle relativement élevée, des cultures vivrières et l’élevage bovin.

Les haciendas

• Type 6. Les « haciendas caféières » d’une surface de 161 à 479 ha détiennent de grandes parcelles de caféiers en systèmes agroforestiers (140 à 150 ha) avec une Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 30 production annuelle importante.
• Les propriétaires de ces haciendas engagent des salariés et produisent plus de 25 tonnes/an de café parche.
• Ces haciendas ne produisent pas de cultures vivrières.
• Le caféier est cultivé en systèmes agroforestiers simples avec peu de diversité arborée.
• Quelques arbres fruitiers, dont l’avocatier (Persea americana), des espèces d’agrumes et quelques rares espèces d’arbres à bois d’œuvre sont parfois aussi présents.

Les agriculteurs patrimoniaux : type 1

• Les agriculteurs patrimoniaux sont de petits producteurs ayant une surface de 3,1 ha en moyenne.
• Ils ont appris très jeunes à cultiver les caféiers avec leur père : «.
• Je me contente de faire comme mon père, le même système que lui ».
• Ils s’intéressent aux cours ou formations dont ils appliquent rarement les recommandations : « C’est très dur d’apprendre ».
• Toutefois, il leur arrive de changer leurs modes de production lorsqu’un conseil est relayé par plusieurs organismes sur une longue durée, ou lorsqu’ils constatent qu’une pratique nuit à leur production, leur terre ou leur santé.

Les agriculteurs expérimentateurs : types 2, 3, 4

• Les agriculteurs de ce groupe sont des producteurs qui testent des pratiques nouvelles : changer les espèces d’arbres d’ombrage, varier la quantité, la fréquence Pressions environnementalistes et stratégies des agriculteurs 31 d’utilisation et la marque des intrants.
• Ils ont une exploitation de 25,2 ha en moyenne, ce qui leur donne une marge de manœuvre plus grande pour expérimenter de nouvelles pratiques.
• En moyenne, seule la moitié de la surface de leur exploitation est dédiée au système agroforestier à base de caféier.
• Au Costa Rica, le revenu moyen, plus élevé des exploitations en comparaison de celles du Nicaragua, facilite des choix plus en adéquation avec le discours environnementaliste ambiant.

À La Dalia, Nicaragua

• Les acteurs perçoivent deux principaux enjeux environnementaux (Baranger et al., 2015 ; Dorgans-Cadihac et al., 2013) : − la pollution de l’eau attribuée à l’utilisation de produits agrochimiques dans l’agriculture et aux effluents de la première transformation du café ; − la destruction du couvert forestier et la diminution du nombre d’arbres hors-forêt.
• Contrairement aux autres agriculteurs, ils ont les ressources financières et foncières ou sont contraints par la loi de conserver ainsi des terres non productives.
• Pressions environnementalistes et stratégies des agriculteurs 35 Bonifazi M., 2015.
• Suivi des services écosystémiques dans un observatoire de caféiers agroforestiers 41 Quelques applications pratiques de Coffee-Flux Stock de carbone très élevé et grande variabilité horizontale dans les andisols La plupart des sols sous caféiers dans la région étudiée sont des andisols, ou leurs versions plus évoluées .

Applications pratiques

• La principale différence entre le scénario 1 (le protocole C-Neutre standard) et le scénario 2 est l’intégration des caféiers, de la litière et des sols.
• Characterizing the structure of a coffee agroforestry systems in Costa Rica.
• Ils ont pour but d’illustrer les effets des interactions de l’ombrage à différents niveaux : avec le climat et l’environnement ; au sein même du cycle de vie d’un bioagresseur ; entre bioagresseurs du complexe parasitaire ; entre auxiliaires et bioagresseurs.

Fertilisation, ombrage et rendement

• Selon les résultats préliminaires de Van den Meersche et al. (en préparation), la quantité d’azote recyclée par l’écosystème est plus élevée sous ombrage qu’en plein soleil.
• Aussi, dans le système basé sur la taille, l’élagage apparaît comme la voie essentielle de transfert de l’azote de l’érythrine au caféier.
• Suivi des services écosystémiques dans un observatoire de caféiers agroforestiers 43 Sous ombrage et sur andisols, nous avons observé que le sol peut être laissé sans fertilisation pendant environ cinq ans sans chute du rendement en café.
• La production alternée (forte-faible) sur deux ans, ou biennialité, du rendement est plus élevée en plein soleil (Schnabel et al., 2018).

Fertilisation et flux de N2O du sol

• Van den Meersche et al. (en préparation) ont mesuré les flux de N2O du sol dans les parcelles de plein soleil pendant une année en utilisant des chambres dynamiques (mesures continues).
• Les parcelles testées ont reçu des apports d’azote contrastés (0 vs 230 kg N/ha.an), ceci dès quatre ans avant la mesure.
• Dans les parcelles non fertilisées, les flux de N2O sont restés faibles, autour de 1 g N-N2O /ha/jour.
• Cependant, moins de 1 % de l’azote apporté par l’engrais a été libéré sous forme de N2O.
• Après la pluie, les taux d’infiltration élevés éliminent les nitrates, et entraînent une diminution des conditions redox.

Un ombrage adéquat atténue le complexe des maladies foliaires sans affecter le rendement

• En revanche, l’ombrage a réduit l’impact de la cercosporiose.
• Mais il a aggravé celui de Mycena citricolor (Ojo de gallo).
• Si l’on considère l’ensemble du cortège de bioagresseurs foliaires du caféier, l’ombrage réduit de 10 à 20 % la sévérité sans affecter le rendement.
• Un ombrage adéquat peut réduire les besoins en pesticides-fongicides et améliorer la rentabilité de la culture de caféiers.

L’indice foliaire (LAI) du caféier, un indicateur des services écosystémiques

• Avec Modis, nous avons également détecté des variations interannuelles Suivi des services écosystémiques dans un observatoire de caféiers agroforestiers 45 significatives de LAI provenant de l’élagage annuel ou de la rénovation des parcelles.
• Mais en combinant la fertilisation en azote avec le LAI de six mois de l’année, la prédiction s’améliore.
• Ce modèle peut s’utiliser pour la cartographie des rendements régionaux et pour la reconstruction des séries temporelles de rendements passés.

Les racines du caféier représentent 50 % de la biomasse

• Les racines de caféier poussent jusqu’à 4 m de profondeur.
• La biomasse racinaire et la densité de racines fines ont été mesurées dans des tranchées jusqu’à une profondeur de 4 m. 92 % de la biomasse racinaire du caféier est située sur une profondeur de 1,5 m, et seulement 8 % jusqu’à 4 m.
• Le taux de renouvellement des racines fines est de 1,3 fois/an.
• La productivité primaire nette et le rendement des caféiers sous ombrage sont donc restés à un niveau élevé.

Bilan de carbone de l’écosystème

• Si les facteurs d’émission du GIEC sont utilisés, un tiers des émissions de la ferme serait dû aux émissions de N2O par l’utilisation d’engrais et presque autant aux émissions de CH4 par la fermentation de la pulpe.
• En effet, le GIEC considère que les cultures en général sont neutres dans les échanges de gaz à effet de serre entre l’écosystème et l’atmosphère.
• Le scénario 2 inclut donc le stockage de carbone des caféiers en croissance, ainsi que dans la litière et le sol.
• Au final, la séquestration de carbone par les parcelles agroforestières, en prenant les caféiers en compte, compense les émissions de l’usine + engrais + déchets.

Interactions de l’ombrage avec l’environnement,

• Effets de l’ombrage sur la dispersion d’Hemileia vastatrix Effets contraires de l’ombrage sur différents bioagresseurs foliaires du caféier L’ombrage peut favoriser le développement d’un bioagresseur et en défavoriser un autre.
• Même si la production en café est généralement plus élevée en plein soleil, l’ombrage permet de maintenir le rendement à un niveau acceptable même en cas d’épidémies majeures de rouille, comme en 2012.
• Cette étude a été conduite dans des agroécosystèmes à base de caféiers au Costa Rica.
• Alors que les systèmes agroforestiers sont reconnus pour la diversité des services environnementaux qu’ils fournissent, la nature et l’ampleur de ces services dépendent des choix des producteurs.

Processus méthodologique des jeux de rôles

• Le processus méthodologique s’est déroulé en quatre étapes successives qui ont permis de co-construire des jeux de rôle et de réaliser des simulations participatives.
• Il s’agit d’abord d’identifier et de comprendre, grâce à des enquêtes auprès des agriculteurs, leurs pratiques agricoles et leur stratégie de gestion des systèmes agroforestiers en prenant en compte les contraintes et les opportunités liées à l’accès à des facteurs de production.
• Ces ressources leur permettent à chaque tour de mettre en œuvre des activités sur leur exploitation.
• La méthode décrite précédemment a été mise en œuvre dans le canton de Llano Bonito au Costa Rica et dans la commune d’El Tuma-La Dalia au Nicaragua.

Résultats des simulations participatives

• Quatre sessions de jeux avec treize agriculteurs au total sont réalisées au Costa Rica et trois sessions avec quinze joueurs au total au Nicaragua.
• Les résultats sont présentés dans le tableau 4.4.
• Seule la fertilisation réduite (F2) est adoptée de manière accrue avec les scénarios de « crédit vert » ou de paiements pour services environnementaux.
• Le renforcement du contrôle des régulations existantes semble ainsi réduire les disservices, mais il conduit aussi à une réduction de la production de café.
• Enfin, la mise en place de paiements pour services environnementaux en promouvant la gestion multiombrage (S5) et la mise en place d’une zone de protection des rivières (Q1) conduisent à une augmentation des services écosystémiques de support et une réduction des disservices (érosion et pollution).

Les cacaoyères agroforestières

• Elle est reliée aux histoires locales de plantation et reflète la diversité des planteurs.
• From urban margins to the most remote forest areas, multistrata and biodiversity-rich cocoa agroforestry systems emerged over time all over Centre and South Cameroon.
• But the major economic crisis of the late 1980s and following adjustment plans put an end to the State’s support to the agricultural sector.
• Les cacaoyères agroforestières au Centre et au Sud du Cameroun : diversité et dynamique 83.

Méthodologie et description des quatre sites d’étude

• Une approche pluridisciplinaire a été adoptée pour décrire les sites d’étude.
• Elle associe l’économie, l’ethnoécologie, l’écologie et l’agronomie.
• La démarche scientifique est basée sur une analyse comparative de situations contrastées, reflétant la diversité biogéographique et sociale rencontrée dans le Centre et le Sud du Cameroun.

Démographie et situtation géographique

• Tout en faisant varier l’importance des phénomènes migratoires, ce dispositif a été construit selon un gradient décroissant de densité démographique en s’éloignant de la capitale Yaoundé.
• Cette zone attire également de nouveaux acteurs d’origine urbaine.
• Elle réunit donc une population diversifiée autour d’un noyau d’origine, les Sanaga, aujourd’hui minoritaires et présente une densité démographique moyenne avec une population devenue à majorité Éton et Manguissa (Pedelahore, 2014).
• Fang et pygmées Baka — rejointe à la fin des années 1980 par des familles Éton en provenance de la Lekié.
• Plus méridionaux, les sites d’Akongo et de Mintom sont dans le domaine de la forêt dense humide sempervirente guinéo-congolaise.

Échantillonnage des planteurs enquêtés et des cacaoyères

• Dans chaque site, des entretiens semi-directifs auprès de planteurs âgés et de chefs de village ont été menés afin d’identifier les dynamiques agricoles à l’œuvre, ainsi que la diversité des planteurs et des cacaoyères en présence.
• Un échantillon de planteurs a ensuite été construit et stratifié de manière à représenter leur diversité intrasite.
• À partir de 170 agriculteurs enquêtés (40 à 50 par site, pris dans différents villages et hameaux voisins), une typologie a été construite.
• Soixante et onze cacaoyères choisies au sein de l’échantillon élargi de planteurs ont été inventoriées (20 à Obala, 20 à Mintom, 19 à Talba et 12 à Akongo), associant des cacaoyères relativement récentes (de 10 à 30 ans), anciennes (> 30 ans) et juvéniles (< 10 ans) dans le cas de nouvelles structures très spécifiques comme à Mintom.

Indicateurs pour caractériser les cacaoyères

• Pour caractériser ces cacaoyères, nous avons utilisé des indicateurs classiques de structure (hauteur/individu, densité, surface terrière des arbres associés y compris les bananiers et les palmiers) et des indices de diversité (détermination des espèces Les cacaoyères agroforestières au Centre et au Sud du Cameroun : diversité et dynamique 85 associées et richesse spécifique2) (Sonwa et al., 2017).
• Par ailleurs, les cacaoyères sont classées selon la valeur de la surface terrière par hectare du peuplement associé, indicatrice de l’importance de ce peuplement dans les systèmes.
• Un traitement fongicide correspond à un épandage à la dose recommandée par la Sodecao de 20 sachets dose de 50 g/ha, un sachet se diluant dans un pulvérisateur à dos de 15 litres.

En nombre d’espèces et en surface terrière par hectare d’arbres associés

• Les cacaoyères de Mintom ont des peuplements associés significativement plus denses (individus/ha) et plus développés (m2/ha) que ceux des autres sites (tab. 5.1).
• Les deux espèces les plus représentées sont Terminalia superba (12,1 %) (espèce forestière) et Persea americana (5,7 %) (espèce fruitière).
• En nombre d’espèces et en surface terrière par hectare d’arbres associés, les cacaoyères d’Obala présentent des valeurs plus faibles qu’à Mintom.
• Elles sont voisines de celles d’Akongo et de Talba (tab. 5.1).
• Près de 74 % des arbres associés recensés sont des espèces forestières.

Ancienneté des cacaoyères

• Les cacaoyères les plus anciennes se trouvent sur les sites historiques sans immigration : à Obala, âgées en moyenne de 61 ans (tab. 5.1), la plus âgée ayant 113 ans ; à Akongo, âgées de 55 ans en moyenne, la plus âgée ayant 78 ans.
• Les cacaoyères agroforestières au Centre et au Sud du Cameroun : diversité et dynamique 89 différents.
• À Akongo, les cacaoyères sont désherbées deux fois et traitées quatre fois par an.

La diversité intrasite : diversité des planteurs, des cacaoyères et dynamiques à l’œuvre

• En plus des différences significatives observées entre les sites, les cacaoyères présentent aussi une diversité de structures au sein-même des sites, comme le montre la figure 5.2.
• Par ailleurs, ce tableau croise les types de cacaoyères avec les types de planteurs rencontrés dans chacun des sites.
• Type de cacaoyères < 30 ans Type de cacaoyères > 30 ans Si m pl e M oy en ne C om pl ex e La catégorie de planteurs héritiers se retrouve à Obala.
• Reprises en main par les héritiers, elles ont été maintenues ainsi (15) ou simplifiées jusqu’à devenir « moyennement » complexes (11) voire « simple » (1).

À Mintom

• À Mintom, les terres peuvent encore s’acquérir auprès des populations en échange d’une somme symbolique ou de cadeaux.
• Ces acteurs étaient initialement des chasseurs-cueilleurs cultivant un peu de vivrier, devenus planteurs de cacaoyers lors des campagnes de plantation initiées par l’État au début des années 1960, puis poursuivies par la Sodecao.
• Ils mobilisent davantage les nouvelles variétés de cacaoyer conduites de façon relativement intensive.
• Les systèmes agroforestiers à base de cacaoyers du Centre-Cameroun présentent des niveaux de stockage de carbone (C), de conservation d’espèces d’arbres et de production de cacao intéressants.

Le stockage de carbone

• Le projet Safse s’est particulièrement intéressé au stockage de carbone (C) dans la biomasse ligneuse des systèmes agroforestiers à base de cacaoyers du Centre-Cameroun.
• Il s’avère cependant que ce stockage est principalement le fait des grands arbres ayant un diamètre supérieur à 30 cm qui sont favorisés tout au long de la vie de la cacaoyère.
• Compromis entre séquestration de carbone, conservation et productivité 99 La pérennisation sur le long terme du stockage de carbone dans les systèmes agroforestiers à base de cacaoyers dépend donc du devenir des grands arbres associés aux cacaoyers.
• Dans la stratégie de mise en place puis d’entretien de ces systèmes, ces grands arbres occupent plusieurs fonctions pour les agriculteurs.
• Enfin, ces grands arbres présentent souvent une qualité de bois qui les rendent intéressants à la vente ou à l’utilisation en tant que bois d’œuvre (Entandrophragma cylindricum, Terminalia superba) (Saj et al., 2017a).

La conservation des essences forestières

• Dans le cadre du projet Safse, l’étude des systèmes agroforestiers à base de cacaoyers du Centre-Cameroun s’est focalisée sur les capacités de conservation de leur communauté ligneuse.
• Plus de 3 000 arbres associés aux cacaoyers ont été comptabilisés dans 147 cacaoyères agroforestières, pour un nombre total de 192 espèces.
• Cette richesse spécifique est cependant à pondérer en fonction du degré de complexité des systèmes observés rencontrés et des zones étudiées (Bokito, Ngomedzap et Talba).
• Par conséquent, ces systèmes possèdent des caractéristiques utiles à des actions conservationnistes et peuvent constituer des zones tampons efficaces.
• Ainsi, la pérennisation des capacités de conservation en essences forestières des systèmes agroforestiers à base de cacaoyers au Centre-Cameroun dépend de la stabilité sur le long terme des modes d’exploitation extensifs et multifonctionnels qui y sont pratiqués (Jagoret et al., 2018).

La production de cacao des systèmes agroforestiers

• L’estimation de la production de cacao des systèmes agroforestiers à base de cacaoyers du Centre-Cameroun a consisté à compter 4 à 5 fois/an les nouvelles cabosses de taille supérieure à 10 cm de longueur (Saj et al., 2017b).
• Compromis entre séquestration de carbone, conservation et productivité 103 La majorité des systèmes agroforestiers à base de cacaoyers échantillonnés sont dans une situation intermédiaire à celles décrites plus haut.
• De même que pour le stockage de carbone, il existe une très grande variabilité des niveaux de richesse spécifique pour un rendement donné.
• Ces niveaux sont liés à des densités d’arbres associés élevés généralement supérieures à 100 individus/ha, et donc à une compétition pour la ressource plus importante avec le peuplement cacaoyer.
• L’obtention de rendements supérieurs à 1,5 t/ha de cacao marchand n’est peu ou pas compatible avec des niveaux de stockage supérieurs à 100 t C/ha et une richesse spécifique supérieure à 10 espèces.

Le groupe 1 : rendements accessibles supérieurs à 1 t/ha de cacao marchand

• Les niveaux moyens de stockage de carbone et de richesse spécifique sont comparables pour des rendements compris entre 1 t/ha et 1,5 t/ha ce cacao marchand et semblent pouvoir être maintenus au-delà de 60 ans d’exploitation dans certains cas.
• Ces systèmes constituent le groupe 1 pour lequel des rendements accessibles seraient supérieurs à 1 t/ha de cacao marchand.
• Les objectifs seraient au minimum pour le stockage de carbone 80 kg C/ha et pour la conservation des espèces 10 espèces/ ha sur le long-terme.
• Ce groupe 1 peut constituer un référentiel technique pour des systèmes agroforestiers à base de cacaoyers que les agriculteurs souhaiteraient simples.
• Leurs arbres associés n’auraient que peu d’utilité autre que celle de l’ombrage et du maintien de la fertilité du sol.

Le groupe 2 : rendements entre 750 kg/ha et 1 000 kg/ha de cacao marchand

• Pour les parcelles dont le niveau de rendement en cacao est situé entre 750 kg/ha et 1 000 kg/ha, les niveaux de stockage de carbone paraissent plus importants que ceux du groupe 1.
• Mais ils ne sont pas clairement associés à des niveaux de richesse spécifique supérieurs.
• Dans ce groupe 2, la communauté associée comporte plus d’individus que dans le groupe 1.
• Cette plus grande densité ne Compromis entre séquestration de carbone, conservation et productivité 105 semble pas être associée à plus d’usages que dans le groupe 1 et peut s’expliquer par une gestion différente de la croissance des cacaoyers, de la fertilité des sols et de la pression parasitaire.
• Les arbres associés n’auraient pas d’autre utilité que celle de l’ombrage et du maintien de la fertilité du sol.

Le groupe 3 : rendements accessibles inférieurs à 750 kg/ha de cacao marchand

• Pour les rendements accessibles inférieurs à 750 kg/ha, il apparaît que la variation du niveau de stockage de carbone s’accompagne d’une variation de la richesse spécifique.
• Traditional cacao agroforestry in Central-Africa can provide both respectable yields and levels of ecosystem services.
• La structure spatiale du peuplement végétal associé à la culture agit sur le service de régulation des bioagresseurs à travers la modification du microclimat.

Objectif et cas d’étude

• L’objectif de ce travail est de démontrer l’influence de l’organisation spatiale des arbres sur l’intensité d’attaque de deux bioagresseurs du cacaoyer dans des agroforêts tropicales.
• Le cacaoyer est une importante culture pérenne tropicale installée au sein d’agroforêts par la majorité des producteurs des pays du Sud.
• Les deux bioagresseurs étudiés sont les mirides, Sahlbergella singularis, au Cameroun et la moniliose, Moniliophthora roreri, au Costa Rica.
• Cette maladie fongique est potentiellement la plus dangereuse du cacaoyer.
• Analyse de la structure spatiale des peuplements et des attaques de bioagresseurs Nous présentons l’interaction entre l’organisation spatiale des individus (arbres et cacaoyers) et l’intensité d’attaque des deux bioagresseurs à deux échelles : la parcelle et l’individu (arbres et cacaoyers).

À l’échelle de la parcelle

• Nos résultats montrent que la structure spatiale horizontale des arbres forestiers a un effet significatif sur la moniliose au Costa Rica (fig. 7.1a) et sur les mirides au Cameroun (fig. 7.1b).
• Au Costa Rica, l’intensité d’attaque de la moniliose est plus élevée dans les parcelles caractérisées par une faible densité en arbres forestiers et une structure agrégée de ces arbres (i.e. des arbres répartis en agrégats dans les parcelles).
• Elle est plus basse dans les parcelles à structure aléatoire et les parcelles à structure régulière des arbres forestiers (Gidoin et al., 2014a).
• Les moyennes présentées avec des lettres différentes sont significativement différentes (test de Tukey HSD), les barres d’erreurs représentent l’erreur standard.

À l’échelle de chaque cacaoyer

• Nous avons caractérisé l’environnement local, comme le nombre d’individus voisins sur une distance de de 0 à 10 m, et l’effet de ce voisinage sur l’intensité individuelle d’attaque, c’est-à-dire l’intensité d’attaque de chacun des cacaoyers.
• Cette analyse a été conduite dans 20 parcelles de 1 600 m² dans la zone d’Upala au Costa Rica.
• Upala est la deuxième zone de production de cacao après Talamanca.
• Elle s’accompagne de la pratique de la récolte sanitaire consistant à retirer des arbres les cabosses endommagées pour évacuer une partie de l’inoculum) et l’utilisation, dans les jeunes plantations, de variétés améliorées partiellement résistantes à la moniliose.
• L’intensité d’attaque individuelle d’un cacaoyer a été expliquée par son nombre de voisins en utilisant un modèle linéaire mixte généralisé (GLMM).

Structure spatiale et distribution de l’ombrage

• Dans cette section, nous nous intéressons à l’étude de l’impact de la structure horizontale et verticale sur la distribution de la ressource lumineuse, via des mesures d’ombrage dans la parcelle.
• Ici, notre objectif est d’étudier l’effet de la variabilité spatiale de l’ombrage, et donc de la distribution de la ressource lumineuse, sur la distribution spatiale d’un bioagresseur.
• Il permet de calculer (h/j/m2) l’ombre des arbres associées projetée sur la canopée des cacaoyers.
• Les mesures de densiomètre ont été prises dans les parcelles dans un format de 5 × 10 m, ce qui donne 66 mesures par parcelle.
• L’interpolation pour arriver à une valeur par m2 a été effectuée par krigeage en utilisant le logiciel GS+ (http://www.gammadesign.com/).

À l’échelle du cacaoyer, au Costa Rica

• Dans notre jeu de données, nous avons rencontré une variabilité individuelle de l’intensité d’attaque de la moniliose, entre 0 et 100 % de cabosses malades par cacaoyer.
• À la suite de l’exploration des variables, il ressort que le nombre des cacaoyers (nca) dans un rayon de 3,7 m (nca3.7) et le nombre de fruitiers (nfu) dans un rayon de 4,3 m (nfu4.3) sont les variables de l’environnement local expliquant le mieux la variabilité individuelle de l’intensité d’attaque.
• En plus de cet effet barrière limité, les fruitiers ont aussi un impact sur la disponibilité de la lumière autour du cacaoyer considéré.
• La gestion de la structure spatiale des arbres d’ombrage pourrait ainsi constituer un levier intéressant pour la gestion agroécologique des bioagresseurs.

La crise du parc arboré à karité : exemple de Djougou au Bénin

• Les parcs arborés à dominante de karité s’étendent sur une bande de l’Afrique soudanienne du Sénégal à l’Éthiopie.
• Or, malgré une demande importante en noix de karité sur le marché international, beaucoup de ces parcs sont en voie de dégradation, comme à Djougou au Bénin.
• Afin de mieux comprendre cette situation paradoxale, cette étude présente la complexité des dynamiques en cours en liant, sur plusieurs échelles, les évolutions du système agroforestier aux changements sociaux, en particulier aux inégalités entre femmes et hommes sur la gestion de la ressource arborée.
• Les noix germent et les jeunes plants de karités se développent dans les jachères.

Dispositif d’enquêtes à l’échelle des ménages et des champs

• À Djougou, comme dans tout le Nord du Bénin, la population s’organise autour de vieilles chefferies ou de petits royaumes.
• Les tenures foncières y sont encore mal stabilisées autour des villages récents dont la population s’accroît rapidement.
• Dans la commune de Djougou, diverses enquêtes socio-économiques liées à des projets de recherche successifs ont permis d’établir une base de données qui s’étoffe au cours des années.
• Deux des localités sont situées dans les terroirs anciens, à moins de 15 km du chef-lieu de la commune Djougou, au nord-ouest et au sud-ouest .
• Au total, les enquêtes menées dans 115 champs et 35 jachères ont permis de collecter beaucoup d’informations.

Les images satellitaires

• En première approximation, il est possible de recourir à la télédétection pour suivre et analyser les changements d’occupation du sol et mettre ainsi en évidence les variations de la superficie du parc agroforestier.
• Mais on retrouve, par classification multispectrale, les différents types d’occupation du sol en fonction de la densité du couvert La crise du parc arboré à karité : exemple de Djougou au Bénin 129 végétal (Andrieu et Mering, 2008).
• Les savanes boisées ayant une végétation ouverte sur sol clair (i.e. taux de recouvrement de moins de 30 %) sont considérées comme des jeunes jachères courtes.
• De fait, il y a là divers stades de recrû forestier après culture, typiques de l’évolution d’un parc agroforestier dans un système de défriche-brûlis.
• Ce sont surtout les jachères courtes et longues qui s’étendent.

Une régénération insuffisante

• Dans ces parcs à la composition floristique diversifiée, la densité de peuplement en karités varie beaucoup en fonction des facteurs écologiques, mais aussi, de façon générale, de leur distance au village2.
• Dans les champs proches des villages de Guessou et Kirandi, dans les fronts pionniers, les arbres sont aussi peu nombreux que dans les anciens terroirs à Selra et Tchiri : on compte une dizaine d’arbres par hectare, qui sont des individus de grande taille et déjà âgés.
• C’est ce qui explique les faibles densités de karités déjà très âgés dans les anciens terroirs.
• La situation est plus tendue dans les anciens terroirs où les jachères courtes prévalent, avec un tiers des champs cultivés après des jachères de moins de 5 ans (fig. 8.4).
• Cette absence de régénération du parc crée une situation probablement inédite : les parcs à karités sont devenus désormais un paysage hérité.

La typologie des champs, reflet de la dynamique des parcs

• Si la gestion du parc agroforestier se faisait autrefois sous la responsabilité de chefs de lignage et mettait en jeu des domaines souvent très vastes (Serpantié, 1996a), les décisions sont désormais prises par des chefs de famille disposant de tenures Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 132 foncières plus petites.
• L’importante densité des anacardiers, presque toujours jeunes, semble montrer une transition rapide vers des vergers à anacardiers.
• Ces champs restent majoritaires puisqu’ils représentent près de la moitié de l’échantillon et sont représentatifs des fronts pionniers.
• Ceci est d’autant plus avantageux pour les hommes que le produit leur revient directement, sans passer par le biais des femmes, contrairement aux fruits du karité ou du néré.
• Dans ces sociétés patriarcales, les hommes contrôlent la terre et les La crise du parc arboré à karité : exemple de Djougou au Bénin 133 arbres qu’ils protègent ou coupent.

Une organisation marquée par des rôles genrés

• Les enquêtes socio-économiques réalisées en 2010 dans le cadre du projet Éclis auprès de 381 femmes ont permis d’estimer la place du karité dans les activités des femmes.
• Ainsi, 87 % des femmes de l’échantillon tirent un revenu d’une activité liée au karité, le plus souvent par la vente de noix sèches, mais aussi, pour quelques-unes, par la fabrication et la vente de beurre de karité.
• Des observations similaires ont été faites par Schreckenberg (2004) qui a analysé l’importance du karité dans les moyens d’existence des populations rurales de la commune de Bassila, au sud de Djougou.
• L’aide familiale vient seulement de leurs filles, sauf chez les Peuls où un tiers des maris aident pour le transport.
• Il est toujours utilisé dans de nombreux rituels, en particulier lors de cérémonies funéraires.

Revenus tirés du karité et diversification des activités

• La commercialisation du karité remonte à plusieurs décennies, suivant la monétarisation des sociétés rurales d’Afrique de l’Ouest.
• Dans les fronts pionniers, les revenus monétaires tirés du karité tiennent une part plus importante pour les femmes rurales des villages enclavés parce que la densité de karités est plus importante, notamment dans les jachères, mais aussi et surtout parce que les opportunités de diversification, et donc de revenus, sont nettement plus faibles.
• La fabrication de beurre de karité est destinée à la consommation familiale.
• Pour tirer un revenu considéré comme intéressant par rapport à d’autres opportunités, les femmes doivent avoir un peu de capital leur permettant d’acheter des noix ou des amandes pour les stocker et 4.
• Le terme de ramasseuse est couramment utilisé dans la description des acteurs de la filière ; il comporte une certaine ambiguïté, dans la mesure où, avant de vendre les noix, il y a un long travail de préparation des amandes demandant un certain savoir-faire.

Ressources et contexte familial

• Dans la région de Djougou, les transformations socio-économiques rapides de la société rurale depuis une trentaine d’années se sont accompagnées d’une aggravation des inégalités entre hommes et femmes (Droy et al., 2014).
• Avec une partie de leur temps consacré à leurs propres activités, les femmes gèrent des ressources indépendamment des hommes.
• Bien que de nombreuses femmes rappellent que « le karité, c’est notre source de richesse », et que « si la destruction des karités ne cesse pas, les femmes n’auront plus de revenus », elles se sentent assez démunies devant l’évolution de la situation.
• Pourtant, d’autres sources donnent des niveaux de production très supérieurs.

Les opérateurs de la trituration et de l’exportation

• Depuis quelques années, l’essentiel de la production d’amandes se partage en deux sphères d’échange.
• La part respective de ces unités est mal connue, elle est aussi en rapide évolution.
• La filière du karité est pourtant considérée comme risquée pour les différents opérateurs, en premier lieu les exportateurs et les industriels.
• À l’amont de la filière, la collecte varie beaucoup du fait de l’irrégularité annuelle de la production des arbres et des volumes commercialisés.
• Chez certains commerçants indiens devenus exportateurs, les ventes d’amandes de karité et d’anacardes équilibrent les importations de tissus.

Les acheteurs : collecteurs et grossistes

• La chaîne d’opérateurs qui relie les exportateurs aux ramasseuses ou aux transformatrices a été bien décrite au Ghana (Wardell, 2013) et au Burkina Faso (Rousseau, 2016), plus rarement au Bénin (Gnanglè et al., 2012 ; Pourret, 2015).
• Voir le site de Nkalo pour des informations et des synthèses sur plusieurs produits, dont le karité : http://nkalo.com/blog/karite/.
• Un suivi mensuel des prix à différentes étapes de la filière est réalisé dans plusieurs pays.
• La crise du parc arboré à karité : exemple de Djougou au Bénin 137.

Diversité des collecteurs

• La filière du karité est tributaire du respect d’un itinéraire technique préservant les qualités des amandes comme le tri à la récolte, les conditions de séchage après le dépulpage, l’ébouillantage pour éviter la germination dans les quatre jours suivant la cueillette.
• Or, beaucoup d’observations font état d’une proportion d’amandes avariées dépassant 50 % lors des livraisons aux grossistes.
• Une grande partie des difficultés provient des ramasseuses elles-mêmes, car cet itinéraire est rarement respecté faute de formation et de temps.
• D’autres difficultés proviennent de la filière, avec les intermédiaires qui, en spéculant sur les prix, stockent les amandes dans des conditions inadéquates.

Consommation en eau d’une espèce

• Agroforestière en zone soudanienne aWessou KohomLan g.-b., Peugeot c., agbossou e. et seghieri J. Résumé.
• La transpiration à l’échelle de l’arbre a été déduite de la densité de flux de sève puis extrapolée à celle de la population.
• To estimate the margin of the tree density increase in shea parklands in northern Benin, the authors quantified shea transpiration, as indicator of shea water needs, in a 10-year old fallow at the tree and plot scales.
• Les noix de karité sont riches en matière grasse et servent à la fabrication du beurre.
• À partir de cette étude de cas, les possibilités de densification d’un parc cultivé à karités susceptible de succéder à la jachère sont évaluées.

Le site expérimental

• Dans la zone d’étude, le karité domine largement le couvert ligneux dans les parcs agroforestiers et les jachères.
• Le site expérimental est une jachère de 10 ans d’environ 1,8 ha composée d’herbacées annuelles et pérennes, d’arbustes et d’arbres de plusieurs espèces avec une dominance net en karités, évaluée grâce à un inventaire préalable (fig. 9.1b).

Le dispositif et la méthode d’estimation de la transpiration

• La jachère étudiée est constituée de neuf espèces végétales selon notre inventaire en 2013.
• L’estimation de la transpiration du karité est réalisée à partir d’un échantillon de 5 arbres dont les dimensions sont représentatives de la gamme des dimensions Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 146 mesurées lors de l’inventaire (tab. 9.1).
• Ce profil radial de la densité de flux de sève est pris en compte pour éviter, là encore, des biais importants dans l’estimation de la transpiration (Nadezhdina et al., 2002).
• La transpiration des trois plus petits arbres est calculée directement par le produit de la densité de flux de sève externe et la surface totale d’aubier.

La densité de flux de sève

• Quel que soit l’arbre considéré — et comme attendu —, la densité de flux de sève augmente rapidement dès le lever du soleil.
• La densité de flux de sève d’un arbre est toujours un peu plus élevée en saison des pluies qu’en saison sèche (tab. 9.1 et fig. 9.2).
• Le karité étant une espèce naturelle, les individus sont dispersés dans la jachère.

La transpiration

• À l’échelle de l’arbre et à celle du couvert, la transpiration chute brutalement en février-mars, période correspondant au renouvellement des feuilles (fig. 9.3b).
• Nos observations phénologiques montrent que cette défeuillaison concerne environ 50 % de la canopée.
• Une tendance à la baisse de la transpiration de la population de karité entre 2011 et 2013 s’observe sur la figure 9.3c et sur les valeurs normées par la demande atmosphérique (Eto) (fig. 9.3d).
• Cette tendance est attribuée à un artefact généré par la mise en place par l’arbre de tissus cicatriciels autour des capteurs en réaction à l’insertion des sondes.
• Cette réaction bien connue (Wiedemann et al., 2016) modifie les propriétés thermiques du bois et semble particulièrement forte sur les karités étudiés ici.

Intensité de la transpiration moyenne journalière d’un arbre

• Au cours des trois années d’étude et sur les cinq arbres instrumentés, l’intensité de la transpiration moyenne journalière d’un arbre varie de 4 à 27 l/jour et augmente de façon linéaire avec son diamètre (R² = 0,87, p-value < 0,0001).
• Par ailleurs, Bayala et al. (2008) ont estimé à 121 l/jour la transpiration moyenne annuelle d’un arbre de 64 cm de diamètre situé dans un parc cultivé.
• En effet, dans la plupart des cas, la densité des arbres dans les parcs est plus faible qu’en jachère (Picasso, 1984).
• Consommation en eau d’une espèce agroforestière en zone soudanienne 151 Figure 9.3a.
• Variation saisonnière de la pluviométrie Figure 9.3b.

L’intensité de la transpiration à l’échelle de la population de karités

• L’intensité de la transpiration à l’échelle de la population de karités a été estimée au cours des premiers mois de l’installation (2011), afin qu’elle ne soit pas affectée par les phénomènes de cicatrisation.
• En revanche, l’effet du karité en parc sur la fertilité du sol (carbone et nutriments) et sur le rendement de la culture associée est abordé dans le chapitre 10.
• Consommation en eau d’une espèce agroforestière en zone soudanienne 153 Bibliographie Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., Smith M., 1998.

Zone d’étude et dispositif expérimental

• Le site d’étude est un parc à karités typique d’Afrique de l’Ouest.
• Le karité aurait été progressivement sélectionné au cours des soixante dernières années par les exploitants agricoles pour les produits qu’ils en tirent.
• Dans le parc étudié, la distance entre arbres varie de 20 à 40 m.
• Cette taille d’échantillon a été retenue en référence par Bayala et al. (2016).
• Ils mettaient en évidence, avec un échantillon de même taille sur un parc à karités au Burkina Faso, un effet significatif de la distance à l’arbre sur les stocks de carbone des sols.

Mesures des composantes chimiques du sol

• Des échantillons composites du sol ont été prélevés sous le houppier et hors houppier à la tarière aux quatre points cardinaux de chaque zone concentrique et sur deux horizons (0-10 cm et 10-30 cm).
• Le phosphore total a été extrait par un mélange d’acide nitrique et chlorhydrique concentrés, le phosphore assimilable a été extrait au bicarbonate de sodium à pH = 8,5 (méthode 1.
• CT et CC sont respectivement les proportions de carbone du sol provenant de l’arbre (T) et de la culture (C) ; δ13CT, signature isotopique de la biomasse de l’arbre ; δ13 CC, signature isotopique de la biomasse de la culture ; δ13Ct, signature isotopique du C du sol.
• Ces données ont été déterminées au laboratoire de biochimie et physiologie moléculaire des plantes de l’Inra à Montpellier.

Mesure de la dynamique de l’eau dans le sol

• Les succions en eau du sol sous le houppier et hors houppier ont été déterminées à partir d’un suivi tensiométrique entrepris d’avril 2014 à août 2015 au voisinage d’un des plus gros karités du champ (KG1).
• Deux forages de 4,5 m de profondeur et 6,5 cm de diamètre ont été réalisés (à l’aide d’une foreuse Stenuick pneumatique avec marteau fond de trou).
• Les données tensiométriques permettent de suivre les phases d’humectation-dessèchement du profil et de calculer les gradients de charge verticaux indicateurs de la direction ascendante ou descendante des flux hydriques.
• À proximité des profils tensiométriques, deux tubes d’accès de sonde à neutrons ont été implantés afin de mesurer les profils de la teneur en eau du sol.

Mesures sur la culture de maïs

• Le rendement en grains et en pailles du maïs et ses composantes à la récolte ont été mesurés sur une surface de 2 × 3 m sous le houppier et hors houppier (A et C).
• Impacts du karité sur les ressources du sol et la production d’une culture de maïs associée 159 Les teneurs en azote (N) ont été mesurées sur un échantillon de pieds entiers de maïs au stade montaison déplantés sur une placette de 2 × 3 m au niveau de chaque zone (A et C).
• Ces analyses ont également été réalisées sur la plateforme Lama par la méthode Kjeldahl pour l’azote, par absorption atomique pour les cations et par colorimétrie au Technicon après extraction à l’eau régale pour le phosphore total.
• La nutrition azotée de la plante varie comme la valeur de l’INN.
• La teneur en azote minimale nécessaire pour une croissance optimale a été calculée à partir de l’équation proposée par Lemaire et Gastal (1997) en l’absence de facteur limitant :.

Analyses statistiques

• Les caractéristiques chimiques des sols ont été évaluées par analyse de variance intégrant les effets de trois facteurs : localisation dans l’horizon 0-10 ou 10-30 cm ; la circonférence du tronc, petit ou gros ; la distance du sol analysé au tronc du karité, 3 ou 10 m.
• Les interactions de ces facteurs pris deux à deux ont été également analysées.
• Les rendements et les composantes du rendement du maïs ont été analysés par des analyses de variance intégrant les effets des facteurs « distance au tronc de l’arbre » et « circonférence du tronc » de l’arbre.
• Ces analyses ont été effectuées avec le logiciel Statistica.

En saison des pluies

• À proximité du seul arbre instrumenté, les mesures tensiométriques au cours de chaque saison des pluies de 2014 et 2015 indiquent une humidification plus tardive en profondeur (1,5 m et plus) et une teneur en eau moyenne moins élevée sous le houppier qu’en dehors du houppier (fig. 10.2).
• L’hypothèse la plus vraisemblable est donc que la diminution de l’humidité sous l’arbre, à partir de 2 m de profondeur, est attribuable à la reprise transpiratoire de l’arbre.
• Cette hypothèse est confirmée par les gradients de flux déduits des potentiels matriciels mesurés.
• Leur sens (gradient positif) indique une reprise de l’évapotranspiration dans l’horizon 2-4 m, sous l’arbre, d’avril à septembre 2014.
• En Afrique de l’Ouest, la littérature ne décrit pas de dispositif enregistrant le potentiel de l’eau dans le sol sur une aussi grande profondeur et pendant une aussi longue période que dans notre étude.

En saison sèche

• En saison sèche, les horizons superficiels du sol sont plus secs hors houppier que sous le houppier en comparaison de la saison des pluies (décembre 2014 à Impacts du karité sur les ressources du sol et la production d’une culture de maïs associée 163 F ig ur e 10 .2 .
• Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 164 mi-mars 2015).
• Ce résultat confirme l’hypothèse d’un effet tampon du houppier sur les variations du microclimat (température et rayonnement incident).
• Par conséquent, il y a une limitation de l’évaporation des horizons superficiels du sol aux périodes chaudes et sèches grâce à une température et un rayonnement incident plus faibles sous le houppier.

Conséquences sur la culture associée

• En termes de services écosystémiques, en concentrant les pluies, l’arbre est susceptible de favoriser le démarrage de la croissance de la culture sous son houppier en début de saison des pluies, quand les ressources en eau ne sont pas encore reconstituées.
• Rendement en grains et en pailles et composantes du rendement du maïs sous le houppier et hors houppier du karité.
• The influence of karité (Vitellaria paradoxa) and néré (Parkia biglobosa) trees on sorghum production in Burkina Faso.

La régénération naturelle assistée

• Dans le bassin arachidier du Sénégal, une alternative pour réduire la pauvreté en milieu rural SANogo d., CAMArA BABA A., diAttA Y., ColY l., diop M., badJi m. et binam J.-n. Résumé.
• Il ressort que dans le centre-nord du bassin arachidier, 3 % des adoptants de cette méthode et 14 % des non-adoptants ne parviennent pas à couvrir leurs besoins alimentaires au-delà de 4 mois après la récolte.
• Cependant, il a été identifié des contraintes à la diffusion de cette pratique dans la zone d’étude, d’ordre naturel, anthropique et institutionnel.
• Certains avantages de la régénération naturelle assistée ont été étudiés, mais pas quantifiés en termes social et économique (moyens de subsistance).

Zone d’étude

• L’étude a été menée dans les zones centre-nord (CNBA) et centre-sud (CSBA) du bassin arachidier du Sénégal qui ont bénéficié de l’intervention de projets et d’ONG ayant pour but de promouvoir la régénération naturelle assistée.
• Elle a concerné la commune de Niathène dans la région de Thiès (pluviométrie de 200 à 500 mm, projet Previnova) et la commune de Diakhac dans la région de Fatick (pluviométrie de 500 à 700 mm, l’ONG World vision) (fig. 11.1).
• Dans chaque commune, trois Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 174 villages ont été choisis sur la base du degré d’adoption de la régénération naturelle assistée et de manière à regrouper des effectifs de ménages qui la pratiquent à des degrés divers.
• À Diakhao, le choix a porté sur les villages de Ndoffanemade, Diok et Boffpoupouye.
• À Niakhène, il s’agit des villages de Niakhène, Khatre Sy et Sam Dieng.

Choix des ménages

• Dans chaque village, l’échantillonnage a porté sur 20 ménages (12 adoptants et 8 nonadoptants), soit un total de 120 ménages pour les six villages.
• Dans cette étude, la définition des ménages « adoptants » et « non-adoptants » est fondée sur la densité et des diamètres des arbres (DHP - diamètre à hauteur de poitrine).
• Des sous-groupes des ménages agricoles « adoptants » sont proposés en fonction du nombre d’arbres dans leurs champs.
• Pour les deux catégories de ménages, la densité de peuplement devait être supérieure ou égale à 100 arbres/ha (tab. 11.1).

Méthode de collecte et d’analyse des données

• La méthodologie a consisté à faire la caractérisation socio-économique des ménages.
• Les productions forestières de l’exploitation (bois de chauffe, bois de service, fourrage, feuilles et fruits) ont été quantifiées seulement au centre-nord du bassin arachidier.
• Les données ont été traitées par des méthodes d’analyse descriptive sur tableur Excel pour Windows.
• Un t-test a permis la comparaison des moyennes à l’aide du logiciel R (3.4.2) pour Windows.

Structure des ménages et caractéristiques sociologiques des chefs de ménage

• L’analyse des données du tableau 11.2 montre que, quelle que soit la zone agro-climatique, il y a peu de différence du nombre moyen de personnes par ménage, ainsi que leur répartition par classe d’âge entre les ménages adoptants et les non-adoptants.
• L’analyse des données du tableau 11.3 montre que les chefs de ménage sont en très grande majorité (95-100 % des ménages) des hommes, quelle que soit la région agroclimatique et le statut adoptant ou non-adoptant.
• Dans le centre-nord du bassin arachidier, les chefs de ménage adoptants la régénération naturelle assistée sont majoritairement monogames (69 % des ménages).
• Les chefs de ménages non-adoptants sont majoritairement polygames (57 % des ménages).

Gouvernance des ressources

• L’observation des données du tableau 11.4 révèle que l’essentiel des superficies exploitées se trouve dans les champs de brousse, c’est-à-dire les plus éloignés des habitations du village.
• À l’inverse, au centre-nord du bassin arachidier, la superficie cultivée moyenne est un peu plus élevée chez les adoptants (11,8 ha) que chez les non-adoptants (10,6 ha).
• Le mode d’acquisition des champs le plus courant est l’héritage.
• La mise en valeur de ces superficies est basée à plus de 80 % sur le droit d’usage à long terme, ce qui procure aux chefs de ménage la possibilité de planter et d’exploiter les arbres, de faire des aménagements et de transmettre les champs à leurs héritiers.
• Comparaison de la gouvernance des ressources entre adoptants et nonadoptants de la RNA dans le bassin arachidier du Sénégal.

Dotation en biens d’équipement selon l’adoption

• L’analyse des données concernant les biens d’équipement (tab. 11.5) révèle que dans les deux régions étudiées, la majorité des ménages adoptants possède au moins une maison en dur (64-83 %) ; tous les ménages ayant une maison (en banco, en dur ou les deux).
• Une grande proportion de ménages adoptants dispose de moyens de travail et de déplacement (cheval et charrette), cette proportion est moindre chez les ménages non-adoptants.
• La possession du téléphone et d’un téléviseur ne semble pas dépendre du statut d’adoptant ou de non-adoptant.
• Comparaison des équipements entre adoptants et non-adoptants de la régénération naturelle assistée dans le bassin arachidier du Sénégal.

Sur les productions forestières

• Dans le centre-nord du bassin arachidier, les adoptants de la régénération naturelle assistée ont une production fruitière plus élevée que celle des non-adoptants (p = 0,002), alors que c’est l’inverse (p < 0,0001) dans le centre-sud du bassin arachidier (fig. 11.2).
• Au centre-nord du bassin arachidier, seule région échantillonnée pour quantifier les productions forestières, la quantité de bois récolté dans les champs des adoptants de la régénération naturelle assistée est supérieure (p <0,0001, tab.
• 6) à celle des non-adoptants, mais les productions de fourrage et de feuilles destinées à la consommation du ménage sont significativement inférieures (p = 0,001 ; p = 0,043).

Sur les productions agricoles et les quantités de fertilisants apportés

• Il ressort également que pour les ménages du centre-nord du bassin arachidier (fig. 11.4), les adoptants apportent beaucoup plus de fumier (p < 0,0001) et beaucoup moins d’engrais minéral (p < 0,0001) que les non-adoptants.
• Les ménages apportent très peu d’engrais minéral (p = 0,06) dans le centre-sud du bassin arachidier, quel que soit leur statut adoptant ou non-adoptant, mais ce sont les non-adoptants qui apportent le plus de fumier (p < 0,0001).
• Comparaison des quantités de produits forestiers entre adoptants et nonadoptants de la régérnération naturelle assistée dans le centre-nord du bassin arachidier du Sénégal.

Effets de la régénération naturelle assistée sur l’économie des ménages et la sécurité alimentaire

• Les résultats montrent que dans le centre-nord et le centre-sud du bassin arachidier, la proportion des ménages qui pratiquent le commerce de fruits forestiers est plus importante chez les ménages adoptants (fig. 11.5).
• Quelle que soit la zone, un ménage adoptant la régénération naturelle assistée gagne en moyenne 72,65 $US par saison sur la vente de produits forestiers non ligneux contre 29,73 $US pour un ménage non-adoptant.
• Dans la région centre-nord du bassin arachidier, quel que soit leur statut, la majorité des ménages (61-67 %) vit grâce à ses récoltes au-delà d’un an, tandis que dans la région centre-sud, 75 à 80 % des ménages ne disposent pas de plus de 11 mois d’autonomie alimentaire (fig. 11.6).
• L’effet de la régénération naturelle assistée sur la sécurité alimentaire des ménages dépend donc fortement de la zone agro-climatique.

Les contraintes à la diffusion et à l’extension de la régénération naturelle assistée

• Selon les chefs de ménage adoptants et non-adoptants de la régénération naturelle assistée, les contraintes à la diffusion de cette pratique sont naturelles, anthropiques et institutionnelles.
• Gestion des arbres champêtres au Sahel, also known as Régénération naturelle assistée.
• Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 188 Introduction Dans le Sahel, les pratiques agricoles traditionnelles intègrent le risque climatique propre aux zones arides et semi-arides : pluviométrie limitée et concentrée sur quelques mois.
• Ces travaux s’inscrivent dans une dynamique de quinze années de recherches menées en partenariat par des équipes sénégalaises, américaines et françaises, avec le soutien de la National Science Fondation.

Dispositifs expérimentaux

• Deux sites d’étude où prédomine l’un des deux arbustes dans le paysage ont été choisis : − Guiera senegalensis (Gs) à Keur Matar dans le centre-ouest du Sénégal, près de Thiès ; − Piliostigma reticulatum (Pr) à Nioro-du-Rip dans le sud du bassin arachidier en zone plus humide.
• À Keur Matar, le sol, très sableux et lessivé, est classé dans le type arenosol par la FAO (2006) et considéré comme un sol « dior » dans la classification locale (Badiane et al., 2000).
• Dans ces dispositifs, l’arbuste est associé, les années impaires, à une culture de mil (Penisetum glaucum) en rotation, les années paires, avec l’arachide (Arachis hypogea) ; les résidus de coupe sont restitués au sol.
• Ces dispositifs sont en blocs aléatoires complets et parcelles divisées (split plot).

Croissance de la culture associée et rendement

• Cette gestion écologique permet l’amélioration de la croissance de la culture, notamment une réduction de la durée du cycle de développement (Balaya et al., 2017).
• Les mesures effectuées (suivi des variables climatiques, du potentiel hydrique du sol, micro-lysimètres) depuis le début des années 2000 montrent qu’il n’y a pas de compétition pour l’eau entre la plante cultivée et l’arbuste.
• Des observations complémentaires révèlent la capacité de ces arbustes à redistribuer l’eau dans le sol durant la nuit au profit des horizons de surface, c’est un phénomène de redistribution hydraulique (Kizito et al., 2006, 2007 et 2012).
• Comme attendu, les taux d’allongement racinaire du G. senegalensis ont été plus élevés en saison humide qu’en saison sèche.
• Un îlot de fertilité La gestion, en particulier la taille de l’arbuste dans le système cultivé, permet de préparer un paillis à la surface du sol.

Diversité et structure des communautés microbiennes du sol

• L’analyse des phospholipides, composants essentiels des membranes des cellules microbiennes extraits des échantillons de sols sous la forme d’acides gras phospholipidiques (PLFA), a permis de faire une différenciation phénotypique des microorganismes du sol en fonction de la distance à l’arbuste (Diedhiou-Sall et al., 2009).
• Cette étude a également montré que la biomasse microbienne du sol reste active durant la saison sèche à proximité de l’arbuste (Dick et al., 2017).
• Les cultures vivrières associées aux arbustes natifs : un modèle adapté au climat sahélien 193 paramètres chimiques du sol, notamment les teneurs en azote minéral (Debenport et al., 2015 ; Diakhaté et al., 2016).
• De plus, des plants de mil (50 jours après semis) ont été échantillonnés à proximité (< 1 m) ou à distance (> 5 m) d’un buisson de G. senegalensis, le long du gradient climatique nord-sud du bassin arachidier sénégalais (Louga, Bambey et Nioro-duRip).

Capacités fonctionnelles des microorganismes

• Les données obtenues sur la structure et la diversité des communautés peuvent être confrontées à d’autres paramètres renseignant sur les capacités fonctionnelles des microorganismes.
• Elles confirment l’existence d’une activité microbienne et d’un recyclage des nutriments plus importants dans le sol cultivé en association avec les arbustes que dans celui d’une monoculture (Diakhaté et al., 2016).
• Ce carbohydrate est impliqué notamment dans l’efficience d’utilisation de l’eau par la plante (Delorge et al., 2014).
• Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 194.

Les nématodes, indicateurs du fonctionnement biologique du sol

• Du fait de leur abondance dans les sols et de leur diversité fonctionnelle (en lien avec leur régime alimentaire et leur stratégie démographique), les nématodes constituent un autre indicateur de choix permettant d’apprécier les changements du fonctionnement biologique du sol liés aux pratiques agricoles (Bongers et Ferris, 1999).
• Leur abondance diminue significativement dans l’association culturale, que ce soit en milieu paysan (Diakhaté et al., 2013) ou en conditions contrôlées (Chapuis-Lardy et al., 2015).
• L’abondance de la population de nématodes phytophages est réduite de 64 % quarante-cinq jours après un apport de feuilles ou de rameaux broyés.
• Cet indice fournit des informations sur la disponibilité en ressources dans le sol au travers de la réponse des décomposeurs primaires, notamment les espèces opportunistes (Ferris et al., 2001).
• La dégradation des résidus de l’arbuste contribue sans aucun doute à une augmentation des teneurs en azote minéral.

Contribution des arbustes au fonctionnement

• La dynamique de la biomasse aérienne et souterraine des arbustes a été suivie en saison des pluies, en saison sèche froide et en saison sèche chaude.
• À l’échelle de la parcelle, les bilans d’eau et d’assimilation du carbone ont été estimés par une modélisation de type « transferts surface-végétation-atmosphère ».
• Les rejets conservent leur feuillage durant presque toute la saison sèche, contrairement aux arbustes non rabattus de la jachère.
• Des mesures et des observations sont réalisées conjointement sur une parcelle située dans un parc agroforestier associant le petit mil et G. senegalensis et sur une parcelle située dans une jachère (savane arbustive).

Régulation hydrique à l’échelle de l’arbre

• 1 présente la pluviométrie journalière, le déficit de pression de vapeur (DPV) moyen journalier et le taux de transpiration foliaire journalière maximale (Tr max) mesurés au cours en 2010.
• Le taux de transpiration foliaire (Tr max) est corrélé positivement au déficit de pression de vapeur dans le parc agroforestier uniquement (F = 6,461 ; P = 0,03 856).
• Les mesures de terrain et les sorties du modèle Sispat (fig. 13.2) confirment qu’en cette saison, la disponibilité en eau du sol pour la végétation est plus élevée sous le parc à G. senegalensis que sous la jachère (Ramier et al., 2009 ; Velluet et al., 2014 ; Issoufou et al., 2015).
• À l’échelle de l’arbre, ces résultats indiquent que, tant que le contenu en eau du sol est suffisant pour compenser la transpiration du couvert ligneux, le taux maximum de transpiration du couvert ligneux est limité par la demande évaporative de l’atmosphère, comme l’est l’évapotranspiration à l’échelle de la parcelle.
• En dessous de ce seuil, elle diminue avec la baisse de la teneur en eau du sol.

Régulation hydrique à l’échelle de la parcelle

• Les comportements hydrologiques et énergétiques du parc agroforestier et de la jachère à l’échelle de la parcelle ont été modélisés de 2005 à 2012 à partir des observations de terrain : précipitations, rayonnements, micro-météorologie, humidimétrie et développement saisonnier de la végétation.
• Des différences de fonctionnement apparaissent clairement entre les deux types de couverts, alors qu’ils sont soumis à des conditions pluviométriques et météorologiques similaires.
• La régénération des arbustes est favorisée par les plus grandes quantités d’eau disponibles, une compétition pour les ressources (en particulier l’eau) limitée par un couvert moins dense qu’en jachère et la diminution de l’encroûtement du sol par le travail du sol effectué auparavant pour le mil.
• Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 204 biliser de l’eau dans la zone racinaire et au-delà (drainage intense sous le parc mais inexistant sous la jachère ; fig.

Évaluation de la biomasse et du stock de carbone

• À l’échelle de l’arbre La gestion des arbustes dans les parcs arbustifs d’Afrique de l’Ouest est liée au calendrier cultural et aux stades de développement de la culture (Lahmar et al., 2012 ; Issoufou et al., 2015).
• La biomasse totale a augmenté de 13 % dans le parc agroforestier et diminué de 15 % dans la jachère entre la saison des pluies et la saison sèche chaude (février-mai) avant défrichement.
• Dans le parc agroforestier, une diminution significative de la quantité de racines fines de 30 % en saison sèche froide et de 45 % en saison sèche chaude est observée également.
• Du fait de la défeuillaison et du ralentissement de la croissance des arbustes de février à juin dans la jachère (Issoufou et al., 2013), la diminution de la biomasse est plus liée à une réduction de la biomasse racinaire (19 % pour les racines grossières et 40 % pour les racines fines) qu’à celle de la biomasse aérienne (10 %).

Assimilation de carbone à l’échelle de la parcelle

• Les processus de photosynthèse et de transpiration sont couplés à l’échelle de la feuille par le biais de la régulation stomatique.
• Précisément, les différences obtenues entre le modèle et les observations sont plus faibles pour le parc agroforestier que pour la jachère, ceci pouvant s’expliquer par une composition spécifique simple (mil et rejets d’arbustes du même âge) et un couvert (plants de mil et repousses de Guiera) plus homogène dans le parc agroforestier que dans la jachère.
• Elles mettent en évidence la diversité des contextes et des types de systèmes agroforestiers analysés.

Carcatérisation des sites d’étude

• L’analyse présentée porte sur deux dynamiques de transformation des systèmes agroforestiers : − les dynamiques spatiales des systèmes agroforestiers, caractérisées par un indicateur unique qui concerne la réduction, le maintien ou l’accroissement des surfaces (en hectares) occupées par les divers types de systèmes agroforestiers étudiés ; − les dynamiques de recomposition des systèmes agroforestiers, caractérisées par deux indicateurs.
• Le premier est la composition ou nombre d’espèces présentes dans le système agroforestier au moment de l’étude.
• Cette analyse vise également à identifier les principaux déterminants socio-économiques de ces deux dynamiques.

Analyse des systèmes agroforestiers au Bénin

• Les sites de Kirandi et Selra au Bénin (fig. 14.1) concernent des parcs à karité-néré.
• Il est important de les prendre en compte pour comprendre son évolution : les hommes gèrent les arbres (sélection, protection ou coupe), les femmes exploitent les fruits.
• Disponibilité en capital La disponibilité des ressources au niveau de l’ensemble de la zone étudiée concerne les disponibilités en en capital (physique, financier…).
• III - Caractéristiques des marchés de la zone étudiée 5. Marché prix Cette catégorie regroupe les déterminants liés aux prix de vente des différents produits issus des systèmes agroforestiers (produit principal comme le cacao ou le café), ainsi que les productions associées (cultures vivrières, fruits, bois…).
• Une partie des surfaces occupées par ces systèmes est remplacée (note 2, triangle vert) par des vergers d’anacardiers, des champs nus ou des systèmes agroforestiers qui voient la diversité de leur composition diminuer (flèche vers le centre).

Analyse des systèmes agroforestiers au Cameroun

• Les sites d’Obala et de Talba au Cameroun (fig. 14.2) concernent des systèmes agroforestiers à base de cacaoyers.
• Le site d’Obala correspond à une ancienne zone d’agriculture familiale.
• Les contraintes foncières expliquent que la surface de ces systèmes agroforestiers est aujourd’hui stabilisée (note 3, triangle vert).
• Cette rapide expansion des surfaces (note 5 pour le triangle vert) est portée par des exploitants de type familiaux, patronaux ou capitalistes.
• Aujourd’hui, ces deux derniers types d’exploitants agricoles contrôlent 75 % des surfaces plantées, ils simplifient des systèmes agroforestiers (note 3 pour le triangle orange et flèche vers le centre) pour maximiser les profits qu’ils tirent de la production cacaoyère.

Analyse des systèmes agroforestiers au Kenya

• Les sites de Murang’a et de Kiambu au Kenya (fig. 14.3) concernent des systèmes agroforestiers à base de caféiers.
• Le site de Limuru concerne des systèmes agroforestiers à base de théiers.
• Ces systèmes se sont progressivement complexifiés pour accroître la diversité des productions (bois de chauffage et d’œuvre, café, fruits, musacées, cultures vivrières, plantes fourragères, petits élevages et élevage bovin laitier) et améliorer la productivité de la terre.
• La surface de ces systèmes est en baisse (note 2, triangle vert) parce que leurs propriétaires sont incités par les conditions actuelles de prix et de marché à les transformer en terrains immobiliers.

Analyse des systèmes agroforestiers au Nicaragua et au Costa Rica

• Les sites de Peñas Blancas au Nicaragua et de Llano Bonito au Costa Rica (fig. 14.4) concernent des systèmes agroforestiers à base de caféiers.
• Et ce, même si leurs moyens de production (capital et travail), les conditions de marché (filières de café de qualité souvent reconnues par des certifications socio-environnementales) et les incitations des pouvoirs publics (protection des bassins versants du barrage hydroélectrique, protection des sources des cours d’eau) pourraient contribuer à une dynamique de complexification de ces systèmes agroforestiers.
• Le tableau 14.3 résume les caractéristiques des dynamiques spatiales et de recomposition à l’œuvre sur les neuf sites étudiés.
• La correspondance entre ces trois catégories et les cinq notes précédentes sont précisées dans ce même tableau (tab. 14.3).

Évolution de la surface des systèmes agroforestiers

• Dans quatre sites, la surface est stable : Obala , Murang’a , Peñas Blancas et Llano Bonito (Costa Rica).
• Elle dépend des disponibilités foncières et de l’existence de différents types d’exploitants agricoles (familiaux, patronaux et capitalistes) en capacité (disposant de force de travail ou de capitaux) et désireux, du fait des conditions de marché, de les mettre en valeur.
• Ces observations rejoignent des travaux antérieurs ayant mis en évidence l’importance des disponibilités foncières et en force de travail comme moteur de ces dynamiques d’extension (Ruf, 1995).
• Dans trois des sites étudiés, la surface des systèmes agroforestiers est en réduction : Selra , Kiambu et Limuru .
• Ce type de transformation n’est pas propre au Kenya.

Évolution de la composition des systèmes agroforestiers

• La composition des systèmes agroforestiers reste stable sur deux sites (Obala et Llano Bonito), se simplifie sur quatre sites (Selra, Kirandi, Talba, Peñas Blancas) et se complexifie sur trois sites (Murang’a, Kiambu et Limuru).
• La stabilité de la composition traduit la bonne adéquation de cette composition avec les objectifs, les pratiques alimentaires, les techniques locales et les stratégies de l’exploitant, ainsi que la stabilité du marché ou du contexte règlementaire.
• Elles montrent également la transformation des rapports de force entre les différents types d’exploitants agricoles (homme/femme, petits/grands exploitants…) et leur importance relative sur le territoire étudié.
• Elle permet de comparer des sites qui présentent des caractéristiques et des trajectoires de systèmes agroforestiers contrastées.
• Elle masque d’éventuels changements de système de culture à nombre d’espèces égal comme la densité d’arbres et le niveau d’ombrage, ou les changements de variétés ou de pratiques techniques.

Similarités dans les trajectoires de transformation et les déterminants identifiés.

• Cette étude montre également que même si la diversité des dynamiques et des déterminants observés est importante, on retrouve des similarités, voire des récurrences, dans les trajectoires de transformation et les déterminants identifiés, ainsi que dans l’importance relative de ces différents déterminants.
• La composition se simplifie lorsqu’il y a une modification des types de producteurs qui investissent ces territoires agraires (grands producteurs/ petits producteurs, hommes/femmes).
• In: Ecosystem services from agriculture and agroforestry: measurement and payment.

Régulation des bioagresseurs des cultures

• Les approches développées ont permis d’évaluer l’effet de la composition et de l’organisation spatiale de la biodiversité associée au sein des systèmes agroforestiers sur les bioagresseurs, l’effet de l’ombrage sur le développement des bioagresseurs et l’effet de la biodiversité végétale associée aux échelles parcelle et paysage sur les communautés d’ennemis naturels et leur efficacité à réguler les bioagresseurs.
• In order to optimally exploit these control mechanisms, thereby limiting production losses, it is necessary to improve their understanding Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale 230 of these interactions within agro-ecosystems.
• Elles peuvent ainsi modifier le développement, la reproduction et les comportements de recherche de la ressource des bioagresseurs (i.e., bottom-up control) ou augmenter l’abondance de leurs ennemis naturels (i.e., top-down control).
• Elle réduirait aussi l’acces- Régulation des bioagresseurs des cultures dans les systèmes agroforestiers tropicaux 231 sibilité du bioagresseur à la ressource en favorisant la fragmentation des habitats.

Effet de l’organisation spatiale de la biodiversité associée sur les bioagresseurs

• Ngo Bieng et al. (chapitre 7) ont montré que l’organisation spatiale de la biodiversité végétale associée aux systèmes agroforestiers à base de cacaoyers permettait de réguler les bioagresseurs via des mécanismes complexes incluant la disponibilité de la ressource, l’effet de l’ombrage et les effets barrières physiques.
• L’étude des effets indépendants des variables de structure horizontale et verticale des arbres d’ombrage associés aux cacaoyers sur l’intensité de l’infestation permet une meilleure compréhension de l’effet de l’ombrage sur le cycle de vie de la maladie (Gidoin et al., 2013).
• Les effets de l’organisation spatiale des arbres d’ombrage sur la régulation des bioagresseurs ne seront pas traités spécifiquement dans ce chapitre de synthèse.

Effet de l’ombrage sur le développement des bioagresseurs

• Les bioagresseurs sont plus ou moins sensibles aux variations du microclimat, en fonction de leurs caractéristiques de développement et de dispersion (Schroth et al., 2000).
• L’ombrage stimule de multiples mécanismes écologiques, en interaction avec le climat, dont les effets peuvent être antagonistes (négatifs, mais aussi positifs) sur les dynamiques des bioagresseurs (Ratnadass et al., 2012).
• Dans le cas des maladies fongiques, on peut en général distinguer deux phases principales dans le cycle de vie de l’agent pathogène : la dispersion des spores et leur germination.
• Il est donc difficile, dans ce cas, de statuer sur un effet positif ou négatif de l’ombrage sur l’intensité de la maladie.
• Dans le cadre du projet Safse, l’étude de la régulation naturelle des bioagresseurs dans les systèmes agroforestiers s’est faite en deux étapes.

Effet de la diversité végétale sur les communautés d’ennemis naturels

• Afin d’établir les liens entre la composition végétale et la composition en ennemis naturels des bioagresseurs, des approches d’écologie des communautés fondées sur l’étude des indices de diversité végétale, microbienne et animale à l’échelle de la parcelle ont été utilisées.
• Il a une phase tellurique durant son cycle de développement, offrant des leviers d’action supplémentaires pour son contrôle.
• Néanmoins, les arbres d’ombrage pouvent potentiellement agir comme des réservoirs de souches de champignons.
• Tchameni et al. (2011) ont montré que les champignons mycorhiziens arbusculaires et le champignon Trichoderma asperellum augmentaient la croissance et la résistance du cacaoyer contre P. megakarya.
• Les résultats ont montré que la régulation des ravageurs du cacaoyer liée aux fourmis ne serait pas diminuée dans les systèmes avec peu de diversité végétale associée (monoculture ou système avec une espèce associée) car ils bénéficieraient de l’influence de l’environnement proche composé de savane, de forêt galerie, et de systèmes agroforestiers avec une forte diversité végétale.

Les systèmes agroforestiers à base de caféiers au Kenya

• Une approche spatialisée a été utilisée dans des systèmes agroforestiers à base de caféiers pour étudier les services de régulation du scolyte des baies de café Hypothenemus hampei , ravageur principal du café (cas n° 4) à l’échelle mondiale (Vega et al., 2009).
• Néanmoins, les processus qui favorisent leur présence n’ont pas été étudiés.
• Étant donné les faibles effectifs des parasitoïdes, il n’a pas été possible d’établir des corrélations spatiales entre la présence des arbres et les taux de parasitisme.
• Ce type d’approches fondées sur l’étude des facteurs environnementaux favorisant la présence d’ennemis naturels est important pour bien connaître la composition et la structure des communautés en lien avec la structure et la composition des systèmes agroforestiers.
• Mais, elles ne permettent pas réellement d’évaluer l’efficacité de la régulation naturelle dans ces systèmes pour réduire les populations de bioagresseurs.

Les systèmes de culture à base de céréales

• Et de légumineuses au Sénégal La mineuse de l’épi, Heliocheilus albipunctella , représente une contrainte majeure à l’intensification de la production de mil, causant jusqu’à 85 % de perte de rendement en grains.
• La gestion de ces habitats au sein du paysage constitue un levier pour favoriser la régulation naturelle des populations de bioagresseurs.
• Pour chaque rayon autour des parcelles de mil, des modèles explicatifs de type modèle linéaire généralisé (GLM) ont permis d’identifier les variables paysagères ayant un effet sur la régulation naturelle.
• Le modèle composé des indices de diversité des arbres — l’indice de diversité de Shannon et l’indice d’abondance des parcelles de mil dans un rayon de 1,75 km autour des parcelles de mil — s’est avéré le plus pertinent pour expliquer la régulation naturelle de la mineuse du mil.

Les systèmes agroforestiers à base de caféiers auCosta Rica

• Une approche basée sur l’étude des traits fonctionnels des oiseaux a été développée pour étudier leur effet sur le contrôle du scolyte des baies (H. hampei) dans les systèmes agroforestiers à base de caféiers (Martínez-Salinas et al., 2016) (cas n° 6).
• Une étude a été menée pour évaluer l’effet des arbres d’ombrage sur la diversité fonctionnelle (DF) des oiseaux et l’effet de cette diversité aviaire sur l’infestation du scolyte des baies.
• Ecological mechanisms for pest and disease control in coffee and cacao agroecosystems of the Neotropics.

Figures

Table 1. Composition of the fuel material P-13 normalised to total alpha activity.

Full text

TWENTY-YEAR FOLLOW-UP OF A Pu/Am INHALATION CASE
C. Wernli

and J. Eikenberg
Paul Scherrer Institute (PSI), 5232 Villigen, Switzerland
In 1983 a technician inhaled a mixture of Pu/Am aerosols in an accidental situation in the hotlab of Paul Scherrer Institute
(PSI). This case is of interest for long-term follow-up since the technician was relatively young (26 y) at the time of intake,
no chelating agent was used to alter retention and excretion and the inhaled activity was rather high ( 20 kBq of
alpha emitters). The results obtained from periodic lung counts, urinary and faecal excretions as well as from some bone
and liver measurements up to the year 2003 are presented. The measurements were mainly made at PSI but also at FZK
Karlsruhe, Germany, and PNNL Hanford, USA. The evaluation and dose estimation of this case was done by several
institutions, such as FZK, PNNL and NRPB in addition to PSI. Elements of the case were used in international biokinetic
model validation programs by EURADOS/EULEP and IAEA and the
241
Am data are given as example in Annex E of
the ICRP ‘Guide for the Practical Application of the ICRP Human Respiratory Tract Model’. An overview is given on
the various results obtained by the different institutions using their models and methods for interpretation of the measured
data. While estimation of intake varies by more than an order of magnitude, final estimation of effective committed dose
varies only in the range of 0.5–1.5 Sv.
THE ACCIDENTAL SITUATION IN 1983
The former Swiss Federal Institute for Reactor
Research (EIR), now Paul Scherrer Institute (PSI)
operated a hot lab where research on nuclear fuel
has been performed for more than a decade. As a
consequence of the production of uranium/pluto-
nium carbide microsphere fuel elements some liquid
waste resulted. The volume of this liquid waste was
reduced periodically by evaporation in a special
apparatus within a glove box of the hot lab. On
one occasion an incident happened as described in
the original EIR report
(1)
:
At 16:15 on 24 May 1983 a rapid chemical reac-
tion occurred in an apparatus in which a routine
waste sludge evaporation process was under way.
The waste was produced during fuel fabrication.
The resulting pressure wave ruptured a number of
parts at the glove box in which the equipment was
situated leading to an alpha contamination of that
and neighboring laboratories. The alarm system
activated by the fire alarm, the activity detectors
and manually by the operators functioned correctly.
A total of seven persons working in the imme-
diate surrounding of the place of the incident inhaled
a detectable amount of alpha emitting radionuclides.
For one person only the estimated committed dose
was above the legal limits. This refers to a young
man of 26 y at the time of the incident (M.D., born
in 1957). All data on measurements and analysis are
given for this person only.
The material dispersed at this incident was a mix-
ture of different waste products in various chemical
forms. Therefore, no detailed information could be
given on the chemical form and the particle size
distribution of the inhaled radioactive material. The
major component of the fuel material used at that
time was natural uranium and a plutonium mixture
with the badge name P-13. The typical ratio by
weight was 80% of uranium and 20% of P-13. The
activity of uranium was, therefore, several orders of
magnitude lower than for plutonium. The material
P-13 has a relative composition as given in Table 1.
This composition was assumed to be applicable for
the interpretation of the inhalation case.
Immediately after the incident the most affected
person (M.D.) was transferred to the EIR decontam-
ination facility. It turned out that his head and
neck were heavily contaminated. A nasal swab and
a bronchial slime probe were taken and after a first
decontamination a chest count was performed at
19:00 h of May 24. These first measurements gave
the following results: nasal swab, 5.5 kBq alpha
activity; bronchial slime, 1.4 kBq alpha activity;
chest count, 390 Bq
241
Am, corresponding to 3.9 kBq
alpha activity (for P-13 material).
These results indicated the severity of the inhala-
tion case and the collection of urine and faeces and
a follow-up of chest counts was initiated. At that
time a decision had also to be taken on the applica-
tion of a chelating agent to enhance excretion.
Ampoules with Na- and Ca-DTPA were available
at the EIR decontamination facility for injection.
It was assumed that the inhaled Pu was in an insolu-
ble form and that diethylenetriaminepentacetate
(DTPA) would not significantly reduce committed
dose, even if it would enhance urinary excretion.
Therefore, it was decided not to apply the chelating
agents.

Corresponding author: Christian.Wernli@psi.ch
Radiation Protection Dosimetry (2007), Vol. 125, No. 1–4, pp. 506–512 doi:10.1093/rpd/ncl550
Advance Access publication 12 February 2007
Ó The Author 2006. Published by Oxford University Press. All rights reserved. For Permissions, please email: journals.permissions@oxfordjournals.org
Downloaded from https://academic.oup.com/rpd/article-abstract/125/1-4/506/1609496 by Lib4RI - Library of Eawag, Empa, PSI, WSL user on 20 April 2020

THE MEASUREMENTS PERFORMED
ON M.D.
In the 20-y follow-up of this case a total of >100
independent measurements were performed at five
different laboratories (see Table 2). These measure-
ments consisted of in vivo measurements of the chest,
the lungs, the liver, the skeleton and the pulmonary
lymph nodes, as well as urinary and faecal analysis.
In 1992 a count of chromosomal aberrations in
peripheral lymphocytes was also initiated. The
results of these measurements are given in the
Annexure.
In vivo measurements
The measurement techniques and the calibration
methods for the in vivo measurements have changed
dramatically since 1983. The first measurements
were taken with phoswich NaI/CsI-detectors and
later on intrinsic germanium detector arrays were
used (planar n-type Ge-spectrometers). The three
laboratories involved in this type of measurements
(Lab 1, 2 and 3) did not directly compare their cali-
brations in a specific intercomparison exercise. How-
ever, all laboratories participated in international
intercomparison programs using the Livermore
phantom as a reference for chest and lungs. Some
effort was made to determine the uncertainty espe-
cially of the very early measurements performed at
Lab 1. Due to the fact that not all relevant informa-
tion was completely stored, it was not possible to
arrive at a standardised and uniform method for the
expression of uncertainty for all these measurements.
Therefore, it was decided to present the results with-
out indication of uncertainties.
Urine and faecal analysis
Prior to the chemical separation procedures to pre-
concentrate trace levels of Pu and Am, procedures
for sample dissolution are necessary. To destroy the
organic matter in urine, Lab 1 added 100 ml 14 Mol/l
HNO
3
to 1 litre samples. After covering with watch
glass the solutions were then boiled for about 5 h
until a clear solution was obtained. The faecal sam-
ples were initially converted to dry ash in a high
temperature oven and the ash was then digested in a
glass beaker using a mixture of HNO
3
/H
2
SO
4
under
boiling and back-flow via use of a condensation
tube. The clear solutions were then taken for radio-
chemical purification (next paragraph). For chemical
yield determination
243
Am and
242
Pu tracers were
added to the urine sample prior to oxidation and to
the faecal samples after it was converted to dry ash.
Initially Lab 1 applied a gross alpha method for
determination of transuranium isotopes via simulta-
neous adsorption of actinides on glass fibre materi-
als. This method was later replaced by extraction
chromatography methods using selective resins for
consecutive separation of Pu and Am isotopes. The
actinides of the urine samples are pre-concentrated
onto a highly selective extractant commercially avai-
lable as Actinide Resin (EiChrom SA, Darien, IL,
USA) simply by adding 200 mg resin to a 0.5 litre
sample and stirring for 1 h. The separation of the
resin containing the actinides from the bulk of the
solution is obtained via filtration on cellulose nitr-
ate membrane filters. Stripping of the reagent from
the inert support (polymeric substrate) is performed
using organic solvents such as isopropanol. After
decomposition on a heating plate the electrolytic
Table 1. Composition of the fuel material P-13 normalised
to total alpha activity.
Radionuclide Alpha activity Beta activity
238
Pu 0.09
239
Pu 0.55
240
Pu 0.26
241
Am 0.10
241
Pu 7.50
Total 1.00 7.50
Table 2. Laboratories involved in measurements on the inhalation case of M.D.
Lab number Name of laboratory Type of measurements
Lab 1: PSI (former EIR), Villigen/Wu
¨
renlingen,
Switzerland
Chest counts were performed until 1991 with two
phoswich detectors installed in the PSI whole body
counter. Urine and faecal analysis
Lab 2: FZK (former KfK), Karlsruhe, Germany Chest counts were performed with phoswich detectors
and from 1991 lung, liver, bone and lymph node
measurements were made with Ge detectors.
Urine and faecal analysis
Lab 3: PNNL (former PNL), Richland, USA Lung, liver, skeleton and lymph node measurements
were made with Ge detectors
Lab 4: IT Corporation, Richland, USA Urine analysis
Lab 5: NRPB, Chilton, UK Counting of chromosome aberrations
FOLLOW-UP OF A Pu/Am INHALATION CASE
507
Downloaded from https://academic.oup.com/rpd/article-abstract/125/1-4/506/1609496 by Lib4RI - Library of Eawag, Empa, PSI, WSL user on 20 April 2020

deposition is carried out in a NaHSO
4
/H
2
SO
4
buffer
solution
(2)
. Chemical separation of the ash samples is
carried out using an anion exchanger resin (Biorad
AG 1x 2) for isolation of Pu and a TRU-Spec, col-
umn (EiChrom) for subsequent extraction of Am.
After electrodeposition onto stainless steel plates
the Pu and Am fractions are analysed by means of
high resolution alpha spectrometry
(3)
. For quality
control, Lab 1 continuously participated in interna-
tional intercomparison programs, e.g. organised by
the German Federal Department for Public Health
or the French ‘PROCORAD’ program.
The long-term retention of Am in the chest and
the excretion of Pu in urine and faeces are shown in
Figure 1. An interesting feature of this case is the
time-dependent variation in isotope composition.
This is due to two different effects. The inhaled
material contained a high initial activity ratio for
241
Pu/
241
Am of 75. Since
241
Pu has a relatively
short half-life of 14.35 y and the decay product is
241
Am, there is a significant ingrowth of
241
Am.
After 20 y and neglecting excretion the ingrowth of
241
Am yielded 1.5 times the original amount of
the deposited
241
Am.
1.00E-03
1.00E-02
1.00E-01
1.00E+00
1.00E+01
1.00E+02
1.00E+03
1.00E+04
0.1 1 10 100 1000 10000
time [days]
sum(Pu-238,239,240+Am-241)
[Bq/d]
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Am-241 [Bq]
urine feces Chest
Lung Liver Lymph
Bone
Figure 1. Results of in vivo (
241
Am) and excretion (
238,239,240
Pu and
241
Am) measurements in three different laboratories
in the time period of 1983 until 2003.
0.01
0.1
1
10
1 10 100 1000 1000
0
time [days]
ratio Am-241/sum Pu-238,239,240
feces
urine
Figure 2. Ratio of americium to alpha emitting plutonium, in excretions of urine and faeces for a time period of 20 y
after the inhalation.
C. WERNLI and J. EIKENBERG
508
Downloaded from https://academic.oup.com/rpd/article-abstract/125/1-4/506/1609496 by Lib4RI - Library of Eawag, Empa, PSI, WSL user on 20 April 2020

In addition early excretions through urine and
faeces showed different behaviour. Lung clearance
in the early days resulted in a nuclide composition of
the faeces equal to the inhaled mix. Otherwise, early
urine samples showed a high concentration of
241
Am
since americium in lungs has a higher excretion rate
via urine than plutonium. After several years the
excretion is not dominated any more from direct
deposition in the lungs and, therefore, the composi-
tion of the radionuclide in urine and faeces has
changed over time and has become similar as shown
in Figure 2.
Table 3. Evaluation of the inhalation case by different organisations.
Identification Type of study Model used
EIR, 1983 First EIR evaluation
(4)
ICRP 26, ICRP 30
EIR, 1984 Second EIR evaluation
(5)
ICRP 26, ICRP 30
NRPB, 1992 Chromosomal analysis on a blood sample
(6)
FZK, 1995 Comparison of different models
(7)
FZK
241
Am model
(8)
, ICRP 26,
IRCP 60
PNL, 1995 Comparison of different models
(9)
ICRP 48, ICRP 66, ICRP 67,
Tancock 93
(10)
NRPB, 1996 Evaluation of the inhalation case
(11)
ICRP 66, ICRP 67
IAEA, 1999 Intercomparison project
(12)
with 25 participants
Various
FZK, 2000 Intercomparison project
(13)
with 50 participants
ICRP 30, ICRP 54, ICRP 66, ICRP 67
FZK, 2002 Optimisation of ICRP model
(14)
ICRP 67 modified
ICRP, 2002 Application of the ICRP Human Respiratory
Tract Model
(15)
with
241
Am data
ICRP 30, ICRP 66, ICRP 67
IDEAS, 2005 Intercomparison project
(16)
with 35 participants ICRP 66, ICRP 67
Table 4. Results of the different evaluations.
Identification Estimated committed dose (Sv)
238
Pu
239
Pu þ
240
Pu
241
Am Total alpha
241
Pu Total
EIR, 1983 0.1–1.2
EIR, 1984 1.3 0.2 1.5
FZK, 1995
ICRP 26 0.74 0.13 0.87 0.23 1.10
IRCP 60 0.55 0.09 0.64 0.15 0.79
PNL, 1995 0.46
NRPB, 1996 0.08 0.72 0.09 0.89 0.11 1.0
IAEA, 1999 GM: 0.11 GM: 0.63 GM: 0.14
AM: 0.13 AM: 0.88 AM: 0.21
(0.04–0.3) (0.2–1.9) (0.04–0.8)
FZK, 2000
ICRP 30 þ GM: 0.32
ICRP 54 AM: 0.45
(0.07–1.4)
ICRP 66 þ GM: 0.19
ICRP 67 AM: 0.24
(0.04–0.6)
FZK, 2002 0.044 0.28 þ 0.13 0.13 0.58 0.058 0.64
ICRP, 2002 0.06
IDEAS, 2005
239
Pu only
GM: 0.14 GM: 0.053
AM: 0.16 AM: 0.070
(0.001–1.1) (0.00006–0.3)
NRPB, 1992 Average dose to lymphocytes: 0.5–2
GM: Geometric mean. AM: Arithmetic mean of all results of the intercomparison, minimum and maximum in parentheses
FOLLOW-UP OF A Pu/Am INHALATION CASE
509
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THE INTERPRETATION OF
THE MEASUREMENTS
This inhalation case has been analysed by quite a
number of institutions. The early evaluation had to
be done at PSI for reporting to the competent
authorities
(4,5)
. Later on the scientific interest in the
case came up, especially since retention and excre-
tion were not influenced by chelating agents. The
first international study of the case was performed
under a CEC contract in the Third Nuclear Fission
Framework Programme (1992–1995). In the follow-
ing years the case was subject of numerous actions
as shown in Table 3.
Intake was estimated by different institutions
using various models. These estimates varied over
more than an order of magnitude. Based on the
ICRP Publications 66 and 67 the most probable
values are 30–40 kBq of alpha emitting Pu isotopes
and
241
Am, and 200–300 kBq
241
Pu. The wide varia-
tion of the estimates has shown, that intake is only
then a meaningful quantity to characterise the extent
of an inhalation case if the model used for intake
estimation is given and the same model is used to
determine committed dose.
The estimation of committed dose has shown a
wide variation among different institutions. The rea-
son for this seems to be the variability of the local
application of procedures and methods of dose
estimation and not primarily the metabolic and dosi-
metric models used as such. In the 20 y observation
period of this case the recommended internal
dosimetry models have changed mainly from ICRP
26/ICRP 30 to ICRP 66/ICRP 67, not to mention the
many supporting documents and the various models
proposed by individual scientists. Overall, the inter-
pretation and the dose estimation of the case have
not changed dramatically with the application of
the new models. It is assumed that the effective
committed dose (E
50
) is in the order of 1 Sv with
an uncertainty of <0.5 Sv.
CONCLUSIONS AND OUTLOOK
The 1983 Pu inhalation case has become an impor-
tant issue for model validation studies and training
events in internal dosimetry. It is planned to con-
tinue the measurements as long as the subject is
willing to participate. Following this overview of
the history of the inhalation case a scientific paper
on the application of the actual ICRP models will be
prepared in collaboration with colleagues from other
institutions.
ACKNOWLEDGEMENTS
The authors express their gratitude to M.D. who
suffered the incident in 1983 just before leaving
EIR, and not being involved in any related work
since then, for the continuous excellent cooperation
for all the measurements that were performed over
the past 20 y.
REFERENCES
1. Hausmann, W., Francioni, W., Ingold, F. and
Ledergerber, G. Ereignis und Folgen des Pu-
Zwischenfalls vom 24.5.83 im Hotlabor. EIR-Bericht
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3. Eikenberg, J., Ru
¨
thi, M., Bajo, S., Zumsteg, I.,
Fern, M. J. and Passo, C. J. Fast radiochemical screen-
ing of transuranium nuclides in urine using actinide
extractive resin and low level a/b-LSC. Radioact.
Radiochem. 10(3), 19–30 (1999).
4. Wernli, C. Dosisabscha
¨
tzung zum Zwischenfall vom
24.05.1983 im Hotlabor: Stand Mitte Juni 1983. EIR
internal report AN-81-83-10 (Switzerland: EIR) (1983).
5. Wernli, C. Dosisabscha
¨
tzung zum Zwischenfall vom
24.05.1983 im Hotlabor: Stand Januar 1984. EIR
internal report AN-81-84-01 (Switzerland: EIR) (1984).
6. Lloyd, D. Chromosomal analysis on a blood sample
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Inhalationsfall vom 24. Mai 1983. Private communica-
tion, May 2 1995 (1995).
8. Doerfel, H., Beleznay, E. and Beleznay, F. Ein neues
biokinetisches Modell zur Beschreibung des Stoffwech-
sels von Am-241. Tagungsband II, FS-94-71-T, S 26. (FS
Jahrestagung, Karlsruhe: Tagungsband) pp. 444–449
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9. Johnson, J. R. Comparison of measurements from an
actinide aerosol exposure case to exponential model
results. Private communication, August 14 1995
(1995).
10. Tancock, N.P. and Taylor, N.A. Derivation of a new
expression to describe the urinary excretion of pluto-
nium by man. Radiat. Prot. Dosim. 46(4), 229–239
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11. Marsh, J. W. and Birchall, A. Intake Assessment of a
Am/Pu Inhalation in Switzerland on 24 May 1983.
Restricted Contract Report NRPB-M732 (Chilton,
UK: Health Protection Agency) (1996).
12. International Atomic Energy Agency. Report of a
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Dose assessment. FZKA 6457 (2000).
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FZKA 6748 (2002).
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Respiratory Tract Model. ICRP Supporting Guidance
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exercise on internal dose assessment. Radiat. Prot.
Dosim. 125(1–4), 52–56 (2007).
C. WERNLI and J. EIKENBERG
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Frequently asked questions

Q1. What contributions have the authors mentioned in the paper "Twenty-year follow-up of a pu/am inhalation case" ?

This case is of interest for long-term follow-up since the technician was relatively young ( 26 y ) at the time of intake, no chelating agent was used to alter retention and excretion and the inhaled activity was rather high ( 20 kBq of alpha emitters ). 

Q2. What is the method used for the determination of am isotopes?

Chemical separation of the ash samples is carried out using an anion exchanger resin (Biorad AG 1x 2) for isolation of Pu and a TRU-Spec, column (EiChrom) for subsequent extraction of Am. 

Q3. How many persons in the immediate vicinity of the place of the incident inhaled alpha emit?

A total of seven persons working in the immediate surrounding of the place of the incident inhaled a detectable amount of alpha emitting radionuclides. 

Q4. What was the main reason for the inhalation of Pu?

It was assumed that the inhaled Pu was in an insoluble form and that diethylenetriaminepentacetate (DTPA) would not significantly reduce committed dose, even if it would enhance urinary excretion. 

Q5. how long does the decay product of 241Pu last?

Since 241Pu has a relatively short half-life of 14.35 y and the decay product is 241Am, there is a significant ingrowth of 241Am. 

Q6. What is the probable value of the Pu isotopes?

Based on the ICRP Publications 66 and 67 the most probable values are 30–40 kBq of alpha emitting Pu isotopes and 241Am, and 200–300 kBq 241Pu. 

Q7. What was the first international study of the case?

The first international study of the case was performed under a CEC contract in the Third Nuclear Fission Framework Programme (1992–1995). 

Q8. What is the method used for the determination of Pu and Am isotopes?

After electrodeposition onto stainless steel plates the Pu and Am fractions are analysed by means of high resolution alpha spectrometry(3). 

Q9. What is the significance of the case?

The 1983 Pu inhalation case has become an important issue for model validation studies and training events in internal dosimetry. 

Q10. How many independent measurements were performed at different laboratories?

In the 20-y follow-up of this case a total of >100 independent measurements were performed at five different laboratories (see Table 2). 

Q11. What was the first method used for determining transuranium isotopes?

Initially Lab 1 applied a gross alpha method for determination of transuranium isotopes via simultaneous adsorption of actinides on glass fibre materials. 

Q12. how many days did urine excretion of 241Am occur?

1.00E-031.00E-021.00E-011.00E+001.00E+011.00E+021.00E+031.00E+040.1 1 10 100 1000 10000 time [days]su m(P u-23 8,23 9,24 0+A m-2 41 ) [B q/ d]050100150200250300350400450A m-2 41[B q]urine feces ChestLung Liver LymphBoneFigure 1. Results of in vivo (241Am) and excretion (238,239,240Pu and 241Am) measurements in three different laboratories in the time period of 1983 until 2003.0.010. 

Q13. What was the name of the laboratory?

Laboratories involved in measurements on the inhalation case of M.D.Lab number Name of laboratory Type of measurementsLab 1: PSI (former EIR), Villigen/Würenlingen, SwitzerlandChest counts were performed until 1991 with two phoswich detectors installed in the PSI whole body counter.