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Élaboration d’un référentiel simple sur les capacitésagronomiques de stockage des effluents d’élevageProposition d’une typologie des exploitations d’élevage et mise en
correspondance avec des capacités de stockage des effluents d’élevage
Septembre 2012Compte rendu n° 00 12 33 012Département Techniques d’Élevage et QualitéService Bâtiment environnementJacques Capdeville - Pascal Levasseur
collection résultats
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Elaboration d’un référentiel simple sur les capacités agronomiques de
stockage des effluents d’élevage
Proposition d’une typologie des exploitations d’élevage et mise en correspondance avec des capacités de stockage des effluents d’élevage
Pour : Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable, et de l’Energie (MEDDE*) – Direction de l’Eau et de la Biodiversité - Bureau des ressources naturelles et de l’Agriculture.
*MEDDE correspond à la nouvelle dénomination du Ministère. Au moment de la passation de marché pour cette étude la dénomination était MEDDTL (Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable, des Transports et du Logement).
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Ce document a été rédigé par Jacques CAPDEVILLE – Institut de l’Elevage
avec le concours de Pascal LEVASSEUR – IFIP
Il a bénéficié des avis et de l’expertise de nombreux partenaires parmi lesquels il faut tout particulièrement souligner les contributions de :
Sophie AGASSE (APCA)
Claude AUBERT (ITAVI)
Mathieu ABELLA (CRA Midi-Pyrénées)
Bertrand DECOOPMAN (CRA Bretagne)
Alice DENIS (CA Manche)
François MOULIE (CA Gers)
Christophe PERROT (Institut de l’Elevage)
Didier PETIT (CA Haute-Marne)
Uriel RAGEOT (CA Nord-Pas de calais)
Que les autres contributeurs qui ne sont pas cités ici soient aussi remerciés pour la richesse de leurs avis et remarques.
Cette étude s’appuie sur le travail réalisé par Carla CLAUDET (stagiaire à l’Institut de l’Elevage) au cours de son mémoire de DUT.
Cette étude a été réalisée à la demande conjointe du Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable, et de l’Energie et du Ministère de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt.
Le financement en a été assuré par le Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable, et de l’Energie.
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Sommaire
1 – Contexte et objectifs ........................................................................ 7 1.1 – Rappel du contexte ................................................................................ 7
1.1.1 – Contexte défini dans l’offre du MEDDTL ........................................................... 7 1.1.2 – Eléments de contexte complémentaires ........................................................... 8
1.2 – Objectifs de l’étude ................................................................................ 9 1.2.1 – Objectif général ................................................................................................. 9 1.2.2 – Objectifs opérationnels ...................................................................................... 9
1.3 – Matériels et méthodes utilisés ............................................................. 10 1.3.1 – La méthode DEXEL ........................................................................................ 10 1.3.2 – Références de stockage et de traitement des effluents d’élevage .................. 10 1.3.3 – Les références techniques et scientifiques sur la valorisation des engrais de ferme sur les cultures .................................................................................................. 11 1.3.4 – Le calcul des Capacités Agronomiques. ......................................................... 11 Les solutions retenues dans la méthode de calcul des capacités agronomiques. ....................... 17
1.3.5 – Etablissement et utilisation d’une typologie de situations. .............................. 18
2 – Elaboration de la méthode en quatre phases et proposition typologique pour les bovins lait ......................................................... 19
1ère phase : Construction d’une typologie ..................................................... 19 Les espèces animales, catégories d’animaux et produits concernés par cette classification typologique ............................................................................................ 19 Construction d’une typologie des modes de gestion de la production des déjections et de l’utilisation des fertilisants organiques ...................................................................................... 20
Identifier les paramètres influant sur la durée de stockage nécessaire ...................................... 20
La construction d’une typologie pour les Bovins laitiers .............................................. 21 Les premiers critères retenus et première version d’une grille typologique .............................. 21
Deuxième version de la grille typologique : 24 cas seulement ................................................. 25
2ème phase : Affectation de capacités forfaitaires pour les élevages bovins laitiers par simulation sur cas types .............................................................. 30
Les bases de données disponibles ............................................................................. 31 Nature des informations présentes ............................................................................................. 31
Méthode de travail retenue ........................................................................................................ 32
Les résultats des simulations ..................................................................................................... 40
3ème phase : Vérification de la qualité des capacités agronomiques forfaitaires par comparaison avec des dossiers DEXEL élaborés lors du PMPOA-2 ou du PMBE ................................................................................ 43
Le cahier des charges imposé .................................................................................... 43 Les constatations à l’issue de deux phases de comparaison : ................................... 43 Des dossiers DEXEL selon deux profils distincts ..................................................................... 44
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4ème phase : Interpolation, extrapolation et élaboration d’une grille complète ...................................................................................................................... 46
Les logiques d’interpolation ......................................................................................... 46 Déplacement vertical dans la grille typologique ....................................................................... 46
Déplacement horizontal : changement de zone d’élevage ......................................................... 49
Une grille complète issue de la phase d’interpolation ................................................. 49 Repérage des analogies entre zones ou « groupes de zones » ................................................... 50
Des régions qui pourraient être regroupées ................................................................ 51
3 - Proposition typologique pour les bovins allaitants et autres bovins viande ....................................................................................... 51
Une typologie strictement identique ............................................................. 51 Critères inchangés ...................................................................................................... 51
Une phase de simulation conduisant à une proposition simplifiée ............... 52 L’importance de la durée d’hivernage dans le cas des bovins allaitants ..................... 53
Expertise sur les valeurs calculées et proposition d’une grille complète ...... 54 Examen des variations entre régions .......................................................................... 54
Proposition d’une grille simplifiée ................................................................. 55 Quelles durées de stockage pour les Bovins Viande autre que Vaches Allaitantes : animaux en engraissement ? .................................................... 55
4- La proposition typologique pour les porcins ................................ 56
Une construction combinant typologie et établissement des références ..... 56 Présentation du modèle méthodologique : proposition d’une méthode de raisonnement simple pour déterminer les capacités de stockage en durée (mois) .... 56 Postulat de base : ....................................................................................................................... 56
Méthodologie détaillée : ............................................................................................................ 56
Equation simplifiée de prédiction de la capacité de stockage : ................................................. 57
Formule de calcul développée et critères agronomiques retenus .............................................. 57
Paramétrage de ce modèle en vue de déterminer les durées de stockage nécessaires .................................................................................................................................... 58 Critères agronomiques retenus .................................................................................................. 58
Durées de stockage à prévoir, pour une exploitation porcine selon le type d’effluent produit et l’assolement en cultures de fin d’été (*) ........................ 59
Les valeurs proposées ................................................................................................ 59 Remarques de nature agronomique formulées lors de l’élaboration de cette proposition ................................................................................................................... 60 Une volonté initiale de pouvoir décliner les recommandations selon les grandes zones d’élevage ..................................................................................................................... 61
5- La proposition typologique pour les volailles ............................... 62
La similitude avec la problématique des élevages porcins .......................... 62 La nécessité d’un paramétrage spécifique ................................................... 62
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Une grille nationale unique et spécifique .................................................................................. 64
6 - Des paramètres de modulation communs à toutes les typologies ? .......................................................................................... 64
La modulation selon le critère « d’altitude » ................................................. 64 Quel critère utiliser pour tenir compte de l’altitude ? ................................................... 64 Etude de l’incidence de ce critère pour les bovins laitiers ........................................... 65 Possibilités d’application aux autres espèces ? ......................................................................... 68
La modulation en fonction de possibilités d’épandage précoces ................. 68 Justification de la pertinence de ce critère de modulation........................................... 70 Application possible à toutes les espèces ? ................................................................ 70 Quel seuil de surface retenir? ..................................................................................... 71 Nécessité d’établir une liste des cultures ouvrant cette possibilité de réduction ......... 71
Correction de surface de référence en fonction de la charge azotée à l’hectare ........................................................................................................ 72
Un constat : ................................................................................................................. 72 La proposition pratique ................................................................................................ 72
7 – le cas des exploitations ayant plusieurs types d’élevage et/ou plusieurs types d’effluents .................................................................. 75
Un préalable à réaffirmer : ............................................................................ 75 Une proposition pratique .............................................................................. 75
8 - Sensibilité/inertie de la méthode forfaitaire par rapport à des modifications des périodes d’épandages autorisées ....................... 76
CONCLUSION : ..................................................................................... 78
ANNEXES .............................................................................................. 79 ANNEXE 1 - Le groupe de projet: Institut de l’Elevage, IFIP et ITAVI ......... 79
– Responsabilités au sein du groupe de projet ........................................................... 79 Les équipes mobilisées ............................................................................................... 79
ANNEXE 2 - La méthode de calcul des capacités agronomiques ............... 81 Introduction ................................................................................................... 81 – La gestion des produits liquides (lisier, purin, lixiviats, effluents de salle de traite, …) ....................................................................................................... 81 – La gestion des produits solides (des fumiers mous aux fumiers très compacts, …) ............................................................................................... 81
I. Les produits liquides – tableau fosse ....................................................................... 82 II. Les produits solides – tableau fumière .................................................................... 88
ANNEXE 3 - Les grandes régions d’élevage et l’utilisation de cette cartographie dans des publications antérieures de l’Institut de l’Elevage .... 92 ANNEXE 4 : la carte des grandes Zones d’Elevage retenue pour cette étude .................................................................................................................... 104 ANNEXE 5 : la grille typologique complète pour le Bovins Lait : 24 cas différents combinés à 12 Zones d’Elevage ................................................. 105 ANNEXE 6 : premier résultats issus des simulations – grille Bovins Lait ... 106
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ANNEXE 7 : les résultats issus de la phase d’interpolation – grille Bovins Lait .................................................................................................................... 107 ANNEXE 8 : la grille de résultats complète pour les bovins lait avec présentation d’une seule valeur de durée ramenée à un équivalent temps plein ............................................................................................................ 108 ANNEXE 9 : la grille simplifiée proposée pour les Bovins Lait ................... 109 ANNEXE 10 : les résultats de durée de présence en bâtiment pour les Bovins Allaitants ......................................................................................... 110 ANNEXE 11 : la grille complète de références de durées de stockage pour les Bovins Allaitants .................................................................................... 111 ANNEXE 12 : la grille simplifiée de références de durées de stockage pour les Bovins Allaitants .................................................................................... 112 ANNEXE 13 : grille typologique et durées de stockage de référence pour les élevages PORCINS .................................................................................... 113 ANNEXE 14 : grille typologique et durées de stockage de référence pour les élevages de VOLAILLES ............................................................................ 114 ANNEXE 15 : présentation schématique des stratégies d’épandage retenues lors des simulations .................................................................................... 115
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1 – Contexte et objectifs
1.1 – Rappel du contexte
1.1.1 – Contexte défini dans l’offre du MEDDTL
En zone vulnérable, les éleveurs doivent pouvoir justifier, pour être en conformité avec la réglementation de disposer de capacités de stockage agronomiques, dimensionnées de telle sorte qu'elles permettent de respecter les périodes d'interdiction d'épandage et les aléas climatiques. Cette capacité de stockage correspond à un complément de stockage au delà du minimum réglementaire imposé pour les exploitations relevant du RSD1 (en général 45 jours) ou de la réglementation ICPE1 (4 mois) dont le but est d’ajuster les épandages d’engrais de ferme aux périodes de besoins des différentes cultures (herbe y compris) disponibles sur l’exploitation.
Les capacités de stockage des élevages doivent permettre à chaque exploitation d'épandre ses effluents pendant les périodes les plus appropriées et a minima en dehors des périodes d'interdiction d'épandage. Ces capacités varient en fonction des caractéristiques propres de l'élevage (nombre d'animaux, type d'effluent, conduite technique, configuration des bâtiments, etc.), des surfaces disponibles pour l'épandage (superficie, type de sol, localisation, assolement, pratiques de fertilisation) et de la localisation de l'élevage, cette dernière déterminant les périodes à risque pendant lesquelles il est déconseillé d'épandre. Ainsi, la capacité de stockage qui minimise les investissements pour l'éleveur tout en assurant un haut niveau de protection de l'environnement doit correspondre au plus juste à la réalité de l'élevage, c'est-à-dire, être calculée au cas par cas. Cette capacité de stockage est dite « agronomique ».
Une méthode de calcul a ainsi été développée et mise en œuvre dans un grand nombre d'exploitations d'élevage au cours de la période 1994-2006 dans le cadre des PMPOA1 1 et 2. Cette méthode consiste à confronter les périodes de production d'effluents aux périodes d'épandage des effluents. Elle s'appuie sur l'outil DEXEL1 qui permet de réaliser un diagnostic d'une part des effluents produits par bâtiment, d'autre part des capacités de stockage existantes par type d'effluent. La confrontation des calendriers de production d'effluents et d'épandage d'effluents permet ensuite de définir les besoins de stockage appelés capacités agronomiques, exprimées en m² (déjection solide) ou m3 (effluent liquide). La mise en œuvre de cette méthode a nécessité l'intervention de conseillers spécialisés « dexelistes » dont l'intervention était financièrement soutenue par les pouvoirs publics.
La très grande majorité des exploitations en zone vulnérable ayant souscrit au PMPOA, le dimensionnement issu du DEXEL financé dans le cadre du PMPOA permet aujourd'hui aux
1 RSD : Règlement Sanitaire Départemental ; ICPE : Installations Classées Pour la Protection de l'Environnement ; DEXEL : Diagnostic Environnemental de l' EXploitation d'Elevage ; PMPOA : Programme de Maîtrise des Pollutions d'Origine Agricole.
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éleveurs de justifier de la conformité à la réglementation nitrates en termes de dimensionnement des capacités de stockage, tant que l'élevage n'a pas évolué de façon significative depuis la réalisation du DEXEL. Néanmoins, l'éleveur devrait, à chaque fois qu'il modifie son élevage (nombre d'animaux, conduite technique, etc.) ou son assolement, renouveler le DEXEL pour s’assurer qu'il reste conforme à la réglementation.
Par ailleurs, la Commission européenne, dans sa mise en demeure du 26 novembre 2009 reproche à la France de n'avoir pas correctement transposé la directive 91/676/CEE dite directive « nitrates » notamment s'agissant des obligations en termes de capacités de stockage. Elle estime en effet que la directive impose, au titre de ses annexes II (A.5) et III (1.2) et à la lumière du principe de sécurité juridique, de définir une capacité minimale de stockage obligatoire en zone vulnérable fixée en mois/semaines de production d'effluents d'élevage et égale à 6 mois pour toutes les exploitations (5 mois en Aquitaine, Midi Pyrénées, Languedoc Roussillon et Provence Alpes Cote d'Azur).
Les Autorités françaises soutiennent qu'une obligation uniforme pour toutes les exploitations ne permet ni de garantir une bonne protection de l'environnement, ni d'assurer une bonne proportionnalité entre les coûts imposés aux exploitants et les enjeux en terme de préservation et de reconquête de la qualité de l'eau pour le paramètre nitrates. Néanmoins, elles reconnaissent que le recours au DEXEL comme référence réglementaire, s'il est techniquement et jusqu'à présent pertinent (validité du PMPOA), ne constitue pas, à moyen terme, une solution durable permettant d'assurer une bonne lisibilité du dispositif réglementaire, de garantir la sécurité juridique pour les exploitants et pour l'administration et de limiter les coûts d'expertise à la charge des éleveurs. Il convient donc aujourd'hui de pouvoir afficher clairement les obligations opposables à chaque exploitant, en des termes directement opérationnels tant pour ce dernier que pour l'administration.
En outre, les zones vulnérables étant un zonage potentiellement évolutif, il convient de définir un dispositif valide pour la France entière, même s'il n'est décliné réglementairement qu'en zone vulnérable.
1.1.2 – Eléments de contexte complémentaires
Dans une prestation de conseil il est aujourd’hui possible si le technicien intervenant dispose du logiciel DEXEL et des compétences quant à son utilisation de définir les besoins de stockage en établissant le lien entre la production d’effluents par les animaux et l’utilisation par les cultures, mais le coût d’une telle prestation n’est pas justifié dans bien des cas. Il est donc souhaitable de pouvoir disposer d’un référentiel simple à l’usage tant des techniciens, que des éleveurs eux-mêmes ou du personnel de l’état chargé d’effectuer des contrôles, afin que la conformité des stockages d’une exploitation d’élevage puisse être très facilement vérifiée, et ce sans faire appel à des routines de calcul complexes ou à un logiciel propriétaire.
La demande formulée par le MEDDTL en fin d’été 2011, consistait donc en la proposition d’une typologie simple, applicable à tous les types d’élevage sur tout le territoire français, avec affectation de durées de stockage agronomiques recommandées pour chacune des situations identifiées dans cette typologie.
Il était demandé que la typologie proposée comporte un nombre limité de cas, de telle sorte que ce soit compatible avec une transcription ultérieure dans des textes réglementaires. Toutefois la typologie présentée dans cette étude résulte d’une approche scientifique et technique et ne peut pas constituer directement la base de cette transcription de nature réglementaire.
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Deux options étaient proposées, charge au groupe de projet d’effectuer un choix en le justifiant parmi les deux possibilités suivantes :
• soit définir des exploitations types et détailler les critères permettant de rattacher chaque exploitation française au cas type lui correspondant
• soit retenir quelques paramètres (par exemple : localisation, nature de l'assolement, nature de l'effluent, …) permettant de définir une autonomie minimale à partir de quelques caractéristiques simples propres à chaque élevage.
Les capacités de stockage, pour être conformes aux remarques formulées par la Commission Européenne quant à la gestion de la Directive Nitrates doivent être exprimées en durée, soit par exemple en mois, semaines ou jours de production d'effluents.
1.2 – Objectifs de l’étude
1.2.1 – Objectif général
L’objectif est de réaliser une étude technique permettant de définir, pour chaque grand type d'exploitation d'élevage en France, les capacités minimales de stockage des effluents d'élevage produits par l’exploitation. Cette capacité doit être définie par une méthode prenant en compte les périodes agronomiquement recommandées pour l'épandage. Il s’agit principalement de définir ces autonomies de stockage d’une part pour les effluents liquides (produits de Type II), et d’autre part pour les déjections solides (produits de Type I), autres que celles stockables en dépôt au champ.
1.2.2 – Objectifs opérationnels
Cet objectif général se décline en sous-objectifs opérationnels
• définir une typologie des élevages en France au regard notamment de la gestion des effluents, des conditions géo-climatiques et des caractéristiques d'assolement.
• positionner les élevages français au regard de cette typologie
• définir l'autonomie minimale en terme de capacités de stockage requise pour chaque individu type afin de respecter les périodes recommandées pour l'épandage et l'équilibre de la fertilisation azotée, compte-tenu des règles admises pour le stockage au champ des fumiers compacts pailleux.
Afin de respecter au mieux la méthode de détermination des Capacités Agronomiques, il a été fait le choix de calculer pour chaque situation type une valeur de référence à partir de « véritables » dossier DEXEL simulées sur les exploitations de la base de données des Fermes en Réseau de Référence (réseau co-animé par l’Institut de l’Elevage et les Chambres d’Agriculture). Ce mode opératoire est justifié par le fait de conserver les éléments de cohérence interne des exploitations d’élevage (cohérence entre ateliers animaux et végétaux) afin de ne pas effectuer des simulations théoriques mais de respecter les contraintes auxquelles un éleveur est confronté.
De plus, l’expression du résultat sera traduite en durée pour le stockage du fumier issu de raclage, ainsi qu’une valeur pour les effluents liquide de type lisier, et ce pour l’intégralité des cases typologiques définies précédemment. On aboutira ainsi à des valeurs « standard » de
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durée de stockage requise qu’on peut qualifier de « Capacités Agronomiques Forfaitaires exprimées en durée »
Enfin il s’agira également pour chaque situation type, de vérifier les résultats ainsi obtenus dans la phase de simulation avec les résultats issus de dossiers DEXEL véritables élaborés lors du PMPOA2 et du PMBE. Cette phase de vérification permettra un affinement des références et leur validation.
Décliner cette démarche pour les principaux types d’élevage :
La demande effectuée par le MEDDTL concerne tous les types d’élevages. Il est donc demandé de produire ces références techniques pour les divers types de ruminants, mais aussi pour les élevages de Porcins et de volailles.
1.3 – Matériels et méthodes utilisés
1.3.1 – La méthode DEXEL
La méthode DEXEL utilisée lors des deux phases du PMPOA est issue d’une réflexion conjointe de l’Institut de l’Elevage et la Chambre d’Agriculture du Pas de Calais pour répondre à une demande de limitation des risques de pollution dans un petit bassin versant. Ce travail méthodologique initial a ensuite été décliné pour les besoins tant techniques que réglementaires du PMPOA en une méthode dont l’usage a été officialisé sous le nom de « DEXEL ». Cette adaptation a été conduite sur plusieurs années et a été le fait d’un large partenariat entre les divers instituts techniques animaux (ITP et ITAVI) mais aussi végétaux (ITCF et ITB par exemple). Elle a demandée une large collaboration des services techniques des Chambres d’Agriculture, tant des Conseillers en Bâtiments d’Elevage (CBE) que des agronomes. La concertation entre Institut Techniques et Chambres d’Agriculture a été permise grâce au concours actif de l’APCA.
Cette méthode est mentionnée pour le calcul de la capacité de stockage des effluents d’élevage dans l’arrêté du 19 décembre 2011 relatif au programme d’action national à mettre en œuvre dans les zones vulnérables. Les outils de calcul qui sont associés au logiciel portant le même nom s’appuient sur les références de stockage officielles présentées au point 1.3.2 ci-dessous.
1.3.2 – Références de stockage et de traitement des effluents d’élevage
Le logiciel DEXEL (édité par la Société I-cône) a été utilisé pour modéliser les durées de stockage nécessaires pour chaque type. Les calculs de capacité de stockage des déjections s’appuient sur les travaux antérieurs des instituts techniques animaux décrits dans la Circulaire DEPSE/SDEA n° 2001-7047 du 20/12/01 définissant les modalités de calcul applicables.
Dans la présente étude, les effluents peu chargés qui peuvent être efficacement traités par ces filières ne sont pas pris en compte. Seuls les effluents ayant une réelle valeur agronomique comme par exemple du fumier ou du lisier font l’objet d’un calcul de capacité de stockage.
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1.3.3 – Les références techniques et scientifiques sur la valorisation des engrais de ferme sur les cultures
L’Institut de l’Elevage a été maitre d’œuvre de plusieurs projets de recherche appliquée portant sur l’évaluation des risques de pollution par les nitrates que ce soit à l’échelle de l’exploitation ou d’un bassin versant. Ceci a permis de développer en concertation étroite avec des agronomes de Chambres d’Agriculture une expertise en agronomie qui a été formalisée dans une publication« Fertiliser avec les Engrais de Ferme » (Etude de l’Institut de l’Elevage, de l’ITAVI, de l’ITP et de l’ITCF/ ISBN 2-86492-441-2). Cet ouvrage apporte des informations sur la composition des déjections animales, fait le point sur les besoins des cultures, mais surtout propose une méthode afin d’affecter à chaque culture le bon fertilisant organique, et ce à la bonne dose et au bon moment.
Les simulations effectuées dans cette étude ont respecté les préconisations d’apport d’engrais organique décrites dans cet ouvrage. Lorsque des précisions ont été nécessaires pour définir une dose appropriée, nous nous sommes appuyés sur le guide méthodologique « Calcul de la fertilisation » (Edition 2011 et révision Mars 2012) publié par le COMIFER.
Par précaution et dans l’hypothèse de modifications possibles (voire probable) de certaines interdictions d’épandage nous avons n’avons retenu lors des simulations, que les périodes d’épandage « recommandées » afin que les valeurs de durée de stockage proposées soient si possible robustes par rapport aux évolutions techniques et réglementaires qui sont pressenties.
1.3.4 – Le calcul des Capacités Agronomiques.
Cette méthode décrite plus précisément en annexe 2 en ce qui concerne les routines de calcul a été largement utilisée dans le cadre du PMPOA2 et du PMBE actuellement en cours. Son principe général est très simple puisqu’elle consiste à faire mois par mois le bilan des entrées (la production de déjections par les animaux) et des sorties (les transferts ou les épandages) pour chaque ouvrage de stockage. On effectue ainsi une sorte de gestion de stock avec un « bilan fin de mois ». Cela permet de voir, mois par mois quel est le stock et ainsi de repérer au cours de l’année le niveau de stock minimal quand l’ouvrage est complètement vidé et le niveau de stock maximal qui correspond au besoin de stockage le plus élevé.
Les illustrations ci-dessous extraites du logiciel DEXEL présentent les facteurs qui déterminent ce calcul :
la production des déjections dépendant de la nature des animaux concernés, le type de logement déterminant le type d’effluent le calendrier de présence des animaux, indispensable pour évaluer les flux d’effluents
entrant dans les ouvrages de stockage.
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Figures 1 : les paramètres influençant la production des effluents
Figure 1.1 - Les types de logement :
Chaque ligne dans ce tableau correspond à une « unité de fonctionnement du bâtiment » c’est à dire à une sous-partie du bâtiment se caractérisant par une combinaison particulière entre type d’effluent, type d’animaux présents et calendrier d’occupation par les animaux. Chaque fois que l’un de ces paramètres change on crée une nouvelle unité de fonctionnement afin de pouvoir décrire précisément la répartition de l’azote maîtrisable. Par exemple les lignes 4 et 5 nommées « B31 » et « B32 » correspondent à la partie couchage et à l’aire d’exercice d’un bâtiment pour bovins de type « aire de couchage paillée avec exercice couvert bétonné ». La colonne « % Maîtris. » indique la proportion de l’azote maîtrisable qui doit être affectée à cette zone pour le calcul, avec respectivement dans cet exemple 40% sur le couchage et 60% sur l’aire d’exercice.
Figure 1.2 - Les types d’animaux et leur présence au cours de l’année sur l’exploitation et dans les bâtiments :
Cette vue permet de visualiser à la fois la durée de présence des animaux sur l’exploitation (ici 12 mois sur 12) ainsi que la durée cumulée de présence dans les bâtiments (5 mois) correspondant à 708 N maîtrisables comte-tenu de l’effectif et du type de bovins. Le calendrier disponible permet de décrire finement l’utilisation réelle des bâtiments par le troupeau.
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Figure 1.3 - Les types d’effluents produits :
Dans cet exemple, sur l’aire d’exercice dénommée « B32 » on produit du lisier qui est dirigé en totalité vers la fosse de stockage (circulaire enterrée) nommée « STO2 ». C’est pour cette fosse qu’il sera utile de pouvoir déterminer une capacité agronomique de stockage.
Les divers extraits de la saisie présentés correspondent à la production de déjection par les animaux, et leur maîtrise dans les ouvrages de stockage.
Dans la phase suivante, on doit déterminer la nature des cultures réceptrices de déjections animales, les surfaces concernées, les types de fertilisants apportés, et les périodes d’épandage. Cette partie concerne l’utilisation des fertilisants organiques par les cultures.
Figures 2 : les paramètres influençant l’utilisation des engrais organiques
Figure 2.1 – un exemple de cultures potentiellement réceptrices des fertilisants organiques
Les diverses cultures sont indiquées avec les surfaces correspondantes. De façon analogue aux conventions de notation dans la partie « bâtiments » chaque fois que la sole d’une même culture reçoit un fertilisant organique différent, ou une dose différente, on subdivise la sole totale en autant de lignes que nécessaire pour décrire correctement les pratiques de l’agriculteur. On fait de même s’il y a une culture dérobée sur une sous-partie de la surface. On voit dans cet exemple que le maïs grain et le maïs ensilage ont été subdivisés en deux sous-parties chacun.
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Figure 2.2 : les paramètres techniques des cultures, la nature et l’origine des épandages, les quantités épandues, et les périodes d’apport
La culture est décrite avec son objectif de rendement et le tableau en partie basse renseigne tous les épandages effectués. Chaque ligne correspond à une provenance différente du fertilisant organique.
Dans cet exemple la fertilisation est très élevée avec 2 fois 30 m3 de liquide (effluents divers + lisier) en provenance d’abord (en Mars) de la fosse « STO2 » puis en Avril de l’ensemble fosse+préfosse « STO5+STO3 ». Il y a même un apport de fumier de litière accumulée en Mars à raison de 30t/ha
On peut visualiser ou renseigner simplement au moment de la saisie les apports effectués en période appropriée (zone verte) et ceux qui ne devraient pas avoir lieu à ce moment là, comme présenté à titre d’illustration ci-dessous.
Figure 2.3 : un épandage effectué en période inappropriée ou d’interdiction
On repère dans cet exemple une pratique de « vidange de la fosse » avant la fin de l’hivernage, alors que la culture n’absorbe pas les unités fertilisantes à cette période de l’année. Les zones colorées qui apparaissent ici dans des vues issues du logiciel DEXEL sont indicatives et devront être actualisées avec les futures évolutions réglementaires concernant les périodes d’épandage.
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Le calcul de capacités agronomiques constitue un exemple de gestion de stock avec un bilan de l’état du stock chaque mois. Le principe général de calcul est assez simple :
stock du mois n = stock (n-1) + production (mois n) - épandage (mois n)
On répète ce calcul tous les mois et on repère le mois pour lequel le stock est nul (ouvrage complètement vidé) et le mois pour lequel le stock est à son maximum.
La capacité de stockage agronomique n’est pas égale à ce stock maxi mais au besoin de stockage juste avant l’épandage de ce même mois. En effet en fin de mois, l’épandage du mois étant réalisé, le besoin de stockage est moindre que juste avant l’épandage.
Compte tenu de l’incertitude sur la date d’épandage (à tout moment au cours du mois) et pour éviter un surdimensionnement des ouvrages, par convention il faut comptabiliser la moitié de la production du mois concerné par un épandage.
Stock avant épandage = stock du mois (n – 1) + [production totale (mois n)] / 2
La capacité est égale au volume maximum à stocker avant épandage
La gestion fine du stock nécessite pour chaque produit entrant de vérifier la répartition des apports au cours de l’année. Lorsque le produit arrive en continu, cette répartition est facile à déterminer. C’est plus délicat lorsqu’on a des apports discontinus.
Les figures 3 ci-dessous illustrent les vérifications visuelles des apports qu’on peut effectuer à l’aide du logiciel DEXEL dans l’ultime étape de détermination des capacités agronomiques, ainsi que les alertes qui sont données sur une éventuelle incohérence dans les saisies ou sur la présence de paramètres manquants, ne permettant pas d’effectuer le calcul.
Figure 3.1 – vérification de la répartition des entrées de produit dans l’ouvrage de stockage
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Figure 3.2 – exemple de saisie incomplète avec alerte visuelle (croix rouge)
Dans cet exemple, sur les 344 tonnes de fumier arrivant annuellement dans la fumière nommée « STO1 » on a oublié de déclarer dans les épandages 10 tonnes (ce qui est ici un oubli mineur). Après correction de cet oubli de saisie ou de cette incohérence l’information se présente comme suit :
Lorsqu’on dispose de toutes les informations indispensables à la gestion du stock dans l’ouvrage de stockage, le calcul itératif de la capacité agronomique est possible et suit le mécanisme décrit ci dessus et de façon plus détaillée en annexe 2.
La visualisation des résultats comprend deux éléments distincts, d’une part la capacité exprimée en unité de volume (m3 pour les fosses) ou de surface (m² pour les fumières), et d’autre part l’édition d’un graphique de « remplissage dynamique » de l’ouvrage.
Figure 4 : expression de la capacité agronomique d’un ouvrage
Dans cet exemple cette fumière devra faire au moins 326 m² ce qui permettra de stocker 327 tonnes de fumier. Les histogrammes colorés représentent :
En gris : le stock en fin de mois, compte tenu de la production mensuelle par les animaux, mais aussi du stock en fin de mois précédent et des éventuels prélèvements pour épandage
En bleu : les épandages ou transferts. Dans cet exemple ils sont nombreux et répartis assez régulièrement, ce qui a pour conséquence de minimiser la capacité de stockage nécessaire.
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En rouge : les apports d’eau pluviale sur l’ouvrage. Ils n’influent pas sur le calcul de la capacité agronomique de cette fumière, mais ils doivent être pris en compte pour la détermination des besoins de stockage des purins et lixiviats.
Les solutions retenues dans la méthode de calcul des capacités agronomiques.
Le calcul de gestion de stock tel qu’il a été présenté ci-dessus semble relativement simple, mais cela cache en fait une première difficulté importante liée à l’emploi d’unités différentes à divers niveaux de la méthode de calcul à savoir :
Lorsqu’on s’intéresse à la production de fertilisants organiques par les animaux il est fréquent et commode d’utiliser les tonnages de fumier (exprimés en tonnes) ou les volumes de lisier (exprimés en m3). Ces unités usuelles ne sont pas toujours pratiques car on ne dispose pas des moyens de vérifier la réalité de la quantité estimée. En effet il est très rare de disposer de moyens de pesée adaptés pour connaître le tonnage de tous les épandeurs à fumier qui ont été utilisés.
les volumes plutôt que les unités fertilisantes posent aussi le problème de raisonnement suivant : on fait comme si tous les effluents d’un type donné avaient des valeurs fertilisantes identiques. Or c’est loin d’être le cas d’après les analyses qui sont réalisées régulièrement par les Chambres d’Agriculture ou les Instituts Techniques.
Lorsqu’on exprime les capacités de stockage on utilise couramment les m² pour les fumières et les m3 pour les fosses à lisier et autres effluents liquides. Autant dans ce dernier cas l’unité est la même pour la production et le stockage, ou encore lors de l’épandage, autant pour les fumiers on produit ou on épand des tonnes, mais on stocke avec des besoins exprimées en m².
La mise en cohérence de ces unités pour pouvoir effectuer la gestion de stock se fait au travers de l’utilisation d’une unité unique lors des calculs. Il s’agit du nombre de kilos d’azote (ou d’unités) et la conversion en unités pertinentes pour la compréhension se fait uniquement à la fin du processus de détermination des capacités agronomiques. On considère tout au long du calcul comme expliqué en Annexe 2 qu’on produit, qu’on stocke et qu’on épand des unités d’azote, dont on effectue la gestion de stock mois par mois.
Les unités d’azote sont donc la clé de répartition des fertilisants organiques pour l’ensemble des calculs. Tous les calculs sont effectués en unités d’azote et convertis en cas de besoin en unités usuelles pour l’épandage ou le stockage.
Une difficulté pour les éleveurs : connaître précisément les quantités épandues
Un problème bien connu des agronomes est la difficulté des éleveurs à connaître de façon exacte les quantités de fumier ou de lisier épandues à l’hectare. Faute de moyens de pesée adéquats, ils se réfèrent à des ordres de grandeur probables mais avec un niveau d’imprécision considérable. On sait au travers de travaux de recherche antérieurs que lorsque des éleveurs déclarent tous épandre 40 tonnes de fumier par hectare, la réalité (vérifiée par pesée) peut varier de moins de vingt tonnes à plus de quatre vingt dix tonnes. Il ne s’agit nullement d’une quelconque malhonnêteté de la part des éleveurs mais de l’impossibilité d’avoir des repères de qualité pour exprimer ces quantités ou ces masses. Même pour l’épandage des liquides, la même difficulté existe : on croit généralement qu’une tonne à lisier de 10 m3 va transporter ce même volume de lisier à chaque passage alors que
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selon la viscosité du produit et la plus ou moins grande difficulté de remplissage de la cuve, le volume réellement disponible sera compris entre 6 et 9 m3 (en lisier bovin).
Il en résulte qu’afin d’éviter d’épandre des quantités dont on ne dispose pas réellement ou d’avoir des déjections en trop, la méthode de détermination des capacités agronomiques a retenu les quantités déclarées par l’éleveur non pas comme des valeurs absolues, mais comme des valeurs relatives qui vont servir de clé de répartition de la quantité totale d’unités d’azote maitrisable produit au cours de l’année. Lorsque l’éleveur déclare épandre 20 tonnes par hectare au lieu de 40, la quantité réelle est mal connue mais il est tout à fait raisonnable de considérer que la parcelle qui reçoit 20 tonnes à reçu moitié moins que celle qui reçoit 40 tonnes selon les déclarations de l’éleveur.
L’étude confiée par le MEDDTL visant à déterminer des capacités agronomiques forfaitaires, tous les calculs et simulations effectués en vue de produire des valeurs de référence ont été fait conformément à la méthode exposée ci-dessus.
La méthode de calcul des capacités agronomiques exprimant les résultats en unités géométriques, c’est à dire en m² pour les fumières et en m3 pour les fosses, la traduction de ces besoins en « durée de stockage » nécessite la comparaison du résultat du calcul avec les besoins de stockage réglementaires pour diverses durées. On effectue cette comparaison en incrémentant une durée réglementaire de 0,5 mois en 0,5 mois jusqu’à ce qu’on trouve deux valeurs qui encadrent le résultat du calcul. Ceci revient à exprimer la Capacité Agronomique en « son équivalent en durée de stockage réglementaire».
1.3.5 – Etablissement et utilisation d’une typologie de situations.
L’Institut de l’Elevage dispose d’un Département des Actions Régionales qui s’appuie dans le cadre de production de références sur un réseau de fermes commerciales illustrant une typologie de systèmes d’exploitation.
Nous avons utilisé dans le cadre de cette étude la base de données issue de ce Réseau de Fermes de Références, au travers de deux extractions de la base, l’une pour les Bovins Lait, l’autre pour les Bovins Allaitants.
La typologie des exploitations et la caractérisation des « Grandes Zones d’Elevage » prennent en compte les pratiques d’élevage, les conditions agronomiques et climatiques.
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2 – Elaboration de la méthode en quatre phases et proposition typologique pour les bovins lait
1ère phase : Construction d’une typologie
Les espèces animales, catégories d’animaux et produits concernés par cette classification typologique
La présente étude porte sur la définition de durées de stockage conformément à la méthode de détermination des capacités agronomiques pour les ruminants, les porcs et les volailles.
Les résultats doivent être exprimés de façon distincte pour les effluents de Type I (par exemple du Fumier de raclage) et de Type II (par exemple du lisier).
Les produits directement stockables en dépôt au champ comme le Fumier Compact Pailleux issu du curage d’une litière accumulée ne peuvent pas faire l’objet d’un calcul de durée de stockage sur un ouvrage puisqu’il n’existe pour ces produits aucun ouvrage, le dépôt direct en tenant lieu.
En conséquence, tous les systèmes d’élevage et modes de logement qui sont conduits sur litière accumulée sont hors champ de l’étude. Ceci a pour conséquence que tous les élevages caprins, et ovins dont la totalité ou presque sont logés sur litière paillée intégrale sont exclus de l’étude. Nous ne présenterons donc pas de résultats pour ces catégories de ruminants. Seuls quelques élevages en ovins lait dans le département des Pyrénées Atlantiques sont logés sur grilles à lisier. L’absence de données en nombre suffisant pour effectuer des simulations de qualité, ainsi que la proximité de ces systèmes en matière de gestion des déjections et autres effluents avec des systèmes bovins laitiers, nous conduit à proposer d’utiliser la typologie des Bovins Laitiers pour ces quelques élevages ovins lait en lisier.
Pour les bovins, le cas des Bovins Laitier est étudié séparément de celui des Vaches Allaitantes ou des ateliers d’engraissement, les systèmes d’élevage des producteurs spécialisés étant sensiblement différents entre ces productions.
Pour les porcs et les volailles tous les modes d’élevage d’animaux entrent dans le cadre de cette étude dès que l’effluent produit fait l’objet d’une obligation de stockage en fosse ou sur plateforme à fumier.
Les effluents peu chargés n’ont pas été étudiés à part, en tant que catégorie de produits spécifique car, d’une part ils peuvent être l’objet d’un traitement leur évitant ainsi les obligations de stockage, et d’autre part lorsqu’ils sont stockés ils ne le sont pas seuls mais en mélange avec les déjections animales qu’ils viennent diluer. Dans les simulations effectuées cette situation a été fréquemment rencontrée et intégrée aux calculs. La présence des effluents peu chargés en mélange avec d’autres produits a bien une incidence sur le volume des fosses de stockage à réaliser, mais dans la mesure où dans cette étude on établit des durées de stockage et non des volumes ou des surfaces, on ne risque pas de commettre des erreurs de calcul si on ne distingue pas ces produits. Les références établies pour les effluents de type II resteront valables pour tous les liquides. Elles reflètent des logiques de gestion complètes et cohérentes que les éleveurs établissent pour valoriser au mieux l’ensemble des effluents liquides issus de leurs élevages.
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La typologie a été bâtie tant pour les bovins que les porcs et les volailles en partant des mêmes principes de raisonnement et en recherchant les plus fortes proximités voire identités pour les critères clés de la typologie
Construction d’une typologie des modes de gestion de la production des déjections et de l’utilisation des fertilisants organiques
Nous avons donc abouti à une typologie de détermination des durées de stockage requises dans diverses situations types, durées en concordance parfaite avec les résultats de la méthode de détermination des capacités de stockage agronomiques. Cette typologie aboutit à la description de situations types pour lesquelles la suite de l’étude produit des durées recommandées appelées « Capacités Agronomiques Forfaitaires».
Identifier les paramètres influant sur la durée de stockage nécessaire
Le problème posé étant la détermination de durées de stockage, il nous a fallu déterminer les « clés typologiques » ayant une influence sur les quantités de déjections à stocker, qu’il s’agisse de lisier ou de fumier.
Le mode de réflexion a été le suivant : nous sommes partis de la situation la plus défavorable, dans laquelle seule une période d’épandage au printemps peut être identifiée. Dans ce cas, si cette période est assez regroupée dans le temps, on peut considérer que la totalité des déjections produites au cours de l’année devront être stockées pour permettre cette phase d’épandage unique. Dans cette situation un peu théorique et très défavorable, la capacité agronomique correspond en quantité à la surface de fumière ou au volume de fosse permettant de stocker tout ce qu’on a produit en une année, quel que soit le rythme de production (régulier ou pas) par les animaux. Si on cherche à convertir cette grandeur géométrique (surface ou volume) en durée, on peut exprimer le résultat de deux façons selon qu’on prend en compte ou pas le calendrier d’occupation des bâtiments par les animaux. Si on le prend en compte, dans cet exemple extrême, on a une durée de stockage de pratiquement douze mois. Si de façon plus raisonnable et plus facilement compréhensible on se ramène à un équivalent « présence à temps plein des animaux 24h sur 24 » ce sont peut être les déjections produites sur une durée cumulée de 9 à 10 mois qu’on devra stocker (dans le cas d’une occupation très importante du bâtiment au cours de l’année).
Le mode de construction de la typologie a consisté à repérer tous les facteurs qui, par rapport à cette situation extrême peuvent permettre de réduire la quantité à stocker et donc la durée équivalente en offrant des possibilités d’épandage à d’autres moments de l’année que la seule période des « épandages de printemps ».
Définition des périodes agronomiques disponibles pour épandage
Sans aller jusqu’à une logique préjudiciable à l’environnement du type « vidange des ouvrages avant l’hivernage » il est indispensable qu’à un moment de l’année chaque ouvrage puisse être vide. Le principe de gestion équilibrée entre production et utilisation veut qu’en moyenne on utilise toutes les déjections produites sur l’année sur une seule campagne culturale. Ceci implique qu’on ne doit pas faire de report d’une année sur l’autre et a comme conséquence implicite qu’il existe forcément un « point zéro remplissage » pour chaque ouvrage dans l’année. Si l’éleveur arrive à faire coïncider à quelques semaines ou mois près ce moment où l’ouvrage est vide avec l’entrée des animaux dans les bâtiments pour l’hivernage il s’agit d’une gestion optimisée.
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Périodes « tardives » de fin d’été début d’automne
Cette possibilité de niveau minimal de remplissage à l’automne va de pair avec la recherche de possibilités d’épandage dans une période allant de la fin de l’été au cœur de l’automne, mais à la condition que ces épandages puissent être correctement valorisés par la végétation en place. Il ne s’agit pas de rechercher des possibilités de se débarrasser n’importe comment de déjections avant l’hiver mais de déterminer des périodes pour lesquelles un épandage de lisier ou de fumier est non seulement possible mais agronomiquement recommandé à la double condition de respecter les bonnes dates et les doses maximales admissibles en azote. Les cultures potentiellement réceptrices font l’objet d’une discussion spécifique plus loin.
Périodes « précoces » de fin d’hiver début de printemps
Une autre possibilité de réduire la durée de stockage est de réussir à épandre une petite partie des déjections déjà produites avant que les animaux ne sortent des bâtiments, c’est à dire avant la fin de l’hivernage pour les bovins. Il peut s’agir par exemple d’épandages sur prairies quelques semaines avant la mise à l’herbe, qui sont possibles dans certains cas mais avec des apports de fertilisants organiques peu importants.
De façon plus générale toutes les fois qu’on pourra remplacer la situation d’une période unique d’épandage au printemps par plusieurs périodes d’épandages s’étalant dans le temps, on réussira à réduire de façon très importante les besoins de stockage.
Ceci est vrai pour toutes les espèces animales ou catégories d’animaux, même si la production de déjection a lieu pratiquement toute l’année. Ce qui détermine la durée de stockage dont on doit disposer, est le pas de temps le plus long qui sépare deux périodes d’épandage principales.
La construction de la typologie a résulté de l’exploration de toutes les possibilités de fractionner les épandages et de les étaler dans le temps.
La construction d’une typologie pour les Bovins laitiers
Les premiers critères retenus et première version d’une grille typologique
Les paramètres issus d’une première phase d’expertise
La première phase d’expertise s’appuyant sur la logique de détermination des critères pertinents pour qualifier les possibilités d’épandages a abouti aux constats et propositions suivants :
La durée de production des déjections dans les bâtiments
Pour les systèmes d’élevage bovins laitiers, il a été choisi de distinguer les pratiques de stabulation permanente ou très longue des pratiques alternant hivernage puis pâturage. Même si toutes les variantes de durée d’hivernage peuvent se rencontrer, en considérant non pas la durée stricte de l’hivernage mais la durée cumulée équivalente prenant en compte la présence des vaches laitières tout au long de l’année au moins quelques heures par jour dans le bâtiment, nous avons proposé un premier seuil de coupure entre deux
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classes à 10 mois. La classe de durée inférieure à 10 mois correspond à des élevages valorisant l’accès au pâturage pour l’alimentation, même si cet accès est assez réduit pour certains.
L’importance de la prairie
En particulier pour les ruminants la prairie est très vite apparue comme un type de surface réceptrice très important pour la gestion des fertilisations organiques. Il s’agit d’un type de surface pouvant recevoir des apports importants et surtout plusieurs apports au cours de l’année en fonction des modes de valorisation de l’herbe. L’existence de pratiques combinées de fauche et de pâture, et de plusieurs périodes de pousse de l’herbe font que des apports peuvent exister de la fin de l’hiver à la fin d’été début d’automne selon les régions et les climats.
Il a été estimé dans cette première phase d’expertise qu’un seul seuil entre deux classes était pertinent pour distinguer les exploitations ayant peu de possibilités d’épandage sur prairies de celles en ayant plus.
Des cultures essentielles pour élargir les possibilités d’épandage
Pour disposer de possibilités d’épandage en fin d’été ou au cours de l’automne, deux critères distincts on été proposés :
L’importance des surfaces en Colza : il s’agit d’une culture pouvant recevoir des quantités assez conséquentes de fertilisants organiques et ce avant la fin de l’été ce qui situe ces épandages avant toute autre période propice. Les autres épandages de fin d’été début d’automne interviennent en effet entre quinze jours et un mois et demi plus tard que les épandages sur colza.
Les cultures dérobées, CIVE et CIPAN à la condition que régionalement les épandages soient autorisés sur ces cultures peuvent offrir également des possibilités assez limitées mais réelles de valoriser une petite partie des effluents produits sur l’exploitation.
Enfin avant les labours d’hiver précédant la mise en place de céréales d’hiver, des épandages en particulier de fumier peuvent faire partie des pratiques recommandées à la double condition que les doses soient en rapport avec les besoins de la culture et que la date d’épandage soit bien respectée compte tenu du climat et de la vitesse de minéralisation de l’azote organique.
Cette première phase d’expertise a permis d’identifier les critères suivants :
Durée de présence en bâtiment (ou durée de stabulation) Pourcentage de prairies dans l’assolement Pourcentage de cultures d’automne Pourcentage de colza et/ou CIPAN
L’établissement de seuils pour les critères proposés
Pour chacun de ces critères, le panel d’experts (agronomes principalement) a défini un seuil a priori jugé pertinent.
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La valeur de dix mois pour la présence en bâtiments cumulée a déjà été évoquée. Le seuil de coupure entre les deux classes pour la prairie a été fixé à 20% Trois classes pour les cultures d’automne avec coupure à 25% et 50% Deux classes seulement pour les Colza et/ou CIPAN avec coupure à 30%
Le premier critère de classement des exploitations intervient en amont. Il s’agit du type d’effluent avec constitution de deux sous-parties de grille typologique, l’une pour le Type I (fumiers de raclage), et une autre pour le Type II (lisier et autres effluents liquides).
Compte tenu de ces informations, la première version de la grille comportait 48 cas distincts.
Une première grille typologique pour les Bovins laitiers
Figure 5 : extrait de la grille version 1
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Test du pouvoir discriminant de la grille
Après avoir produit cette première version de la grille et avant toute utilisation de celle-ci dans une phase de simulation nous nous sommes demandés si les critères proposés et leurs seuils de coupure étaient pertinents et s’ils étaient bien discriminants. Nous avons pour cela étudié la répartition d’un échantillon d’exploitations selon les 48 cases typologiques proposées.
La base de travail provient des exploitations suivies dans le cadre du réseau de Fermes de Référence, réseau animé par l’Institut de l’Elevage avec une forte implication des Chambres d’Agriculture départementales et de l’APCA.
Nous avons pu disposer d’une extraction de la base avec plus de 650 fermes laitières (et environ 600 exploitations en bovins viande). Pour cette phase de test de la pertinence de la première version de la grille typologique nous avons classé toutes les exploitations de type « Bovins Lait » selon les critères et les seuils proposés.
Figure 5 – classement des exploitations laitières avec les premières clés typologiques
En première ligne (noir sur fond blanc) est indiqué le numéro de la case typologique (de 1 à 48) et en deuxième ligne (noir sur fond bleu) le nombre d’exploitations classées dans cette situation.
Il est manifeste que la répartition est peu équilibrée ce qui peut résulter de deux choses :
1. Un critère n’est pas discriminant 2. Un seuil n’est pas fixé au bon niveau
Même si la population des exploitations laitières dans cette base n’est pas statistiquement représentative de l’ensemble des exploitations françaises, il nous faut viser une répartition la plus homogène possible pour pouvoir effectuer dans la phase suivante des simulations les plus diversifiées possibles. Nous avons donc testé les modifications à apporter à la liste de critères ou aux seuils pour améliorer cette distribution.
Abandon d’un critère concernant la prairie
Il est apparu que le pourcentage de prairies dans les exploitations laitières était toujours très élevé avec une moyenne et une médiane assez proches situées autour de 75% - 80%. Ceci signifie qu’on ne peut pas distinguer les exploitations entre elles par un pourcentage de prairies et qu’il vaut mieux abandonner ce critère de classification.
Cela ne signifie nullement que la prairie ne garde pas toute son importance dans la gestion des possibilités d’épandage des fertilisants organiques, mais que toutes les exploitations
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laitières ont cette possibilité. Dans la phase de simulation les épandages sur prairie ont donc été largement valorisés chaque fois que cela était agronomiquement recommandé.
Simplification de la grille : diminution du nombre de cas
L’abandon d’un critère comportant deux classes comme la prairie a comme conséquence positive par rapport à la recherche de la simplicité de présentation une diminution par deux du nombre de classes typologiques. On pourrait donc aboutir dans une version modifiée à seulement 24 cas distincts.
Modification des seuils pour les autres critères
Outre la simplification du nombre de cas, nous avons aussi regardé l’influence de la modification des valeurs proposées pour les divers seuils sur la distribution des exploitations, l’objectif restant de mieux les répartir.
Il s’est avéré que plutôt que de retenir un seuil à 30% pour les surfaces en Colza et/ou CIPAN, il convenait de réduire cette valeur à 15% seulement, très peu d’exploitations atteignant un niveau d’environ 20%
De façon similaire en ce qui concerne les cultures d’automne, même si cette possibilité existe chez presque toutes les exploitations d’élevage qui cherchent à produire un peu de paille pour les litières, les surfaces consacrées aux céréales d’automne-hiver restent assez peu importantes en général. Les seuils initiaux de 25% et 50% ont été ainsi ramenés à 15% et 25%
Les dénombrements effectués aboutissent à ce qui est présenté figure 6
Figure 6 : distribution des exploitations bovins lait avec critères modifiés.
Ce test a été effectué avec une grille ne comportant que les 24 cases typologiques finalement retenues et avec les modifications de seuils présentées.
Deuxième version de la grille typologique : 24 cas seulement
La simplification de cette grille a porté aussi sur des éléments de vocabulaire avec la volonté d’être plus explicite et de regrouper des items, même si on a toujours la tentation de vouloir mettre à part telle ou telle culture en disant que ce n’est pas tout à fait pareil en matière d’épandages qu’une autre.
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Regroupement de critères et enrichissement des libellés
Figure 7 - enrichissement et modification des libellés des critères
Des précisions et modifications ont été apportées sur plusieurs points :
La durée de stabulation est toujours séparée en deux classes, mais la limite n’est plus fixée à 10 mois mais 9 mois
Les Colza, les CIPAN les CIVE ou encore les dérobées sont rassemblées en un seul groupe dont on évaluera globalement l’importance spatiale.
Les intitulés font l’objet de précisions ou renvois o Pour les CIPAN : il est précisé que ne doivent être pris en compte que les
CIPAN avec épandage autorisé o Pour les cultures qualifiées de « Cultures d’Automne » on précise bien « hors
cultures déjà prises en compte dans la colonne précédente » afin de ne pas décompter deux fois les mêmes surfaces.
Justification des critères retenu et explicitation du sens de variation attendu
Ces regroupements peuvent apparaître comme réducteurs par rapport à des stratégies d’épandage fines mais ils permettent de rassembler des cultures et pratiques assez proches par la nature des fertilisants qu’on peut y épandre et par les doses qu’on peut appliquer, même si des différences existent avec par exemple le colza sur lequel des apports plus conséquents sont possibles.
Sans préjuger des résultats qui seront obtenus ensuite dans la phase de simulation, on s’attend à une diminution de la durée de stockage lorsque le pourcentage de surface de l’un des groupes de cultures réceptrices augmente. On espère aussi que par le choix judicieux des seuils, l’amélioration permise par le changement d’une classe sera du même ordre de grandeur lorsqu’on changera encore d’une classe supplémentaire.
On ne sait pas clairement quelle est l’influence de la durée de présence en bâtiments, mais il est implicitement attendu que les durées de présence les plus longues devront conduire aux durées de stockage les plus importantes.
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Il n’y a par contre aucun a priori sur la durée lorsqu’on passe d’un effluent de Type I à un Type II si ce n’est peut-être que comme les périodes d’épandage sont en général plus réduites pour le Type II cela devrait probablement aller dans le sens d’une légère augmentation de durée.
Des critères complémentaires ayant une influence forte sur la détermination des durées de stockage
L’influence de l’altitude ou la rigueur du climat :
Dans l’expertise des critères ayant une influence sur la durée de stockage nécessaire, l’altitude est assez rapidement apparue comme pertinente. Il est clair que plus on s’élève en altitude, plus la période de végétation estivale devient courte, et plus la durée de l’hivernale s’allonge. Ceci a pour conséquence presque « automatique » que les besoins en durée de stockage deviennent supérieurs. L’influence de ce critère sera examinée et discuté en partie 5 comme un critère que nous avons choisi de ne pas faire intervenir directement dans la typologie mais plutôt comme un paramètre de modulation finale de la valeur de référence pour la case typologique à laquelle appartient l’exploitation.
On retrouve une influence un peu similaire concernant la « rigueur » du climat ou le fait de passer d’un climat plutôt océanique à un climat plutôt continental. Il ne s’agit pas d’une clé typologique mais nous avons intégré ce facteur de variation des besoins de stockage au travers d’une approche intégrant un dimension géographique et pédoclimatique.
La régionalisation des références :
Pour intégrer les différences climatiques sur le territoire français il est apparu indispensable de pouvoir nuancer les références de stockage qu’on pourrait associer à une case typologique par une dimension géographique permettant de localiser une exploitation « sur la carte de France ». Ceci est non seulement pertinent par rapport au climat différent de l’Est à l’Ouest ou du Sud au Nord, mais aussi par rapport aux systèmes d’élevage et aux types de sols ou d’ensembles pédoclimatiques dont les exploitations subissent fortement l’influence. On ne met pas en place les mêmes cultures au même moment quand on est dans des contextes très différents du point de vue du sol, des précipitations, ou des températures moyennes. Les stratégies d’épandage qui en découlent peuvent être très variées.
Utilisation du zonage « grandes zones d’élevage » de l’Institut de l’élevage
Ce zonage présente l’avantage de prendre en compte les spécificités liées à l’élevage. Sa construction est géographique mais de nature « agricole » puisque le découpage fin s’appuie intégralement sur les « petites régions agricoles » définies par l’INSEE. Le zonage proposé en Grandes Zones d’Elevage consiste à regrouper dans une même catégorie (plutôt que zone) des petites régions ayant des atouts et des contraintes pour l’élevage assez similaires. C’est ainsi qu’on peut qualifier de façon identique des localisations assez distantes sur la carte de France comme les grands bassins céréaliers (tant bassin parisien que bassin aquitain) ou encore les zones d’élevage en périphérie de ces grands bassins. De même des zones de montagne dans le massif pyrénéen ou alpin peuvent avoir des contraintes proches.
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La représentation de ces zones sous forme de carte avec une proposition de nom pour chaque zone figure en ANNEXE 4.
Une autre justification au fait d’avoir retenu ce zonage plutôt qu’un autre que nous aurions pu créer pour les besoins de cette étude est qu’il est largement utilisé par les « Réseaux de Référence » et que cette donnée d’identification de la zone est présente pour toute exploitation en suivi. Comme nous avons fait le choix en ce qui concerne l’élevage bovin de nous appuyer sur des simulations établies à partir des exploitations de cette base de données, ce zonage était tout à fait indiqué, de façon à pouvoir reclasser rapidement une exploitation support de la simulation.
De plus les publications de nature économique de l’Institut de l’Elevage s’appuyant aussi sur ce zonage nous trouvions là une justification supplémentaire à son emploi dans cette étude.
Par quels moyens connaître la localisation d’une exploitation dans ces zones
Même si de façon très sommaire la lecture de la carte de France avec ces grandes zones colorées paraît simple la question pratique qui se pose est « Comment savoir dans quelle zone se trouve une exploitation ? »
Lorsque la localisation géographique d’une exploitation est en plein milieu d’une grande Zone d’Elevage, ça ne présente aucune difficulté, même sans l’aide d’un outil spécifique ou d’une liste détaillée des affectations. Par contre dès que l’exploitation est en bordure de plusieurs zones, ou lorsque les délimitations de zones sont un peu complexes et sinueuses et ce à assez courte distance, il est clair qu’il est indispensable de disposer d’une aide à la localisation de l’exploitation dans ce zonage.
Puisqu’à la base ces grandes zones sont issues de la liste des petites régions agricoles INSEE, et que pour chacune de ces petites régions il existe une affectation biunivoque entre communes et petites régions, par la seule connaissance de la commune dans laquelle se situe une exploitation, on peut en théorie savoir très rapidement qu’elle est la petite région à laquelle elle appartient, et par voie de conséquence dans quelle grande zone d’élevage on peut la classer.
Une difficulté toutefois : la liste des communes de France comprend plus de 36000 items ce qui signifie qu’il n’est pas envisageable d’imprimer une liste à laquelle un éleveur pourrait se référer. En effet à raison d’environ 100 lignes par page il faudrait presque 400 pages pour imprimer cette liste. Il peut s’agir d’un élément de référence mais pas d’un outil pratique opérationnel au quotidien. La consultation d’un tel document s’apparenterait à l’utilisation d’un bottin téléphonique. Nous avons donc préféré produire un petit utilitaire informatique intégré à un tableur de type Microsfot EXCEL ou OpenOffice (ou encore Libre Office) qui par l’utilisation de listes déroulantes permet rapidement de savoir quelle est l’affectation pertinente. L’informatique permet en outre de vérifier l’appartenance à une petite région, ainsi que le classement parmi les zones défavorisées, information qui pourra être utile pour une modulation relative à l’altitude.
Un tel tableur est joint au présent rapport et permet d’effecteur rapidement et simplement sans connaissances en informatique une localisation de l’exploitation.
Voici figure 8 un exemple de sélection d’une commune avec les informations qui lui sont associées.
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Figure 8 – sélection d’une commune et affichage des informations associées au zonage
Une « régionalisation » de l’établissement des références lors de la phase de simulation
Toutes les simulations effectuées à l’aide du logiciel DEXEL ont été faites pour des exploitations clairement localisées sur le territoire français. En fonction de cette localisation, nous avons recherché les données météo (pluviométrie) disponibles pour des stations météo proches, et à chaque simulation la répartition des précipitations annuelles a été renseignée de façon spécifique avec une valeur de précipitations moyennes mensuelles différente pour chaque mois.
L’exemple figure 9, présente d’une part les informations disponibles pour quelques stations météo de Bretagne, puis une saisie individualisée dans le logiciel DEXEL lors d’une simulation.
Figure 9 : extrait des données météo disponibles pour les simulations
Figure 10 – saisie des données concernant la pluviosité dans le logiciel DEXEL
Le volume des précipitations tombant sur les aires d’exercice non couvertes, ou les zones de transfert peut être important et influe sur les volumes de stockage dont on doit disposer. Pour affecter aux exploitations des volumes d’eau de pluie réalistes, la superficie des zones réceptrices a été définie pour chaque simulation en fonction de la taille du bâtiment (fonction de l’effectif d’animaux à loger). Les durées de stockage calculées intègrent donc cet aspect régional très important que représente la pluviométrie particulière d’une zone, le calcul des
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capacités agronomiques devant par définition intégrer l’incidence de la pluie y compris sur les ouvrages de stockage.
La synthèse de l’approche logique et géographique
Après avoir défini les critères qui construisent une typologie à 24 cases et avoir intégré un zonage qui avec les zones principales et leurs variantes comporte 12 zones d’élevage, on aboutit à la présentation d’une grille typologique complète comprenant 24 X 12 cases soit 288 cases typologiques. La phase de production de références doit donc permettre de renseigner ces 288 valeurs.
Nous avons voulu, au moins dans un premier temps de l’étude essayer de disposer d’une information la plus complète possible quant aux durées de stockage. Le logiciel DEXEL et la méthode de calcul des capacités agronomiques permettant de prendre en compte ou pas la présence réelle des animaux dans les bâtiments au cours de l’année chaque case typologique peut en fait être déclinée en deux valeurs distinctes :
Expression de la durée de stockage forfaitaire compte tenu du calendrier d’occupation des bâtiments par les animaux
Calcul d’une durée équivalente à une occupation en continu à temps plein 24h sur 24
Pour les simulations effectuées lors de la deuxième phase de cette étude nous avons conservé cet objectif, ce qui revient à produire 2*288 valeurs soit 576 références pour les seules vaches laitières et autant pour le cas des vaches allaitantes et autres bovins viande.
Nous discuterons en fin de ce rapport de la nécessité ou pas de conserver ces deux types de valeurs sachant que les cas disponibles pour les simulations n’ont pas permis de renseigner toutes les cases typologiques et qu’un nombre important de valeurs ont du être produites par interpolation ce qui rend discutable la distinction entre ces deux durées.
La grille complète déclinée par zones
En ANNEXE 5 est présentée la grille complète pour les Bovins Lait résultant de le prise en compte de l’ensemble des points élaborés et discutés au cours de la première phase de l’étude.
2ème phase : Affectation de capacités forfaitaires pour les élevages bovins laitiers par simulation sur cas types
Cette phase vise à produire une valeur dans chacune des cases de la grille établie précédemment. Pour y parvenir il n’a pas été retenu de procéder directement par expertise mais de travailler en trois temps :
Détermination de stratégies d’épandage à appliquer lors des simulations, ceci dans un strict respect des recommandations les plus récentes en matière d’agronomie.
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Simulation de capacités de stockage agronomiques à partir de données réelles obtenues sur les exploitations en suivi dans le cadre du Réseau des Fermes de Référence.
o Ces capacités sont établies tout d’abord en unités géométriques (m² ou m3) o Elles sont ensuite traduites en durée équivalente
Sollicitation des experts pour deux tâches distinctes o Validation des références pour les cases typologiques pour lesquelles des
valeurs ont pu être obtenues o Détermination et validation d’une méthode « d’interpolation » de façon à
renseigner les valeurs manquantes.
Les bases de données disponibles
La base de données utilisée est renseignée par les techniciens chargés du suivi des exploitations à l’aide du logiciel DIAPASON2. Il a été possible d’obtenir une extraction de données spécifique pour les besoins de l’étude, sachant que la quasi totalité des informations nécessaires à un calcul de capacités de stockage agronomiques figurent dans cette base. Seules des informations climatiques sur l’importance des précipitations était manquante. Nous avons complété avec des données statistiques issues de Météo France disponibles pour plusieurs stations météo par département.
Nature des informations présentes
Un exemple de données remises en forme
Les données de la base se présentent de façon très courante, à savoir une ligne par exploitation et une colonne pour chaque variable renseignée. Afin d’en donner une lecture beaucoup plus synthétique et plus pratique pour la saisie des simulations, nous avons élaboré une routine dans un tableur informatique pour arriver à la présentation regroupée comme ci-dessous.
Figure 10 - Exemple de données disponibles pour une exploitation de la base des Réseaux de Fermes de Référence
A la lecture de ces données on s’aperçoit que certaines sont issues d’une saisie directe mais que d’autres résultent d’un calcul comme le nombre de vaches laitières dans cet exemple puisqu’il comporte une décimale (résultat de la livraison de lait par la production individuelle), ou la surface en cultures d’automne.
2 DIAPASON : logiciel de stockage et de valorisation des données des Fermes en Réseau de Références
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Un tel tableau simple comporte les informations nécessaires à la simulation des capacités de stockage à l’exception du détail des modes de logement des autres catégories d’animaux que le troupeau principal de vaches laitières ou encore le nombre et la nature des ouvrages de stockage.
Nous avons établi des règles applicables à toutes les simulations et qui sont détaillées ci après dans la méthode de travail retenue.
Méthode de travail retenue
Saisie à l’aide du logiciel DEXEL
Après distribution de la totalité des exploitations de la base de données dans les cases typologiques (presque toutes les cases mais quelques manques) et par grandes zones d’élevage, nous avons organisé les simulations en vérifiant la pertinence des choix techniques de ces exploitations et en sélectionnant un sous ensemble lorsque l’effectif était trop important pour retenir l’exhaustivité. Le taux de simulations effectuées par rapport à l’effectif présent dans la base est d’environ un tiers puisque plus de 230 simulations à l’aide du logiciel DEXEL ont été réalisées dans cette phase (sur 650 exploitations laitières). Les simulations n’ont pas concerné les 288 cases de la grille typologique (24 cas X 12 Zones d’élevage) car de nombreuses combinaisons n’étaient pas représentées dans la base de données. Seul un sous-ensemble des 288 combinaisons a pu être traité avec au minimum une simulation par case et jusqu’à près de dix simulations dans les cas très représentés.
Saisie de la totalité des catégories d’animaux présentes
Bien que les informations facilement accessibles dans la base ne concernent que les effectifs d’animaux adultes, nous n’avons pas limité la simulation au seul cas de cette catégorie d’animaux. En effet sur une exploitation d’élevage, le nombre d’UGB dues à la suite peut être d’un ordre de grandeur équivalent à celui de l’atelier laitier principal. La charge azotée globale de l’exploitation intègre bien évidemment toutes les catégories d’animaux. De façon à ne commettre aucun oubli, et à conserver les cohérences techniques internes définies par l’exploitant, en l’absence de valeurs précises sur les effectifs de génisses des diverses tranches d’âge, nous avons retenu un taux de renouvellement annuel de 33% ce qui revient à retenir le tiers de l’effectif des adultes pour chaque tranche de 1 an d’âge.
Par exemple avec 60 vaches laitières nous aboutissons à un effectif de génisses se répartissant comme suit :
20 génisses de moins de 1 an 20 génisses de 1 à 2 ans 20 génisses de plus de 2 ans
En ce qui concerne les calendriers de présence des animaux dans les bâtiments celui des génisses de plus de 2 ans a été fixé de façon assez similaire à celui des laitières adultes alors que les moins de 1 an sont presque en permanence en bâtiments et qu’à l’opposé la tranche d’âge de 1 à 2 ans est mise en pâtures pour un temps plus important que les autres catégories.
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Quelques modulations ont pu être retenues lorsque nous avions par ailleurs des informations sur des dates de sortie des animaux pour la zone concernée.
Saisie de la totalité des types d’effluents présents
Bien que la grille typologique sépare clairement l’établissement des références pour les effluents de Type I et de Type II, lorsqu’on effectue une simulation pour déterminer les durées de stockage forfaitaires d’un système déclaré comme « lisier » nous ne nous sommes bien évidemment pas limités à ce seul type de fertilisant organique sur l’exploitation, ce qui aurait été très réducteur et n’aurait en rien respecté les stratégies d’épandage qu’établissent les éleveurs.
Nous avons donc considéré dans un tel cas que les adultes étaient dans un système produisant uniquement (logettes lisier) ou majoritairement (couloir d’exercice raclé en lisier) du lisier conformément au mode de logement déclaré dans la base de données et nous avons fait les propositions de modes de logement suivantes pour les génisses :
Les génisses de plus de 2 ans sont logées dans le même mode de logement que les adultes
Les deux autres catégories de génisses, moins de 1 an et de 1 à 2 ans sont logées en litière paillée intégrale (avec stalle d’auge) car il s’agit de l’absolue généralité en France à l’heure actuelle pour ces catégories de jeunes animaux.
Par ces affectations nous aboutissons à une simulation qui retient les hypothèses suivantes pour un système « lisier »
Vaches laitières avec deux variantes o En système tout lisier : s’il s’agit de logettes lisier o Soit avec une aire d’exercice raclée en lisier et une aire de couchage paillée
en litière accumulée si le bâtiment est déclaré « aire de couchage + couloir lisier »
Génisses de plus de deux ans logées comme les laitières avec les deux mêmes variantes
Génisses de 1 à 2 ans en aire paillée intégrale produisant un fumier compact pailleux dont le stockage n’est pas calculé, mais dont le fumier est épandu sur les surfaces en culture
Génisses de moins de 1 an en système identique aux précédentes
En conclusion, au niveau des bâtiments même si la situation typologique est de type « lisier » les fertilisants organiques sur l’exploitation sont plus variés puisqu’on a toujours du lisier, du fumier compact pailleux et bien évidemment les effluents peu chargés du type eaux blanches et eaux vertes provenant du bloc traite.
L’intégralité de ces produits a été incluse à la saisie des dossiers sous DEXEL et l’affectation des épandages aux diverses cultures concerne tous ces produits avec des doses prenant en compte leur composition.
Il ne s’agit donc pas de simulations théoriques destinées à établir une référence pour un seul produit mais de simulations complètes en tous points semblables à ce qui serait fait dans le cas d’un dossier techniques effectué à la demande d’un éleveur pour déterminer l’ensemble des capacités de stockage dont il a besoin pour gérer correctement les fertilisants organiques de l’exploitation.
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Détermination des ouvrages de stockage pertinents pour la simulation
Bien que très souvent dans une exploitation il puisse exister du fait de son histoire et de l’évolution techniques des bâtiments plusieurs ouvrages de stockage pour un même type de produit, nous avons considéré que les simulations portaient sur des exploitations modernisées ayant effectué récemment une mise aux normes aboutissant à une rationalisation de la gestion des déjections.
Ceci revient à considérer que pour l’ensemble des produits à stocker pour une même espèce animale, on peut avoir au maximum :
Une seule fosse « à lisier » pour le stockage de tous les effluents liquides de Type II Une seule plateforme à fumier pour le stockage des fumiers issus du raclage des
couloirs. Mise en dépôts au champ des fumiers compacts pailleux issus des litières
accumulées Eventuellement un dispositif de traitement des effluents peu chargés
Compte tenu de ceci tous les épandages de lisier se feront à partir de la fosse unique, et tous les épandages de fumier prendront du produit dans la fumière et le cas échéant dans les tas au champ.
On aura à gérer au maximum sur une exploitation la détermination des capacités de deux ouvrages, mais la durée retenue pour la simulation ne fait apparaître que les besoins du produit « principal » ou majoritaire pour lequel l’exploitation à été affecté à cette situation type.
Si plusieurs espèces sont présentes sur l’exploitation nous avons établi séparément les besoins de chaque espèce ce qui revient de fait à dire que les ouvrages de stockage sont séparés. L’hypothèse retenue revient à dire que la fosse à lisier ne contient pas un mélange de lisier de vaches laitières et de porcs par exemple.
Saisie de toutes les cultures présentes et des épandages les concernant
Pour la partie de ces simulations concernant les cultures, nous avons déclaré dans le logiciel tous les îlots culturaux connus à partir des données présentes dans la base. Lorsque les déclarations d’épandage ont fait apparaître la nécessité de subdiviser certains îlots en deux ou trois sous-ilots sur lesquels les produits épandus diffèrent, ou les doses ainsi que les dates d’épandage changent, nous avons créé toutes ces sous-unités afin de décrire finement un plan d’épandage et de fumure cohérent tel qu’un éleveur pourrait l’établir avec les conseil d’un technicien agronome.
Il ne s’agit donc pas de simulations d’épandage limitées au seul produit principal concerné par la case typologique, mais de simulations complètes intégrant ce produit dans l’ensemble des stratégies globales adoptées par les éleveurs.
Des simulations DEXEL complètes et « véritables »
Les nombreux cas simulés (plus de 230) ne sont pas théoriques. Comme nous l’avons indiqué quant à l’origine de ces données, Il s’agit de véritables exploitations avec tous les éléments de cohérence mis en œuvre par l’éleveur.
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Chaque cas est analogue à un véritable dossier DEXEL dans lequel on établit soigneusement les capacités agronomiques nécessaires, compte tenu des meilleures pratiques disponibles. Le seul point qui diffère du dossier DEXEL que chaque éleveur pourrait établir chez lui est le regroupement des ouvrages de stockage avec un seul ouvrage de chaque type, ce qui est une petite simplification de la réalité. La déclaration des épandages au niveau des sous-ilots culturaux est peut être un peu moins détaillée que la pratique de certains éleveurs qui descendent à un niveau parcelle par parcelle, mais pour établir des besoins globaux c’est amplement suffisant comme niveau de détail.
Perturbation ou pas des calculs en fonction du stockage des effluents peu chargés
En ce qui concerne les effluents peu chargés de salle de traite et de laiterie, les simulations ont retenu un stockage combiné avec le lisier. Ceci a bien évidemment une conséquence sur les volumes de fosse dont on doit disposer, mais lorsqu’on traduit les besoins en durée et plus en m3 on se rend compte que cette hypothèse de travail ne modifie en rien les résultats puisque le calcul en durée intègre les besoins pour le lisier pur mais aussi les effluents peu chargés.
Nous avons fait quelques simulations comparatives afin de valider cette hypothèse avant de la généraliser, et il s’avère que ce choix est pertinent lorsqu’on exprime le résultat des simulations en durée.
Des stratégies d’épandage conformes aux recommandations
Afin de traiter tous les cas simulés à partir des données de la base de façon identique nous avons établi des « stratégies d’épandage » c’est à dire des règles d’affectation des fertilisants organiques sur les cultures. Ces règles portent sur des périodes d’épandage, sur des doses maximales période par période et pour chaque type de culture, mais aussi sur des priorités lorsqu’on a le choix entre plusieurs engrais organiques disponibles.
La base de ces choix techniques effectués est tirée de l’ouvrage « Fertiliser avec des Engrais de ferme » cité en référence au début de ce rapport.
Les principaux points des stratégies d’épandage appliquées lors de ces simulations
Les points présentés ici concernent les déjections bovines. Nous verrons lors de la présentation des typologies et des résultats pour les porcs et les volailles que les moyens mis en œuvre pour produire les valeurs repères diffèrent légèrement.
Prairies : les prairies peuvent recevoir tant du lisier de bovins que du fumier à divers moments de l’année mais quelques règles doivent être respectées
o La date d’épandage doit précéder de quelques jours à quelques semaines en fonction de la température, une période de pousse intensive de l’herbe de façon à ce que la minéralisation de l’azote produise des éléments fertilisants disponibles au moment ou l’herbe en a le plus besoin.
o Pour des raisons sanitaires et aussi d’appétence il est indispensable de laisser plusieurs semaines entre un apport de déjection sur prairies et une période de pâture. Pour cette même raison d’appétence, si on a le choix entre plusieurs types de déjections il vaut mieux par exemple privilégier un compost ou un fumier mûr, plutôt qu’un fumier frais ou un lisier.
o Selon le type d’exploitation de la prairie, nombre de coupes possibles dans la région combinées ou pas avec de la pâture le nombre de périodes d’apport de fertilisants organiques peut varier
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La prairie est pour les exploitations bovines le principal type de surfaces réceptrices de fertilisants organiques permettant d’étaler les apports au cours de l’année. Les apports les plus précoces peuvent dans certains cas intervenir en Février, parfois en deuxième quinzaine de Janvier avant la fin de l’hivernage, et un épandage de fin d’été avant la repousse d’automne est souvent possible.
Colza : tous les engrais de ferme peuvent être apportés avant un semis précoce de colza, c’est à dire entre fin Août et début Septembre. Il s’agit d’une culture qui avec des besoins de 7kg de N/quintal de grain va pouvoir absorber des quantités relativement importantes de fertilisants à un moment ou il existe peu d’autres possibilités. La présence de colza est un élément déterminant pour raccourcir les durées de stockage et on a choisi de valoriser au maximum cette culture.
Cultures d’automne : il s’agit principalement des céréales d’hiver sur lesquelles nous n’avons retenu comme pratique « recommandée » que des épandages de compost ou de fumier mûr de bovins entre Août et Octobre à l’exclusion de tout autre type de déjection bovine.
Les épandages « précoces » ou « tardifs » : o certaines cultures combinées à des types de sols et à condition que le climat
le permette, donnent la possibilité d’épandre quinze jours, voire un mois plus tôt que la pratique habituelle pour la région. Nous n’avons jamais retenu ces possibilités d’épandage précoce dans les simulations correspondant à une « situation standard » pour la case typologique. Nous discuterons spécifiquement de cette possibilité au point 5 de ce rapport comme élément de modulation possible à la fin de la présentation de la typologie établie.
o Nous aurions pu choisir de nous en tenir aux interdictions réglementaires quant aux apports de fertilisants organiques sur prairie, c’est à dire épandre très tard, jusqu’à la mi-décembre en fumier et la mi-novembre en lisier et recommencer très tôt dès la mi-janvier. Nous avons fait le choix d’une stratégie beaucoup plus prudente pour à la fois viser des périodes d’épandage permettant de bien valoriser l’azote et nous mettre à l’abri d’évolutions réglementaires futures. En procédant ainsi on peut considérer que les résultats des simulations et donc les durées de stockage proposées à l’issue de l’étude sont robustes et ne devront pas être modifiés si les interdictions d’épandage évoluent.
Résumé des pratiques d’épandage généralement adoptées
A aucun moment la logique de « vidange de la fosse » n’a été retenue même si la gestion cohérente peut aboutir assez souvent à une situation d’ouvrages de stockage tous vides avant que les animaux ne rentrent à l’étable pour la période d’hivernage.
On peut donner un aperçu rapide des principales pratiques retenues en classant ces stratégies par type d’effluent :
Pour le FUMIER : o Si épandu avant implantation de cultures de printemps : on a essayé de vider
la plateforme avant l’été ce qui signifie qu’on a privilégié ces possibilités d’épandage. Dans tous les cas la dose à l’hectare a été au maximum de 35 à 40 T/ha et selon les disponibilités de surface réduite chaque fois que possible.
o Lors d’épandage de fumier sur colza ou CIPAN (si autorisées) Jamais plus de 20t /Ha Priorité aux produits de type compost ou fumier mûr Epandages fin août et jamais plus tard en saison
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o Pour un épandage avant cultures d’automne stratégie identique quant aux priorités sur les types de produits Epandages majoritairement en deuxième quinzaine d’Octobre et
exceptionnellement courant Novembre Des doses à l’hectare adaptées avec un maximum de 20 à 25 T/Ha en
moitié Sud de la France et 25 à 30T/Ha en moitié Nord o Sur prairies :
Premier épandage en sortie d’hiver : en deuxième quinzaine de février en zone de plaine retardé après le 1er Mars en montagne (ceci pour une situation d’’épandage standard, non précoce). La dose à l’hectare ne dépasse jamais 20T
Après première coupe : en général fin mai début Juin avec une dose de 20T/Ha
Si une repousse d’automne est permise par le climat : 20T/Ha en fin Août début Septembre, rarement plus tard
o Pour d’autres cultures présentes dans l’assolement mais peu fréquentes chez la plupart des exploitations : nous nous sommes reportés à l’ouvrage « fertiliser avec des engrais de ferme » pour définir une période d’apport et une dose.
Pour le LISIER : la stratégie générale d’apport au bon moment reste inchangée mais les doses sont adaptées comme suit :
o Sur maïs : 30 m3/Ha si lisier pur, et 40 m3/Ha s’il s’agit d’un lisier dilué par des effluents peu chargés
o Sur céréales d’hiver ainsi que Colza et CIPAN (autorisés) : 20 à 25 m3/Ha maximum
o Sur prairies : 15 à 20 m3 maxi par épandage, en évitant de multiplier les épandages sur les mêmes parcelles si possible
Ces quelques règles mettent l’accent plutôt sur les décisions techniques prises pour des épandages autres qu’au printemps, puisque ce sont ces épandages qui impactent directement les besoins de stockage. Il est clair qu’en général une grande partie des fertilisants organiques sont valorisés au printemps. Cette période se caractérisant à la fois par une grande diversité de cultures réceptrices et de surfaces disponibles pour épandage à cette période le problème pour un éleveur est plus l’organisation du planning de travail que d’établir des priorités entre cultures.
Les stratégies d’épandage qui ont le plus de conséquences sur le calcul des capacités de stockage sont celles qui concernent la période de fin d’été automne (épandages tardifs) et celles correspondant aux épandages intervenant tôt en saison dès la sortie de l’hiver ou le tout début du printemps.
Une représentation graphique et schématique des stratégies d’épandage est donnée en ANNEXE -15 à la fin de ce rapport
Une logique de pratiques de qualité
Pour pouvoir défendre l’idée que les simulations effectuées aboutissent à des valeurs dont on peut garantir qu’elles résultent de pratiques de qualité nous avons privilégié comme explicité ci-dessus des épandages au meilleur moment, c’est à dire à une période recommandée. Nous avons fait le choix de ne pas recourir à des cas d’épandages dans une situation qualifiée de « possible à la rigueur », qui tout en étant conforme à la réglementation actuelle reflète plus une logique de se débarrasser d’un effluent plutôt que de valoriser au mieux un engrais organique ce qui reste un objectif majeur dans cette étude.
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Conversion de la capacité agronomique en durée
Comme expliqué en première partie de ce rapport au point 1.3.4 présentant la méthode de calcul des capacités agronomiques, celles ci sont habituellement calculées en unités géométriques de volume ou de surface. Pour convertir le résultat en durée nous avons utilisé une routine informatique écrite spécifiquement pour cette étude par l’éditeur du logiciel DEXEL. A partir d’une saisie des données dans ce logiciel permettant de connaître la capacité agronomique d’une fumière ou d’une fosse nous avons pu exporter à chaque fois des informations donnant les deux durées les plus proches qui nécessiteraient une taille d’ouvrage de stockage encadrant la valeur calculée. Ces deux durées sont distantes de 0,5 mois et constituent un intervalle étroit dans lequel on peut établir la référence en regardant quelle est la plus grande proximité avec la capacité agronomique déterminée.
Pour rechercher ces durées et les capacités correspondantes on utilise strictement les règles de calcul définies officiellement dans la circulaire de 2001 pour le calcul des capacités de stockage.
L’expression des résultats
Voici un exemple d’expression du résultat pour une exploitation ayant une fumière dont la capacité agronomique « vraie » est de 283 m² pour une quantité annuelle de fumier produit estimée à 448 Tonnes.
Figure 11 – La capacité agronomique d’une fumière exprimée en m² et en durée
Dans ce cas on lit dans ce tableau que :
pour une durée de 4 mois (durée réglementaire de 4 mois) on devrait disposer de 261,4 m²
pour une durée réglementaire de 4,5 mois on devrait disposer de 286,4 m²
La valeur de la capacité agronomique étant beaucoup plus proche des besoins pour 4,5 mois que pour 4 mois, on pourrait dans ce cas proposer ici une durée forfaitaire arrondie à 4,5 mois.
L’intérêt d’une double expression du résultat
Dans Circulaire DEPSE/SDEA n° 2001-7047 du 20/12/01 qui définit les modalités de calcul des capacités de stockage réglementaires, il est indiqué qu’on peut et qu’on doit tenir compte du calendrier de présence réel des animaux dans les bâtiments d’élevage. C’est ainsi que pour respecter une durée réglementaire de 4 mois on peut se satisfaire d’un ouvrage ne représentant le stockage que de 3 mois de production des déjections par les animaux si sur la durée de l’hivernage les animaux ne sont présents que 3 mois en continu. Le principe simple retenu est qu’on ne stocke que ce qui est réellement produit et pas ce qui pourrait être produit en théorie si les animaux étaient présents plus longtemps.
Les mécanismes de calcul d’une capacité agronomique, puisqu’ils s’appuient sur une gestion de stock en continu avec bilan tous les mois intègrent forcément le calendrier de présence
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réel des animaux avec détermination de la taille de l’ouvrage qui permet de gérer correctement au plan agronomique les fertilisants organiques produits et stockés.
Lorsqu’on essaie de convertir ces besoins de stockage géométriques (m² ou m3) en durée, la question se pose de la méthode de calcul qu’on doit retenir pour effectuer cette conversion.
1. La durée prenant en compte le temps de présence réel des animaux
Si on prend en compte le calendrier réel de présence des animaux, avec le même exemple que ci dessus, on dira qu’avec un ouvrage ne stockant réellement que les déjections produites que pendant les 3 mois de présence cumulée des animaux, on respecte une durée réglementaire de 4 mois.
2. La durée ramenée à un équivalent présence à temps plein des animaux
Avec le même exemple en se ramenant à une situation équivalente à une occupation du bâtiment en continu sur 3 mois la capacité agronomique de cette fumière n’est que de 3 mois et pas de 4 mois.
Le mode de calcul de la conversion en durée a donc son importance et il peut même être intéressant de disposer pour chaque simulation des deux résultats de façon à rassurer les éleveurs car la capacité de stockage qu’ils auront à construire peut-être plus faible que la durée pendant laquelle il auront la possibilité de stocker le produit sans être contraint de devoir effectuer un épandage.
En réalité cette distinction entre les deux modes de calcul n’a de sens que pour des situations d’hivernage court. En effet chaque fois que la durée d’hivernage est proche des besoins en durée de stockage, il n’y a aucune différence entre ces deux façons d’établir une équivalence en durée.
Voici sur un autre exemple que précédemment comment peut se présenter la double expression du résultat selon le mode de calcul.
Figure 11 – deux façons d’exprimer la durée de stockage
On fait apparaître dans ce cas un écart de 1,5 mois selon qu’on adopte l’un ou l’autre des modes de calcul.
Dans le rectangle de couleur jaune : les deux durées qui encadrent la capacité agronomique en prenant en compte le calendrier de présence réel des animaux
Dans le rectangle de couleur verte : les deux durées qui encadrent la capacité agronomique si on se ramène à un équivalent présence en continu.
Nous avons fait le choix pour la phase de simulation des résultats à partir des données de la base des Réseaux de Fermes de Référence d’exprimer ces résultats en double avec les deux types de calcul, quitte à faire un choix ultérieurement s’il s’avère qu’une présentation est préférable, ou que peu de cas permettent d’établir cette distinction.
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Les résultats des simulations
Classement des exploitations
Selon les cases typologiques
Nous avons appliqué à toutes les exploitations de la base les critères de tri défini dans la typologie pour les distribuer entre les 24 cas définis et pouvoir établir un fichier de simulation pour chaque exploitation. Voici un aperçu partiel de la technique de classement.
Figure 12 – distribution des exploitations bovins lait selon les cas et réalisation de dossiers de simulation
La vue en colonne de droite est un extrait tronqué des simulations effectuées pour le cas numéro 7 concernant les bovins laitiers.
Les résultats sont ensuite distribués selon leur appartenance à l’une des grandes Zones d’Elevage, les valeurs à produire se distribuant dans une matrice.
Voici un extrait de données obtenues pour la zone 4.1 avec présence de tous les autres onglets dans lesquels sont effectuées les simulations des autres zones
Figure 13- aperçu de la structure adoptée pour les simulations
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Pour chaque exploitation faisant l’objet d’une simulation on peut retrouver côte à côte ses données de base ainsi que les résultats issus de la simulation avec conversion de la capacité agronomique en durée. En voici deux exemples appartenant au même cas numéro7 en Zone d’Elevage 0
Figure 14 – exemple de données disponibles et de simulations pour deux exploitations
Suite à la réalisation d’environ 230 simulations en Bovins laitiers on a abouti à une première proposition de remplissage partiel de la grille. Toutes les cases au croisement d’un cas (pris parmi les 24) et d’une zone d’élevage (prise parmi les 12 Zones) pour lesquelles une ou plusieurs simulations ont pu être effectuées sont renseignées.
La grille complète obtenue à ce stade de l’étude est disponible en ANNEXE 6
Afin d’en faciliter la lecture et d’amorcer la discussion pour les phases suivantes de vérification et de validation nous avons adopté des conventions de représentation des résultats.
Cases avec un fond rouge : il s’agit de toutes les situations non renseignées Cases avec un fond bleu : il s’agit de valeurs qui suite aux premières réactions des
experts dexelistes et agronomes consultés apparaissent comme plausibles. A ce stade du travail nous avions déjà reçu un petit nombre de dossier en vue de la phase suivante de « vérification » et la comparaison rapide avec les résultats de ces
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dossiers faisait apparaître que ces valeurs étaient dans une gamme de durée rencontrée sur le terrain
Cases avec un fond beige pâle : valeurs qui à première vue sont surprenantes, en général parce qu’elles sont très élevées. Nous sommes revenus ensuite sur tous les dossiers dans ce cas pour vérifier ce qui induisait de telles durées et s’il fallait ou pas confirmer ces simulations ou les compléter par d’autres exploitations.
Cases avec fond vert clair : il s’agit de valeurs qui ont été obtenues pour des exploitations situées en montagne et pas en plaine. Nous aurions souhaité disposer pour toutes les zones et tous les cas d’une base de travail « en plaine » mais dans certains cas peu représentés, les seules exploitations disponibles étaient en piémont ou en montagne. Par ce repérage de couleur nous attirons l’attention sur une correction qui sera nécessaire par la suite pour se ramener à une grille de valeurs proposées « en plaine ».
Figure 15 – extrait de la grille et codes de lecture
Il faut noter qu’après la synthèse de toutes ces simulations le nombre de cases qui restent en rouge est important et qu’un travail « d’interpolation » pour permettre un remplissage intégral de la grille sera nécessaire.
Le nombre important de cases non renseignées peu surprendre mais cela peut provenir de deux origines bien différentes :
La base utilisée pour les simulations, bien que très diversifiée ne représente pas absolument tous les types de modes de gestion des déjections qui existent en France. Elle n’a pas été conçue avec ce type d’entrée et son utilisation dans cet objectif révèle quelques insuffisances malgré un effectif très élevé.
La construction d’une grille croisant tous les cas possibles au nombre de 24 avec toutes les grandes zones d’élevage donne un ensemble de combinaison théoriquement possibles mais peut-être et très probablement absentes pour certaines d’entre elles car elles constitueraient des systèmes incohérent au plan technique et/ou économique. L’ambition de remplir complètement une telle grille à partir des seules données de fermes « réelles » n’est pas raisonnable, et il est évident qu’il faudra soit compléter la grille par d’autre moyens, soit accepter de diffuser une grille incomplète. Il paraît préférable à des fins de communication et de pédagogie de compléter par des valeurs même un peu théoriques et qui seront peu ou pas utilisées plutôt que de laisser des trous dans la grille, trous qui ne manqueront pas de susciter des questions pour lesquelles il n’existe pas de réponse simple autre que « nous n’avions pas de données dans ce cas ».
On constate à la lecture de ces valeurs renseignées pour lesquelles on a systématiquement reproduit le calcul de durée avec les deux hypothèses retenues (avec ou sans prise en compte du calendrier de présence réel des animaux) que rares sont les zones et les cases typologiques pour lesquelles il y a un écart important entre ces deux façons de présenter les
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résultats. Il y a là une information qui poussera probablement à simplifier cette grille en vue d’une diffusion plus large.
3ème phase : Vérification de la qualité des capacités agronomiques forfaitaires par comparaison avec des dossiers DEXEL élaborés lors du PMPOA-2 ou du PMBE
Afin de vérifier d’une part la validité des références obtenues au terme des deux étapes précédentes (élaboration d’une typologie et simulations) nous avons souhaité les comparer aux capacités agronomiques proposées aux éleveurs ayant déposé un dossier de type DEXEL dans le cadre du PMPOA-2 ou du PMBE. Afin d’obtenir une telle information nous avons sollicité le concours de techniciens agronomes, conseillers bâtiment, ou anciens Dexélistes en leur demandant d’effectuer une sélection des dossiers selon un cahier des charges rigoureux.
Le cahier des charges imposé
Nous avons demandé de nous transmettre les fichiers informatiques « bruts » élaborés par ces techniciens à l’aide du logiciel Dexel afin de nous permettre d’activer automatiquement la routine de conversion des capacités agronomiques en équivalent durée.
Nous avons sollicité des fichiers en provenance d’un grand nombre de régions afin de disposer d’éléments de comparaison pour toutes les zones d’élevage et en particulier pour les grandes régions de production laitière.
Une indication était donnée sur la taille des exploitations, sans exclure les petites structures au RSD mais en privilégiant des exploitations de taille moyenne, spécialisées en production laitière et avec un parcellaire et un plan d’épandage adaptés : ni beaucoup trop ni beaucoup trop peu d’animaux par rapport aux surfaces en cultures et prairies
Nous avons ainsi obtenu rapidement plus de soixante dossiers DEXEL qui ont permis d’effectuer la comparaison souhaitée.
Les constatations à l’issue de deux phases de comparaison :
La comparaison avec des dossiers de type DEXEL est intervenue en deux temps.
Une première étape permettant de valider les premières valeurs issues des simulations
Une deuxième comparaison élargie à un plus grand nombre de régions afin de comparer les dossiers avec la proposition finale issue d’une grille complète. Cette deuxième comparaison est donc intervenue chronologiquement après la phase 4 de l’étude permettant par interpolation de remplir complètement la grille.
Par simplicité de présentation, l’ensemble des éléments de comparaison est présenté ici en un chapitre unique.
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Des dossiers DEXEL selon deux profils distincts
Malgré des consignes uniformes données avant l’obtention de ces dossiers DEXEL l’examen de leur contenu permet de les classer très clairement en deux catégories tranchées. Dans certains cas les dossiers utilisent toutes les périodes d'épandage autorisées par la réglementation (ce qui leur permet de construire des capacités de stockage proches des capacités minimales imposées par les réglementations RSD ou ICPE). Dans d'autres cas, les dossiers utilisent uniquement les créneaux où l'épandage est le plus recommandé.
Les dossiers utilisant toutes les possibilités d’épandage autorisées
Ces dossiers se caractérisent par l’utilisation systématique de « tous les créneaux disponibles » pour épandage. Toutes les périodes qui ne sont pas explicitement interdites sont utilisées pour des épandages avec des doses qui peuvent être élevées. Il est clair qu’en procédant ainsi avec souvent la pratique d’une vidange des ouvrages pour se débarrasser des effluents avant l’hivernage, on arrive à minimiser les besoins de stockage. De façon similaire, dès qu’il est possible de sortir en fin d’hiver pour commencer à vider les fosses et les fumières des quantités importantes sont épandues.
On fait donc le constat d’un écart parfois important avec les valeurs proposées dans la table, puisque l’écart peut dépasser deux mois (voire plus) pour certains Dexel de ce type.
Le schéma qui suit en est l’illustration sur un petit nombre de comparaisons. Toutes les cases sur fond rouge correspondent à des dossiers pour lesquels l’écart est important sans que nous disposions d’éléments qui pourraient l’expliquer.
Figure 16 –les résultats entre simulations et certains dossiers DEXEL peuvent diverger
Seul l’écart de 0,5 mois s’explique par une date d’épandage un peu plus précoce sur prairies. Tous les autres dossiers situés en zone de montagne présentent des capacités de stockage validées dans les dossiers DEXEL beaucoup plus faibles que ce qui serait préconisé si on appliquait les références issues de la présente étude.
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Les dossiers ne retenant que les dates pour lesquelles l’épandage est le plus recommandé
Ces dossiers majoritaires dans certains envois permettent une comparaison intéressante avec les valeurs que nous avons simulées.
Le constat principal est qu’il y a peu ou pas d’écart avec les valeurs proposées ce qui confirme d’une part que la typologie établie permet de classer les exploitations de façon pertinentes et que les stratégies d’épandage et les calculs qui en découlent ont été très similaires dans cette étude ou lors de conseils agronomiques approfondis.
Voici un exemple de comparaison avec un ensemble de dossiers DEXEL provenant tous d’une grande région de production laitière. Ces dossiers ont fait l’objet d’un accompagnement de l’éleveur et d’un conseil agronomique.
Les codes de couleur destinés à faciliter la lecture sont les suivants :
Sur fond rouge : les dossiers pour lesquels la capacité du dossier DEXEL est inférieure d’un mois ou plus à nos propositions, sans éléments d’explication pouvant justifier l’écart
Sur fond orangé pâle : un écart faible de l’ordre de 0,5 mois de capacité manquante Sur fond mauve : les valeurs strictement identiques Sur fond bleu ciel : des propositions du DEXEL légèrement supérieures à celles
issues de l’application de la typologie et de nos simulations.
Figure 17 – des résultats entre simulations et dossiers DEXEL en majorité convergents
Confirmation des « pistes » pour moduler
Des dossiers en provenance d’une grande zone allant du Nord-est au Nord du bassin parisien ont fait apparaître une différence de l’ordre de un mois de moins que les valeurs proposées dans la table issue des simulations. A l’analyse des raisons de cet écart, nous avons pu repérer des surfaces importantes en pomme de terre ou betterave sucrière sur lesquelles des épandages assez précoces ont pu être réalisés et font l’objet de recommandations au plan agronomique.
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Après expertise de cette situation par les agronomes associés à cette étude, nous avons convenu de proposer des possibilités limitées mais réelles de modulation des capacités proposées lorsque des surfaces assez importantes permettent d’épandre précocement. Nous validerons plus loin l’ordre de grandeur de la réduction de la durée de stockage qu’on peut proposer.
Notre attention a été attirée sur certains dossiers correspondant à des exploitations disposant de surfaces d’épandage « pléthoriques » par rapport aux besoins de valorisation des fertilisants organiques. L’application de la typologie sans précaution conduit systématiquement à « déclasser » ces exploitations vers des cases typologiques induisant des besoins de stockage avec des durées élevée.
Ce point spécifique est discuté et fait l’objet d’une proposition au point 5 de ce rapport présentant les paramètres de modulation communs à toutes les typologies.
En conclusion : il existe en général peu ou pas d’écart entre valeurs simulées et capacités issues du DEXEL lorsque celui-ci a été effectué dans le cadre d’une réflexion agronomique de qualité. Lorsque des écarts sont constatés, pour de tels dossiers cela peut provenir de paramètres de modulation dont il conviendra de pouvoir tenir compte.
4ème phase : Interpolation, extrapolation et élaboration d’une grille complète
Nous avons indiqué que la grille issue de la phase de simulations (voir ANNEXE-6) était encore incomplète, avec de nombreuses cases non renseignées, laissées sur fond rouge.
Nous avons donc proposé une méthode structurée qui permette par analyse des similitudes, proximités ou différences de renseigner les valeurs manquantes. C’est ce que nous avons appelé «interpolation et extrapolation» des valeurs même si ces termes est sont un peu impropres.
Les logiques d’interpolation
Malgré le nombre important de cases non renseignées, ainsi que le sens de variation qui n’était pas toujours celui qu’on aurait pu attendre, l’examen de la grille partielle fournie en ANNEXE-6 nous a permis de proposer un mode d’interpolation.
Cette interpolation s’appuie aussi sur la nature des critères retenus et sur le fait que lorsqu’on se déplace verticalement dans la grille cela a un sens précis du point de vue agronomique.
Déplacement vertical dans la grille typologique
Un déplacement vertical dans la grille, au moins si on examine les lignes concernant le même type de déjections signifie qu’on passe d’une situation avec très peu de possibilités d’épandage en fin d’été début d’automne, à une situation plus favorable. Ceci devrait du moins en théorie se traduire par une durée de stockage plus courte ou équivalente, mais certainement pas plus longue.
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Saut d’une ligne : incidence du dernier critère (cultures d’automne)
Lorsqu’ on saute une ligne : on change de classe de surface pour l’importance des cultures d’automne.
L’examen des valeurs simulées fait apparaître en général un sens de variation comme nous l’attendions mais avec des irrégularités. Certains groupes de valeurs sont cependant très homogène comme dans l’extrait de la grille ci-dessous ou le passage d’un cas n°7 au cas n° 8 puis n° 9 s’accompagne en Zone 0 d’une diminution systématique des besoins de stockage de 0,5 mois à chaque fois.
Figure 18 – influence du critère cultures d’automne sur la durée calculée
-
Après avoir regardé pour l’ensemble des lignes et toutes les zones l’incidence que pourrait avoir une telle valeur nous confirmons cette diminution de 0,5 mois.
Saut de 3 lignes : incidence de l’avant dernier critère (Colza, CIPAN, CIVE…)
Lorsqu’on saute 3 lignes comme présenté ci-dessous avec un passage du cas n° 20 au cas n° 23 cela signifie que le dernier critère est inchangé (même proportion de cultures d’automne) mais que le critère précédent dans l’arborescence est modifié. Parmi les classes de surfaces en Colza, CIPAN, CIVE ou dérobées, on passe de la situation ou leur présence est réduite à un cas où on aura plus de possibilités de valoriser les fertilisants organiques.
L’incidence de ce changement est exactement semblable au précédent ce qui valide en quelque sorte la pertinence des seuils proposés. On voit dans l’extrait de la grille ci-dessous que la diminution apportée par cette possibilité est encore de 0,5 mois
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Figure 19 – incidence du saut de 3 lignes (avant dernier critère) sur la durée simulée
Saut de 6 lignes : incidence de la durée de stabulation
Lorsqu’on change de classe de durée de stabulation, on saute 6 lignes dans la grille. L’incidence sur la durée de stockage dont on doit disposer est beaucoup plus forte que précédemment car un ne joue plus sur un paramètre lié à l’utilisation des déjections, mais on est dans ce cas en relation stricte avec la quantité annuelle produite dans les bâtiments.
Comme les classes de durée diffèrent de plusieurs mois, de l’ordre de plus de 3 mois en moyenne entre les deux sous populations d’exploitations, on pourrait s’attendre à un écart équivalent sur la durée de stockage.
En réalité par la mise en place de stratégies d’épandage valorisant un peu plus toutes les possibilités, les exploitations avec hivernage long ou stabulation quasi permanente arrivent à compenser un peu le handicap initial lié à l’importante présence cumulée des vaches.
Ce qu’on constate en moyenne est clairement mis en évidence par les deux extraits de la grille ci-dessous. L’écart en besoins de stockage n’est pas de 3 mois mais de 2 mois supplémentaires en stabulation permanente ou supérieure à 9 mois cumulés.
Figure 20 – incidence de la classe de durée de stabulation sur la durée de stockage
Saut de 12 lignes : incidence du type d’effluent (Type I vs Type II)
Lorsqu’on change de type de fertilisant organique pour passer d’un fumier à un lisier on saute 12 lignes dans la grille typologique proposée.
Même si nous n’avions pas d’a priori fort sur l’incidence de ce changement nous pressentions qu’il faudrait disposer d’un peu plus de stockage en lisier qu’en fumier car les périodes recommandées sont plus réduites pour le lisier.
Du fait que dans nos simulations nous n’avons pas utilisé toutes les possibilités d’épandage permises par la réglementation mais uniquement les périodes les plus favorables au plan agronomique, nos calendriers d’épandage pour les deux types de produits diffèrent mais relativement peu.
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Le résultat des simulations confirme une incidence sur les besoins de stockage, mais limitée à 0,5 mois de plus pour le lisier que pour le fumier.
Déplacement horizontal : changement de zone d’élevage
Un déplacement horizontal, changement de colonne n’a pas d’autre sens qu’un changement de zone. Il n’y a aucune progression particulière à attendre à priori si ce n’est liée à la connaissance que nous pouvons avoir du climat et des cultures pratiquées dans ces zones.
Une grille complète issue de la phase d’interpolation
En ANNEXE 7 est présentée la grille complète issue de cette phase d’interpolation. Elle comporte des cases de couleur différentes comme dans l’extrait figure 21
Figure 21 : extrait de la grille après interpolation - extrapolation.
Les clés de lecture sont les suivantes :
En fond bleu une valeur qui a été retenue à l’identique (ou parfois écart de seulement 0,5 mois) par rapport aux valeurs issues des simulations.
En fond jaune : des valeurs qui ont du être « recalées » car la valeur produite par les simulations ne s’inscrivait pas bien dans la trame logique d’interpolation présentée ci-dessus.
En fond mauve : des cases pour lesquelles nous ne disposions pas de valeurs simulées. Les valeurs présentes dans ces cases ont été établies par expertise en suivant le schéma logique de l’interpolation.
Nécessité ou pas de maintenir deux colonnes pour chaque zone :
Autant à l’issue de la phase de simulation nous pouvions considérer que nous disposions pour chaque zone et chaque case typologique renseignées de deux valeurs de durée de stockage agronomique (avec et sans prise en compte de la présence réelle des animaux) autant la phase d’interpolation a fait apparaître la difficulté de maintenir ces deux valeurs. Pour presque toutes les cases « interpolées » il nous a été très difficile de distinguer ces deux références. En conséquence, étant donnée de plus que cela évitera des confusions liées à la difficulté d’explication sur comme sont calculées ces deux durées différentes, on pourrait proposer de se limiter à la présentation d’une seule valeur de durée, au croisement d’un cas et d’une zone. Nous proposons de ne retenir que la durée pour une situation de présence des animaux ramenée à un équivalent temps plein avec présence 24h/24.
L’ANNEXE 8 est la formalisation de cette proposition.
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A l’examen des valeurs proposées dans cette grille complète s’est posée la question d’une simplification possible avec d’éventuels regroupements entre zones. Nous avons donc cherché à repérer par des résultats proches des zones qui pourraient peut-être à l’avenir être affectées des mêmes références de durée de stockage.
Repérage des analogies entre zones ou « groupes de zones »
Les résultats des simulations nous ont amenés à repérer les zones dont les résultats sont systématiquement les mêmes ou très proches. Nous avons donc choisi d’essayer de les « rapprocher » en essayant de comprendre ce qui pourrait expliquer la similitude de besoins de stockage.
Zones 2 et 3 : les plus « favorables » ‐ place de la prairie.
Les grandes Zones d’Elevage 2 et 3 incluent la Bretagne et une petite partie des Pays de Loire pour la zone 2 et la Normandie plus des élevages du Nord-Ouest et du Nord de la France pour la zone 3. Ce sont des territoires ou la prairie est très présente et où les précipitations sont abondantes et bien réparties au cours de l’année. Le climat océanique typique de cette façade atlantique offre des possibilités d’épandre des fertilisants organiques sur prairie à diverses périodes de l’année avec une bonne valorisation. Il a aussi comme conséquence des durées de présence en bâtiments plutôt plus courtes que dans d’autres régions. La combinaison des ces deux groupes d’éléments favorables fait que les durées de stockage calculées pour les exploitations de ces deux zones sont les plus faibles comparées aux autres zones, quelle que soit la situation typologique.
Dans un premier temps, en raison de valeurs légèrement plus courtes en zone 3 qu’en zone 2 nous pensions devoir séparer la présentation de ces deux zones. Une série de vérifications complémentaires sur des dossiers DEXEL issus de Bretagne et de Normandie nous a permis au contraire de confirmer qu’il ne fallait pas établir de distinction et que nous pouvions regrouper zone 2 et zone 3 en adoptant les valeurs simulées pour la zone 3.
Zones 0, 1, 1.1 et Zones 2.1, 4, 4.1, 5 : des résultats très proches, mais des raisons différentes
Ont peut constater qu’un grand nombre de zones aboutissent à des résultats issus des simulations très proches. Il s’agit des zones 0, 1, 1.1 et 2.1, 4, 4.1, 5. Les résultats sont similaires, mais lorsqu’on essaie d’analyser les raisons qui pourraient expliquer ces valeurs obtenues, on est clairement amenés à distinguer deux sous-groupes « logiques »
Les Zones 0, 1, et 1.1 : beaucoup de cultures associées à l’élevage
Pour ces trois premières zones qu’on peut définir par « grands bassins céréaliers et zones d’élevage en périphérie » les exploitations d’élevage disposent toujours de surfaces en culture (en particulier céréales) en proportion plus importantes qu’ailleurs. Ceci permet aux éleveurs de valoriser une partie importante des déjections sur ces cultures à diverses périodes de l’année. Même pour des cases typologiques pour lesquelles ces surfaces sont supposées être assez peu importantes, on a pu constater un résultat pour les durées de stockage, qui sans être aussi bas qu’en zones 2 et 3 est quand même assez réduit.
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Zones 2.1, 4, 4.1, et 5 : beaucoup de prairie mais des contraintes climatiques plus fortes que dans l’Ouest
Ce groupe de zone comprend des exploitations ayant en général beaucoup de prairie, ce qui est un élément favorable permettant d’effectuer des épandages à diverses périodes. Mais le climat plus rigoureux et plus continental qu’en zones 2 et 3 a pour conséquence des durées d’hivernage nettement rallongées, ainsi que des difficultés à effectuer des épandages très tôt en saison juste à la sortie de l’hiver. On est donc en présence d’atouts comme l’importance de la prairie et de contraintes jouant à la fois sur les quantités produites et les dates possibles pour les premiers épandages.
Cette combinaison de paramètre fait que pour les durées de stockage on se trouve bien dans une situation intermédiaire entre les cas les plus favorables et les plus défavorables.
Zones 6, 6.1, et 7 : zones à climat plus continental et/ou rigoureux
Les zones de ce groupe, même si on en reste à une altitude de plaine (lorsque cela est possible) sont situées à proximité ou dans les massifs montagneux avec un climat souvent continental et très rigoureux. Les durées d’hivernage y sont beaucoup plus longues qu’ailleurs, et la pousse de l’herbe y est moins abondante avec moins de phases de valorisation de l’herbe (récolte ou pâture) au cours de l’année. Les périodes possibles pour épandage de fertilisants organiques y sont aussi plus réduites. En conséquence, les calculs de besoins de stockage des déjections ont produit lors des simulations des valeurs élevées qui distinguent nettement ce groupe de zones des deux groupes précédents.
Des régions qui pourraient être regroupées
S’il est estimé qu’il convient d’aboutir à une grille typologique la plus simple possible avec un nombre de cases réduites, résultant du croisement des 24 cas logiques et d’un nombre de zones pertinent mais réduit, on peut proposer la grille simplifiée présente en ANNEXE 9.
3 - Proposition typologique pour les bovins allaitants et autres bovins viande
Après avoir établi une proposition typologique et des valeurs de référence pour les Bovins Lait, nous avons décliné cette méthode pour d’autres catégories d’animaux. En ce qui concerne les bovins allaitants et les autres types de bovins viande, nous avons pu procéder de façon très similaire au cas des bovins Lait.
Une typologie strictement identique
Critères inchangés
En ce qui concerne les critères clés de la classification typologique, plutôt que de repartir d’une feuille blanche et de façon à conserver une unité entre méthodes proposées pour les diverses espèces et catégories d’animaux, nous avons essayé de conserver exactement les mêmes critères avec les mêmes seuils, en vérifiant que cette typologie restait pertinente.
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Affectation des élevages aux cases typologiques et vérification des qualités de discrimination de la grille typologique.
A partir de 590 lignes de données présentes dans la base des Réseaux de Fermes de Référence nous avons classé toutes ces exploitations de bovins viande dans les 24 cas définis par la typologie.
La distribution des élevages dans les cases typologiques est assez régulière, ou tout du moins plutôt moins dispersée que pour la population des exploitations laitières de la base. Voici comment se répartissent les fermes :
Figure 21 – distribution des exploitations de type bovins allaitants en fonction de la typologie
On peut s’étonner du très faible nombre d’exploitations présentes dans les cas 14 à 24, mais il s’agit dans la typologie de systèmes en lisier qui sont très peu présents dans les bâtiments récents pour vaches allaitantes en France, où la litière paillée (souvent intégrale domine). Les quelques cas que nous avons pu identifier et à partir desquels nous avons pu effectuer des simulations étaient généralement en étable entravée de type lisier.
De la même façon même si le seuil de durée pour distinguer des stabulations longues de durées de présence en bâtiment plus réduites a dû dans le cas des bovins allaitants être ramené de 9 mois à 5 mois pour être en phase avec les pratiques de ces systèmes d’élevage, les exploitations avec présence de longue durée sont beaucoup moins fréquentes qu’en bovins lait.
On aboutit donc suite à cette phase d’examen de la distribution des exploitations, à proposer de maintenir les critères à l’identique avec une seule modification de seuil concernant la durée cumulée de présence en bâtiment.
Zones d’élevage identiques
En ce qui concerne les Grandes Zones d’Elevage, leur définition n’étant pas liée aux caractéristiques des élevages bovins lait, mais à tous les types d’élevages de ruminants, il est tout à fait justifié de proposer d’appliquer ces zones aux systèmes allaitants comme laitiers. Elles sont en grande partie définies par les conditions pédoclimatiques. Les variations entre systèmes d’élevage dues au milieu constatées pour les élevages laitiers, se retrouvent pour les élevages allaitants. Ce qui est un atout pour un type d’élevage le reste pour un autre type quant aux conséquences que cela peut avoir sur les logiques de gestion des déjections animales.
Une phase de simulation conduisant à une proposition simplifiée
Nous avons donc commencé de façon complètement analogue au cas des bovins lait à simuler des calculs de capacités agronomiques pour des exploitations dans chacun des 24 cas et en les distribuant le plus largement possible entre les zones d’élevage.
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Cette simulation a été numériquement plus réduite que pour les bovins lait car les résultats ont permis très rapidement de formuler une hypothèse.
L’importance de la durée d’hivernage dans le cas des bovins allaitants
Nous nous sommes rendu compte que les élevages allaitants déclaraient des durées d’hivernage, c’est à dire de présence des animaux à l’intérieur des bâtiments, très sensiblement plus courtes que les bovins lait. Ceci s’explique facilement même si les deux types d’élevages sont soumis aux mêmes contraintes agronomiques et pédoclimatique, par le fait que des laitières rentrent tous les jours quelques heures dans le bâtiment même en période de pâturage. Ce temps cumulé correspondant à la traite et à des phases de distribution de l’alimentation complémentaire de l’herbe prélevée en pâtures est important sur l’année et peu représenter un équivalent de plus de 2 à 3 mois.
Donc soumis aux mêmes contraintes de milieu, les déjections maitrisables d’un élevage allaitant représentent en quantité et en durée de stockage nécessaire beaucoup moins que dans le cas des laitières. La durée cumulée en bâtiment est très fréquemment inférieure à cinq mois.
Dans une telle situation le pas de temps qui sépare les derniers épandages de fin d’été automne, des tous premiers de fin d’hiver, début du printemps, est à peu près le même que la longueur de l’hivernage, ou même parfois supérieur. Si tel est le cas, on comprend alors que la durée de stockage dont on doit disposer, ramenée en équivalent présence à temps plein des animaux doit généralement être strictement égale à la durée de présence en bâtiment.
Nous avons formulé cette hypothèse puis refait plusieurs dizaine de simulations DEXEL rapides pour vérifier qu’un calcul complet était en accord avec l’hypothèse de départ.
Ces simulations ont permis de valider l’identité de la durée de présence en bâtiment et de la durée de stockage agronomique nécessaire pour les bovins allaitants.
Cette validation a permis de réorienter le travail de simulation non pas vers une multiplication de cas supplémentaires sur lesquels nous aurions fait des calculs véritables des capacités agronomiques, mais plutôt sur une étude de la diversité des durées d’hivernage, et de sa variation en fonction de la situation typologique et de la grande Zone d’Elevage.
Etude sur la diversité des durées d’hivernage à partir de la base des Réseaux de fermes de Référence
Nous avons donc identifié toutes les exploitations pour lesquelles la durée d’hivernage était correctement renseignée et nous les avons distribuées entre les 24 cas et les 12 zones.
Nous avons établi pour chaque case de la grille une valeur moyenne et une valeur médiane des durées d’hivernage avec dans l’idée d’utiliser ensuite directement ces résultats remis en forme pour établir les durées forfaitaires de la grille pour bovins allaitants.
Etant donné le mode de production de ces références, et le fait que l’intervalle de temps séparant les deux phases d’épandage les plus distantes (automne- hiver / fin hiver-printemps) est du même ordre que la durée d’hivernage, la distinction du calcul de durée selon une présence à temps plein ou pas des animaux, n’a pas beaucoup de sens. Nous
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avons donc proposé comme dans la version finale des bovins lait de ne présenter les valeurs que d’une seule façon correspondant à un équivalent temps plein.
Cette phase n’a permis de renseigner que les combinaisons de cas et de zones représentés dans la base, comme présenté en ANNEXE -10
Expertise sur les valeurs calculées et proposition d’une grille complète
Afin de passer de cette grille « brute » incomplète à une première grille complètement remplie, nous avons procédé en deux temps :
Repérage des « anomalies » : il s’agissait d’identifier des valeurs qui ne suivaient pas les logiques d’interpolation telles que nous les avions définies à propos des bovins lait. L’extrait de la grille ci-dessous en est une bonne illustration
Figure 21 – repérage d’une anomalie / pas de changement entre cas
o Il n’est pas normal de retrouver strictement la même valeur dans ces deux situations (cas 13 et cas 15) alors qu’elles diffèrent de deux classes sur un même critère, ou alors cela signifierait que le critère et/ou les seuils ne sont pas pertinents.
o Or l’application de ce même critère appliqué à d’autres cas comme ci-dessous donne le sens et l’amplitude de variation attendus.
Figure 22 – variation conforme aux attentes
Interpolation à partir des valeurs obtenues et corrigées pour remplir une grille complète. Cette grille Bovins Viande est fournie en ANNEXE – 11
Examen des variations entre régions
Lorsqu’on examine en détail les valeurs de durée de stockage proposées pour tous les cas et pour les douze Zones d’Elevage il est manifeste qu’en ce qui concerne les bovins allaitants, les zones peuvent être regroupées en deux grands ensembles au sein desquels on retrouve systématiquement les mêmes valeurs.
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Proposition d’une grille simplifiée
Nous proposons donc une simplification importante de la grille pour les bovins allaitants comme présenté en ANNEXE - 12
Quelles durées de stockage pour les Bovins Viande autre que Vaches Allaitantes : animaux en engraissement ?
Pour les bovins viande en engraissement nous ne disposons pas de base de données équivalentes à celle que nous avons mobilisée pour les bovins lait ou les vaches allaitantes. Il n’est donc pas possible d’effectuer des simulations aussi complètes.
Quelques tests « virtuels » effectués à des fins de vérification d’hypothèses permettent de faire les propositions suivantes :
Pour des durées d’occupation des bâtiments au cours de l’année (durées cumulées) courtes et du même ordre que ce qu’on rencontre en vaches allaitantes
o On peut utiliser la grille Bovins allaitants Pour une occupation quasi en continu des bâtiments par un atelier d’engraissement :
o La grille vache laitière dans sa sous-partie « stabulation longue quasi permanente » est beaucoup mieux adaptée et fournira des valeurs repère en adéquation avec les besoins agronomiques.
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4- La proposition typologique pour les porcins
Une construction combinant typologie et établissement des références
En ce qui concerne l’élevage porcin, il n’a pas été possible de mobiliser une base de données de fermes de références. L’établissement des références chiffrées n’a pas pu donc se faire par une méthode strictement semblable, néanmoins en ce qui concerne les clés typologiques déterminant des possibilités plus ou moins grandes de réduire les durées de stockage, il y a une très grande convergence entre la méthode exposée ici pour les porcins et celle qui a été détaillée pour les bovins.
Présentation du modèle méthodologique : proposition d’une méthode de raisonnement simple pour déterminer les capacités de stockage en durée (mois)
Avant de présenter en détail le modèle méthodologique, il convient d’avoir clairement en tête le postulat de base sans lequel tout raisonnement agronomique est caduc.
Postulat de base :
Le plan d’épandage (y compris les prêts de surfaces) permet de recevoir l’intégralité des effluents d’élevage bruts. C'est-à-dire qu’il y a respect des contraintes réglementaires locales
Ceci permet de s’affranchir de la quantité d’effluent produite par rapport aux effectifs d’animaux car il y a ainsi proportionnalité de la production d’éléments fertilisants et des surfaces mobilisées dans le plan d’épandage
Méthodologie détaillée :
Le fondement du calcul retenu pour l’élevage porcin est similaire à celui des bovins. Ce sont l’assolement et les pratiques agronomiques qui permettent de déterminer la capacité de stockage des effluents d’élevage. La méthode de calcul a été largement simplifiée car les porcs sont constamment en bâtiment (élevage plein air exclu) et la production d’effluents est continue (à l’échelle du mois). Pour déterminer la durée de stockage pour un type d’effluent donné (lisier/fumier), la méthode de calcul consiste à déterminer la durée de stockage la plus défavorable (assolement ne permettant que des épandages de printemps) et à lui retrancher la durée de stockage épargnée par la mise en place de cultures permettant des épandages en dehors de la période printanière. A titre d’exemple, ces cultures peuvent être les suivantes : colza, prairies, CIPAN, CIVE,… lorsque ces épandages sont autorisés.
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Equation simplifiée de prédiction de la capacité de stockage :
On peut représenter schématiquement le raisonnement par le diagramme suivant :
= -
1 2 3
1 : Pour le lisier ou pour le fumier produit par une exploitation porcine, il s’agit de déterminer la capacité de stockage (en mois) dont l’exploitation porcine devra disposer
2 : Dans la situation où l’exploitation ne pratique que des cultures de printemps, elle devra avoir la plus longue capacité de stockage, soit environ 10 mois ; 9 mois dans les zones permettant un épandage précoce (voir chapitre spécifique à ce sujet).
3 : La quantité d’effluent prélevée va dépendre de la proportion dans l’assolement et de la nature des cultures considérées. Ces deux aspects ont été pris en considération dans les calculs (voir ci-dessous). Les besoins en effluent sont traduits en mois de capacité de stockage.
Formule de calcul développée et critères agronomiques retenus
Comme la durée de stockage épargnée = quantité d’effluent épandu hors période printanière (m3)/production mensuelle de l’élevage (m3/mois)
Alors :
Durée de stockage (mois) = 10 (mois) – quantité d’effluent épandue hors période printanière (m3)/production mensuelle de l’élevage (m3/mois)
Et comme la production mensuelle = production annelle/12
= quantité d’effluent apportée sur toutes les cultures/12
Alors :
Durée de stockage (mois) = 10 – 12 * (∑ proportion assolement cultures pouvant recevoir
des effluents hors printemps* dose effluent sur ces cultures [m3/ha])*SPE/(∑ proportion assolement chaque culture * dose de chaque culture)*SPE
Soit après simplification :
Durée de stockage à
prévoir
Durée de stockage la
plus défavorable (assolement ne comprenant que
des épandages au printemps)
Durée de stockage épargnée par la mise en
place de cultures permettant des épandages
hors printemps
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Durée de stockage (mois) = 10 – 12 * (∑ proportion assolement cultures pouvant recevoir des effluents hors printemps* dose effluent sur ces cultures [m3/ha])/(∑ proportion assolement chaque culture * dose de chaque culture)
EXEMPLE : si l’ensemble des quantités épandues à un autre moment qu’au printemps (fin d’été début d’automne en général) représente le tiers des quantités de ce type d’effluent épandues sur toute l’année, ceci revient à enlever (0,33*12) mois, soit 4 mois à la durée maximale de 10 mois. Dans ce cas la durée de stockage dont il faut pouvoir disposer est de 6 mois.
Paramétrage de ce modèle en vue de déterminer les durées de stockage nécessaires
Critères agronomiques retenus
Le paramétrage de ce modèle repose principalement sur la définition précise des doses de fertilisants organiques applicables sur les diverses cultures, compte-tenu de la période d’apport.
Volume de lisier apporté (en m3/ha) :
40 sur les épandages de printemps (valeur médiane entre la quantité moyenne apporté sur un maïs, environ 45 m3/ha, et sur une céréale de printemps, 35 m3/ha).
30 sur les épandages hors printemps, cultures exigeantes (de type colza) 20 sur les épandages hors printemps, cultures peu exigeantes (de type CIPAN,
CIVE…)
Masse de fumier apporté (en t/ha) :
30 pour les épandages de printemps 30 sur les épandages hors printemps, cultures exigeantes (type colza) 20 sur les épandages hors printemps, cultures peu exigeantes (type CIPAN, CIVE…)
Remarques :
1- des simulations effectuées en distinguant des assolements assez contrastés en blé (ou « équivalent »)/maïs (les apports étant assez différents) n’ont pas montré de différences notables de capacités de stockage (voir plus loin).
2- Les épandages sur prairies sont généralement fractionnés et chacun est peu élevé. Du fait qu’il peut y avoir répétition des épandages sur la même surface au cours de l’année, les prairies peuvent être considérées comme des cultures « exigeantes » en éléments fertilisants organiques (cela correspond à un apport élevé hors printemps).
3- Epandage sur CIPAN, CIVE… à comptabiliser uniquement si autorisé
A partir de la formule proposée pour conduire ce calcul, et du paramétrage ci-dessus, si l’on fixe une valeur repère pour les proportions de cultures dans l’assolement, par exemple 10%, on est capable de produire directement en une seule étape méthodologique, à la fois :
Les clés typologiques Les valeurs seuils séparant les classes jugées pertinentes pour ces clés typologiques Le résultat du calcul, soit l’expression directe de la durée de stockage requise pour
respecter une pratique agronomique de qualité.
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Même si en apparence les routines de calcul ne sont pas strictement les mêmes que dans la méthode de calcul des Capacités Agronomiques telle que décrite en ANNEXE – 2 et mise en œuvre dans le logiciel DEXEL, en réalité les principes de calcul sont les mêmes. Il s’agit simplement dans la méthode présentée ici d’une simplification apportée aux calculs compte-tenu du fait que les déjections sont produites en continu dans les bâtiments en ce qui concerne les élevages porcins.
Durées de stockage à prévoir, pour une exploitation porcine selon le type d’effluent produit et l’assolement en cultures de fin d’été (*)
Les valeurs proposées
Le tableau 1 ci-dessous présente les résultats « bruts » issus du calcul par le modèle présenté. En ANNEXE- 13 est proposé un tableau « pratique avec des durées arrondies à la quinzaine la plus proche.
Tableau 1 – résultats « bruts » obtenus en élevage porcin par application du modèle
Proportion, dans l’assolement, des cultures permettant des apports hors printemps
Exigeantes en fertilisation (type colza, prairies (**))
Peu exigeantes en fertilisation (type CIPAN ou
CIVE – si autorisé)
Mois de stockage
Type I : fumier < 15 % < 15 % 7,9
Entre 15 et 25 % 7,0
>25 % 6,0
>= 15 % < 15 % 6,7
Entre 15 et 25 % 5,7
>25 % 4,7
Type II : lisier < 15 % < 15 % 8,4
Entre 15 et 25 % 7,6
>25 % 6,7
> 15% < 15 % 7,3
Entre 15 et 25 % 6,5
>25 % 5,5 (*) Pour les cultures exigeantes en fertilisation, les seuils retenus pour les calculs < et >= 15 % sont respectivement de 10 et 20 % - Pour les cultures peu exigeantes en fertilisation, les seuils retenus pour < 15, entre 15 et 25 et > 25 %, sont respectivement de 10, 20 et 30 %.
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(**) voir remarque page précédente
REMARQUE : alors qu’on a retenu comme hypothèse (vérifiée au préalable) que la durée maximale de stockage pouvait atteindre au maximum 10 mois, ce tableau ne dépasse pas 8,4 mois. Ceci est dû aux proportions minimales non nulles, retenues dans le simulateur pour les catégories de cultures qui permettent de réduire la durée grâce à des épandages de fin d’été début d’automne. Si ces paramètres avaient été fixés à zéro, on aurait bien retrouvé 10 mois dans le cas le plus défavorable.
Remarques de nature agronomique formulées lors de l’élaboration de cette proposition
Les experts agronomes consultés ont réagi par rapport à cette première proposition des clés typologiques et de leurs seuils en considérant qu’il y avait lieu de distinguer des situations pour lesquelles les pratiques d’épandage sont différentes.
. Pour les cultures de printemps, il est nécessaire de distinguer les apports sur maïs de ceux réalisés sur les autres cultures céréalières moins exigeantes.
Nous avons donc effectué une série de simulations pour vérifier l’incidence ou pas de la prise en compte de ces précisions de nature agronomique. En réalité il s’avère que :
Les simulations effectuées sur un assolement contrasté ayant 30, 50 et 70 % des cultures de printemps en maïs (à 45 m3 de lisier/ha) et le reste en blé (à 35 m3 de lisier/ha), ne montrent pas de différence significative de capacité de stockage par rapport à la valeur médiane retenue de 40 m3 de lisier (voir figure 23).
Figure 23 – des résultats de durée de stockage peu impactés par un affinement des critères
Malgré la pertinence de la remarque des experts agronomes quand au fait qu’il faut respecter des doses différentes sur ces diverses cultures, l’incidence sur le calcul de la durée agronomique de stockage est très faible, et certainement trop faible pour que cela vaille la peine d’introduire un niveau supplémentaire de complexité dans la grille.
Il a été aussi formulé une remarque essentielle en ce qui concerne les lisiers.
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. Les apports de lisier ne s’expriment pas en volume mais en unités fertilisantes et de plus la composition des lisiers est très variable.
Dans ce modèle simplifié on fonde l’essentiel des calculs sur des doses exprimées en volume /ha mais il est exact que dans le raisonnement des capacités agronomiques ce sont bien les unités fertilisantes qui sont la clé de répartition des épandages au cours de l’année.
Pour les besoins de d’étude, il a bien fallu passer des unités fertilisantes aux volumes. Par ailleurs, il est peu probable que le maïs ne reçoive que du lisier d’engraissement et que le colza (et autres cultures recevant des effluents hors printemps) n’ait qu’un apport de lisier de truie (ou réciproquement) car les épandages s’effectuant par définition sur des périodes différentes, les besoins de vidange des ouvrages de stockage concernent tous les stades physiologiques. De plus bien d’autres règles de décision interviennent dans la gestion des lisiers très/peu concentrés (éloignement, traitement d’une partie des effluents,…). Par conséquent les calculs seront peu impactés.
Une volonté initiale de pouvoir décliner les recommandations selon les grandes zones d’élevage
Lors de la conception du modèle de calcul adapté aux élevages porcins, nous avions retenu le souhait de pouvoir décliner les recommandations comme pour les bovins en distinguant une dimension « régionale » ou du moins géographique et pédoclimatique. Le zonage en Grandes Zones d’Elevage proposé pour les bovins semblait pertinent puisqu’il englobe toutes ces dimensions et qu’il traduit bien un contexte d’ensemble.
Pour proposer des valeurs différentes pour chaque zone, et ce à partir du modèle mathématique élaboré pour calculer les références en élevage porcins, cela implique de pouvoir définir zone par zone des quantités épandues à l’hectare pour les divers types de cultures qui diffèrent suffisamment du cas général pour impacter les résultats.
Après sollicitation du groupe d’experts agronomes associés à l’étude, il a fallu faire un constat.
Un constat d’une insuffisance de références clairement différenciées
La conséquence de la difficulté à établir ces distinctions fines, qui ne sont peut-être pas pertinentes en élevage porcin compte-tenu de ses moindres relations au sol que pour les ruminants, est qu’on a arrêté le choix final de proposer une grille unique nationale valable quelle que soit la localisation géographique sur le territoire français.
Une grille unique nationale
Il s’agit de la grille présentée en ANNEXE – 13
Les possibilités de modulation de ces valeurs seront discutées de façon unique commune à toutes les espèces dans la partie 5 de ce rapport, avec indication éventuelle des éléments de modulation qui sont applicables aux porcins, ou qui ne le sont pas.
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5- La proposition typologique pour les volailles
En ce qui concerne les divers types d’élevages de volailles, après expertise des spécificités, le groupe de projet a considéré que le mode de raisonnement était identique à celui défini pour les porcins.
La similitude avec la problématique des élevages porcins
La similitude en matière de gestion des fertilisations organiques entre les deux espèces tient aux raisons suivantes :
Dans les deux cas, les bâtiments d’élevage sont occupés toute l’année, exception faite des périodes de vides sanitaires. Le cumul en durée de ces vides sanitaires se situe, quel que soit le type de volailles entre 4à5 semaines au minimum et maximum 6 semaines. Cette donnée influe sur la durée maximale de production de déjections, et comme en porcs, cela permet de définir la durée maximale de stockage dont on doit disposer dans le cas le plus défavorable.
En porcs comme en volailles, les paramètres clés qui jouent sur le calcul des capacités de stockage, sont ceux qui définissent les possibilités d’épandage à d’autres moments qu’au printemps, et en particulier en fin d’été début d’automne.
Les cultures potentiellement réceptrices de déjections de volailles sont pour une région donnée les mêmes que celles qui pourraient recevoir du lisier ou du fumier de porc.
S’il y a des possibilités d’épandage précoce au début du printemps, on doit les prendre en compte comme pour les porcs ou comme pour les bovins. Il s’agira donc d’un critère de modulation finale, et pas d’une clé typologique.
La prairie, même si elle est présente sur une exploitation mixte (avec plusieurs espèces), ne joue aucun rôle sur la détermination des capacités de stockage Des volailles. En effet en volaille, pour des raisons sanitaires, on s’interdit d’effectuer des épandages de déjections de volailles sur des prairies destinées à l’alimentation des bovins. Le cas est différent en porcs où même si la pratique n’est pas généralisée, des épandages sur prairies sont envisageables.
A partir de ces éléments, il est parfaitement possible de réutiliser la méthode définie par l’IFIP pour les porcins et en particulier le « calculateur » permettant de générer simultanément la typologie et la production des durées de référence pour le stockage agronomique des déjections.
Comme on a démontré que dans ce calculateur les quantités des divers types de déjections appliquées sur les grandes familles de cultures réceptrices étaient les paramètres qui influent directement sur le calcul de la durée, pour produire les références utiles aux volailles, il faut tout d’abord définir ces données agronomiques dans le cas des volailles.
La nécessité d’un paramétrage spécifique
Les déjections de volailles ont une composition très différente de celle des porcins
Les déjections de volailles et surtout le fumier ou les fientes n’ont absolument pas la même composition que les déjections correspondantes pour les porcins. De façon générale on peut dire qu’en volailles la concentration en éléments fertilisants est beaucoup plus élevée ce qui
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a comme conséquence que pour respecter une même dose exprimée en éléments fertilisants, sur une culture donnée, il faudrait être capable d’apporter une masse de produit beaucoup plus réduite.
Des doses à l’hectare à redéfinir
Pour effectuer le calcul de capacités de stockage résultant d’un bon raisonnement agronomique (appelées capacités agronomiques) il faut définir les doses à l’hectare admissibles pour chaque binôme (type de produit organique ; culture réceptrice), et ce éventuellement en distinguant des doses différentes selon la saison et la période d’apport.
Pour les volailles ces doses ont été établies aux valeurs suivantes :
Volume de lisier apporté (en m3/ha) :
35 sur les épandages de printemps (valeur médiane entre la quantité moyenne apporté sur un maïs, environ 40 m3/ha, et sur un blé ou de l’orge, 30 m3/ha).
45 sur les épandages hors printemps, cultures exigeantes (de type colza) 30 sur les épandages hors printemps, cultures peu exigeantes (de type CIPAN,
CIVE…)
Quantité de fumier apporté (en t/ha) :
10 pour les épandages de printemps 8 sur les épandages hors printemps, cultures exigeantes (type colza) 7 sur les épandages hors printemps, cultures peu exigeantes (type CIPAN, CIVE…)
REMARQUES :
1. en ce qui concerne les épandages de fumier et compte-tenu de la concentration très élevée de ce produit en éléments fertilisants dont l’azote il pourrait être souhaitable de réduire encore les doses en deçà des valeurs proposées et retenir 8, 6 et 5 T/Ha plutôt que 10, 8 et 7. Cette réduction des doses, pleinement justifiée par un calcul de l’équilibre de fertilisation se heurte à des considérations pratiques pour l’épandage. En effet il est extrêmement difficile même avec des épandeurs modernes sophistiqués de descendre avec précision à des valeurs inférieures à 10 T/Ha. Nous avons considéré qu’un travail de réglage soigneux pouvait permettre d’épandre seulement 7 T mais que 5 Tonnes constituaient un objectif théorique non atteignable pour les éleveurs.
2. L’incidence de la réduction des doses sur les durées de stockage n’est pas nulle, mais elle reste très faible puisqu’en effectuant les simulations avec les doses les plus basses, certaines durées de stockage sont augmentées de seulement quinze jours, alors que d’autres sont inchangées.
3. Les calculs présentés ici n’ont de sens que si le fumier ne peut pas être stocké en dépôts au champ. Lorsqu’une telle possibilité de dépôt existe réglementairement, les calculs de capacité agronomique n’ont pas de sens, et ceci est bien évidemment applicable au cas des volailles comme pour les autres espèces animales.
Une durée de stockage maximale à valider :
Comme en porc, les simulations effectuées, tant à l’aide du calculateur spécifique qu’à l’aide du logiciel DEXEL aboutissent à une durée maximale de stockage de 10 mois environ,
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compte-tenu de la durée des vides sanitaires et du temps nécessaire pour effectuer une campagne d’épandage unique au printemps.
En renseignant ces paramètres dans le modèle de calcul établi pour les volailles sur la base de celui des porcins, on aboutit à la proposition présentée en ANNEXE – 14
Une grille nationale unique et spécifique
Comme pour les porcs, le souhait de pouvoir décliner les valeurs de référence selon les diverses grandes Zones d’Elevage s’est heurté à la difficulté de différencier des paramètres spécifiques à chaque zone. Il a donc été retenu une grille unique nationale en considérant que les variations locales ont peu d’impact sur le résultat exprimé en durée.
6 - Des paramètres de modulation communs à toutes les typologies ?
Les grilles typologiques renseignées avec une valeur de durée de stockage dans chaque cellule constituent une base à partir de laquelle il convient de pouvoir effectuer une modulation pour tenir compte de certaines contraintes comme par exemple l’altitude de l’exploitation ou de certains atouts comme la présence de surfaces en culture donnant des possibilités d’épandage assez importantes en fin d’hiver début de printemps, à la condition que le climat et la nature des sols permettent ces épandages.
La modulation selon le critère « d’altitude »
La modulation de la référence de stockage en fonction de l’altitude de l’exploitation est une demande qui a été très vite exprimée par les agronomes mobilisées pour cette étude, et tout particulièrement pour le cas des bovins très liés à l’utilisation de l’herbe. L’altitude conditionne en effet la température avec un abaissement de la température moyenne lorsque l’altitude augmente. Ceci a comme conséquence que plus l’exploitation est située en altitude et plus les périodes de pousse de l’herbe seront courtes et tardives. Il en résulte qu’il est difficile de disposer d’herbe en quantité suffisante très tôt et que les animaux doivent être nourris en étable plus tard en fin d’hiver début de printemps. De plus les conditions climatiques plus rigoureuses en altitude, couplées à des sols souvent moins favorables qu’en plaine pour sortir les animaux en pâture, font que l’hivernage qui commence tôt, se termine aussi très tard avec une durée de production des déjections en bâtiment bien plus longue en montagne qu’en plaine. La durée plus longue de l’hiver retarde aussi la première date disponible pour épandage. L’altitude, paramètre dont on peut vérifier rapidement l’incidence au travers des résultats de dossiers de mises aux normes, doit donc être intégré à la formulation d’une durée de stockage forfaitaire recommandée, mais il convient de définir de quelle façon l’exprimer.
Quel critère utiliser pour tenir compte de l’altitude ?
On pourrait souhaiter exprimer l’altitude par sa valeur définie en mètres par rapport au niveau de la mer, mais il faudrait pour rester dans la logique d’une typologie définir ensuite
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des classes d’altitude au sein desquelles nous pourrions considérer que l’incidence est similaire. Nous avions ainsi proposé initialement des classes comme suit :
0m à moins de 500m De 500m à 900m (ou 1000m ?) Plus de 900m (ou 1000m ?)
On voit au travers des hésitations dans la définition des seuils qu’il n’est pas facile de déterminer le nombre de classes, et encore moins les seuils qui séparent les classes. Une même altitude vraie n’a en effet pas les mêmes conséquences selon la zone géographique et climatique dans laquelle on se trouve. A 900m dans les Vosges et les Pyrénées ou les Alpes du Sud, on n’est pas soumis aux mêmes conditions du point de vue climatique et agronomique.
Plutôt que d’aborder cette question de façon uniquement technique nous avons adopté une position pragmatique en proposant de réutiliser la notion de classement des communes en zones plus ou moins défavorisées. Dans ce type de classement, une même commune est affectée globalement à une catégorie, ce qui présente le défaut de ne pas faire de nuances entre des localisations d’exploitations, d’altitude vraiment différente sur la même commune. Par contre un tel classement est officiel et éviterait, dans une optique de réglementation future s’appuyant sur les résultats technique de cette étude d’avoir des discussions ou des réclamations d’éleveurs estimant qu’on les a affectés à une catégorie qui ne leur correspond pas.
Il faut noter de plus que le tableur qui permet de déterminer l’appartenance aux grandes Zones d’Elevage utilisées dans la typologie des bovins donne en même temps immédiatement le classement de la commune, celle-ci étant l’entrée principale dans la recherche. C’est à partir du nom de la commune qu’on connaît à la fois l’appartenance à une petite région agricole INSEE et le classement du type Plaine, Piémont, Montagne …
Nous avons donc in fine retenu l’utilisation de cette notion en ne distinguant que trois catégories : Plaine, Piémont et Montagne. Même s’il est clair, en particulier pour le cas du Piémont que cela ne définit pas strictement l’altitude, les vérifications que nous avons pu effectuer lors de la phase de simulation des capacités, ou lors des vérifications à partir de dossiers DEXEL véritables, montrent que ce critère est suffisamment discriminant et pertinent.
Pour l’illustrer nous allons présenter l’étude de la variation des durées de stockage effectuée pour les bovins laitiers en fonction de l’appartenance à une classe d’altitude.
Etude de l’incidence de ce critère pour les bovins laitiers
Le choix méthodologique effectué à été de constituer des binômes d’exploitations de taille similaire tant en surfaces agricoles qu’en effectifs d’animaux, et appartenant à la fois au même cas pris parmi les 24 de la typologie, et à la même grande Zone d’Elevage. Dans chaque binôme on faisait en sorte que les deux exploitations n’appartiennent pas à la même classe d’altitude et diffèrent d’une classe seulement (Plaine vs Piémont, ou Piémont vs Montagne) ou de deux classes (Plaine vs Montagne). Nous avons ensuite effectué un nombre important de comparaisons « deux à deux » pour essayer de faire apparaître des tendances qui nous permettent ensuite de faire une proposition de modulation pratique pour ce paramètre.
Comparaisons deux à deux des situations :
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Les quelques exemples qui suivent illustrent ce travail de simulation effectué en vue de pouvoir distinguer l’influence de l’appartenance à l’une de ces trois grandes classes « d’altitude ».
Plaine vs Piémont
Voici un exemple dans un département Pyrénéen avec deux exploitations proches quant à leurs caractéristiques techniques.
La première est située dans une commune affectée au « Piémont » La deuxième est en « zone défavorisée simple » de basse altitude, assimilable si on
se ramène à trois classes seulement au cas de la « Plaine »
Figure 24 – comparaison entre Piémont et Zone de Plaine (ou défavorisée simple)
Les résultats des simulations sont contenus dans les cases sur fond jaune (durées prenant en compte la présence réelle des animaux) et sur fond vert pâle (durées ramenées en équivalent temps plein des animaux).
Pour les deux types de calcul, on constate un écart de 0,5 mois de plus nécessaire quant on passe d’une situation de basse altitude à une commune en Piémont.
Piémont vs Montagne
De façon similaire au cas précédent une comparaison pour deux exploitations du Nord-est de la France dont la première est située en Montagne et la deuxième en Piémont fait apparaître une différence de 0,5 mois pour des durées calculées en équivalent présence à temps plein. La différence est plus importante pour un calcul tenant compte de la présence réelle des animaux.
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Figure 25 – comparaison Piémont et Montagne
Plaine vs Montagne
La dernière comparaison présentée oppose deux exploitations située pour la première à basse altitude en zone « défavorisée simple » et pour la deuxième en Montagne. Pour le calcul présenté dans les cases sur fond vert (durée ramenée à un équivalent temps plein) l’écart en besoin de stockage est maintenant de un mois.
Figure 26 – comparaison Plaine et Montagne
On peut multiplier les exemples, et sans que l’écart soit toujours de même amplitude que ce qui a été présenté dans ces trois types de comparaison, la tendance d’ensemble est bien ce qui apparaît ci-dessus. Cela nous a permis de formuler une proposition pratique.
Proposition de synthèse pratique
L’altitude peut être abordée l’affectation de la commune en trois classes :
zone de type « Plaine ou défavorisée simple, « Piémont » « Montagne »
La durée de stockage de référence qui apparaît dans la grille typologique est toujours une durée ramenée à une situation de plaine.
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Ce choix méthodologique nous a amenés pour quelques cas à procéder à rebours, car lorsqu’une grande Zone d’Elevage s’appelle « Haute Montagne » il est difficile voire impossible de disposer de données réelles pour une exploitation située en plaine. Les simulations ont été effectuées pour un cas de type « Montagne » et la case typologique a été renseignée en soustrayant à la valeur issue de la simulation l’amplitude de la modulation que nous proposons entre plaine et montagne.
En conclusion nous proposons que :
La référence est établie pour une situation de plaine Il faut rajouter + 0,5 mois pour le Piémont Il faut encore rajouter 0, 5 mois de plus, soit +1 mois pour la Montagne
Possibilités d’application aux autres espèces ?
Il n’a pas été possible d’effectuer pour le cas des porcins et des volailles des simulations qui permettraient de vérifier ou pas si cette modulation est applicable à l’identique.
Toutefois si on considère que l’écart de durée de stockage pour les bovins résulte à la fois du décalage des dates d’épandage lorsqu’on s’élève en altitude, mais aussi et surtout de la durée d’hivernage d’autant plus longue qu’on passe de plaine à piémont puis de piémont à montagne, il n’est pas certain que cette modulation soit utile pour d’autres espèces que les bovins.
Il est probable que l’incidence sur les besoins de stockage n’est pas nulle pour des élevages de porcs ou de volailles lorsqu’on s’élève en altitude, mais les durées de présence des animaux en bâtiments sont inchangées dans les systèmes hors sols. Si incidence il y a elle est probablement beaucoup plus faible que pour les bovins, et l’augmentation de 0,5 mois à chaque changement de classe est probablement trop forte. Un maximum de 0,5 mois de plus entre classes extrêmes est sans doute suffisant.
Pour l’instant et faute d’éléments de confirmation de la pertinence de cette modulation, nous proposons de la réserver aux types d’élevage ayant un lien fort avec le sol et en particulier la prairie, c’est à dire les bovins.
La modulation en fonction de possibilités d’épandage précoces
Les premières comparaisons entre des valeurs simulées et des dossiers DEXEL véritables a fait apparaître dans un petit nombre de cas une différence d’un mois dont nous avons pu trouver l’explication dans l’existence de surfaces réceptrices de fertilisants organiques assez tôt en fin d’hiver début de printemps. Ces surfaces, pour peu qu’elles représentent une proportion de l’assolement non négligeable de l’ordre de 10% environ, sont aptes à recevoir une quantité de déjections correspondant sensiblement à un mois de production.
La conséquence sur le besoins de stockage exprimés en durée est immédiate et les résultats des simulations convergent tous vers cette valeur de un mois de réduction.
Comparaison de valeurs simulées selon l’existence ou pas de cette possibilité
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Voici ci-dessous un ensemble de situations comparées dans diverses zones d’élevage avec à chaque fois une version de la simulation retenant une possibilité d’épandage précoce, et une version en excluant cette possibilité.
L’écart est toujours du même ordre de grandeur, que la durée soit exprimée en équivalent temps plein ou en prenant en compte l’occupation réelle des bâtiments par les animaux. Les quelques exemples ou l’écart est différent de un mois, prennent une valeur de 0,5 mois pour l’un des deux modes de calcul et de un mois pour l’autre.
L’activation de la possibilité d’épandre plus tôt, en général avec un décalage sur le calendrier de deux à quatre semaines, ne se traduit jamais par une capacité de stockage de durée inchangée. L’impact sur la durée est systématique et presque toujours de l’ordre de un mois comme présenté figure 27 dans les exemples simulés.
Figure 27 – l’influence sur la durée de stockage de la présence d’épandages précoces
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Justification de la pertinence de ce critère de modulation
Ce critère de modulation est très certainement à prendre en compte mais les modalités pratiques nécessitent d’être précisées.
Il n’est pas possible de se contenter d’activer ou pas ce critère avec une formulation du type «il existe, ou il n’existe pas de possibilités d’épandage précoce». Il est nécessaire de préciser d’une part quelles surfaces réceptrices de déjections animales peuvent jouer ce rôle, et d’autre part de quantifier un paramètre pour activer la possibilité.
Il faut de plus indiquer si pour toutes les espèces animales on va pouvoir trouver une possibilité similaire.
Application possible à toutes les espèces ?
La possibilité de sortir assez tôt en fin d’hiver pour effectuer des épandages qui libèrent une proportion de l’ordre de 10% des besoins de stockage n’est pas réservée aux seuls ruminants. Pour les porcs et les volailles il existe des possibilités mais souvent de nature différente.
Rôle de la prairie pour les ruminants et parfois les porcs
Pour les exploitations n’ayant que des ruminants ou pour des exploitations mixtes porcs+bovins la prairie est toujours présente de façon très importante. C’est elle qui va généralement donner en fonction de la nature des sols la possibilité de sortir en fin d’hiver pour épandre une partie du fumier ou du lisier.
Si la proportion de prairies dans l’assolement est importante (souvent de l’ordre de 70% à 85% dans les exploitations de bovins) il existe presque toujours des surfaces en prairie suffisantes et de nature de sol adaptée à un épandage précoce.
Ceci a pour conséquence que dans une grande majorité d’élevages bovins Lait ou Viande la modulation pour cause de possibilités d’épandages précoces pourrait s’appliquer de façon presque systématique.
Rôle d’autres cultures pour les ruminants ainsi que les porcs et les volailles
Dans certaines parties du territoire français des cultures vont offrir une possibilité équivalente, pour peu que leurs surfaces soient importantes dans l’assolement et qu’elles puissent recevoir des fertilisants organiques issus de l’élevage. Nous avons entre autres repéré lors de la phase de vérification des dossiers DEXEL dans lesquels des épandages sur pomme de terre ou sur betterave sucrière (Nord et Nord-est du bassin parisien) permettaient de disposer d’une période d’épandage au moins un mois plus tôt que la phase principale du printemps. Cette phase précoce supplémentaire permet de valoriser agronomiquement de façon satisfaisante l’azote organique produit par les animaux, et ceci qu’il s’agisse de ruminants, de porcs ou de volailles.
Il faut aussi citer les possibilités d’épandage de lisier avec rampe sur céréales déjà implantées, en lieu et place d’un apport d’engrais azoté minéral. Cette pratique intervenant tôt en saison va donner une possibilité de valorisation d’une partie de la production annuelle des déjections.
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Quel seuil de surface retenir?
Même si des prairies ou des cultures réceptrices existent pour recevoir précocement des déjections, il faut que leur surface soit suffisante. Si la réduction de durée de stockage qui résulte de ce critère de modulation est fixée à 1 mois il faut que la proportion de surfaces réceptrice représente au moins 8 % de la surface de référence retenue pour les épandages (SAU ou autre surface de référence comme discuté plus loin). Ce seuil pourrait être modulé selon les rythmes de production des déjections dans les divers systèmes d’élevage, mais si on veut retenir une règle simple et uniforme, la valeur de 8% est pertinente dans une majorité de cas.
Comme indiqué précédemment dans la plupart des élevages bovins, cette condition est largement remplie en ce qui concerne les prairies potentiellement réceptrices de ces fertilisants tôt en saison.
Nécessité d’établir une liste des cultures ouvrant cette possibilité de réduction
Pour illustrer cette possibilité de moduler à la baisse les durées de stockage, nous avons présenté l’influence de la prairie, ou de quelques exemples de cultures dans le nord de la France. En réalité il faudrait être en mesure d’établir une liste exhaustive de toutes les possibilités, mais une liste nationale serait d’une part très longue, et d’autre part absolument pas pertinente.
En effet pourquoi proposer par exemple à un éleveur de réduire ses capacités de stockage grâce à des épandages sur betteraves sucrières dans une région où cette culture est absente ? Il faudrait donc pouvoir proposer une liste « régionalisée » mais qui nécessite de définir le zonage proposé et d’activer une expertise pour prendre en compte les réelles possibilités de la zone ou de la région pour laquelle on propose cette liste.
Quels Zonage ? : il serait très souhaitable de pouvoir disposer d’une liste de cultures réceptrices pour le zonage de type Grandes Zones d’Elevage que nous avons proposé dans la typologie, mais cette idée se heurte à des difficultés d’ordre agronomique et pratique.
o Une même grande zone d’élevage peut parfois appartenir à des zones géographiques très éloignées dans lesquelles les cultures pratiquées sont différentes. C’est le cas par exemple de la Zone 0 constituée des grands bassins céréaliers, ou de la zone 1 ou 1.1 en périphérie de ces bassins. Il sera donc difficile de réunir des experts connaissant bien le milieu et les cultures présentes sur des zones aussi étendues
o Un zonage par régions administratives est plus pertinent quant à la possibilité d’activer une expertise locale, mais il est en décalage avec le zonage retenu dans l’étude.
Dans tous les cas, une expertise sur l’existence de cultures qui pourrait recevoir des fertilisants organiques à ces périodes autres que les seuls épandages de printemps est souhaitable. Cette liste qui devrait définir aussi les doses de fertilisants organiques recommandées et les périodes d’apport ne peut être établie de façon unique au niveau national. Une déclinaison régionale est indispensable.
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Correction de surface de référence en fonction de la charge azotée à l’hectare
Un constat :
Lors de la phase de vérification de la pertinence des références proposées par comparaison avec des dossiers DEXEL établis lors du PMPOA-2 ou du PMBE nous avons mis en évidence ce qui ressemblait à une anomalie : plus l’exploitation a de surfaces disponibles et plus elle est déclassée car elle se trouve en situation de faibles pourcentages pour chacun des critères de surface qui sont les clés de la typologie. C’est paradoxal car avec des surfaces disponibles pour épandage très importante un éleveur a une latitude de choix élevée tant en ce qui concerne la nature des déjections à épandre prioritairement que celle de la culture réceptrice.
Après expertise par le groupe des agronomes nous avons convenu de considérer que les seuils définis dans la typologie ne pouvaient s’appliquer que dans une situation d’une exploitation ayant une charge azotée à l’hectare conforme à la Directive Nitrates mais relativement proche de la limite supérieure fixée par la Directive. Il s’agit donc d’exploitations ayant un plan d’épandage équilibré mais ne disposant pas beaucoup de surfaces excédentaires qui pourraient donner plus de marges de manœuvre quant aux stratégies d’épandage.
Si on a affaire à une situation qui s’éloigne nettement de ce cas de figure fréquent en particulier dans les exploitations mixtes de l’Ouest, il est indispensable de trouver un moyen d’appliquer la typologie avec des modulations de sorte que le classement reflète bien les contraintes et atouts réels pour la gestion des fertilisants organiques.
La proposition pratique
Pour formuler une proposition pratique de modulation des limites (ou seuils) pris en compte dans la typologie, deux possibilités ont été examinées :
Moduler les seuils eux-mêmes : quel que soit le moyen mis en œuvre pour effectuer cette modulation, cette solution présente le fort inconvénient de décrédibiliser la typologie dans un grand nombre de cas.
o On pourrait donner l’impression que ces seuils ne sont valables que dans un petit nombre de cas
o La typologie serait fragilisée par une telle façon de procéder Ne jamais changer les seuils, mais effectuer le calcul de pourcentage de surface
par rapport à une surface de référence corrigée o Avantage : quelle que soit la situation de l’exploitation, les seuils et la grille
typologiques restent inchangés o Difficulté : la définition de la surface de référence corrigée
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Une surface de référence corrigée :
La SAU n’est pas la bonne surface de référence dans bien des cas
Dans les tableaux présentant la grille typologique les seuils ont été définis en « pourcentage de l’assolement ». Ce terme mérite d’être précisé car même si la charge azotée à l’hectare est maintenant calculée par rapport à la SAU, dans bien des cas la SAU n’est pas pertinente car elle ne représente qu’une part seulement des surfaces qui vont recevoir des déjections animales issues des activités d’élevage de l’exploitation.
Pour une exploitation ayant un seul type d’élevage avec des surfaces « en propre » toutes gérées par l’éleveur en ce qui concerne les épandages de déjections, la SAU reste une surface de référence acceptable pour l’établissement des seuils proposés dans la typologie. Mais même dans ce cas, si la SAU est constituée d’une part importante de surfaces non épandables (inaccessibles, trop en pente, etc…) définir les seuils par rapport à la SAU n’est pas approprié. Il vaudrait mieux parler de « surface disponible pour épandage, telle que définie dans le plan d’épandage ». Il s’agit en fait d’une « surface de référence disponible pour épandage » (notion assez proche de la SPE antérieurement utilisée pour calculer la charge azotée).
Pour une exploitation réalisant une part des épandages hors de sa propre SAU grâce à des contrats d’épandage ou une mise à disposition de terres, le calcul de seuils relatifs à la SAU est absurde. Il devient impératif de se rapprocher de la « surface de référence disponible pour l’épandage » qui seule est pertinente pour déterminer les choix agronomiques.
Modulation de la surface de référence en fonction de la charge azotée à l’hectare
Les simulations que nous avons effectuées à partir de la base de données disponible pour les bovins montrent que tant que la charge azotée moyenne à l’hectare reste comprise entre 80% et 100% de la limite maximale admissible selon la Directive Nitrates, soit entre 135 N/Ha et 170 N/Ha les seuils définis dans la typologie sont pertinents et séparent bien des situations pour lesquelles les capacités de stockage exprimées en durée sont différentes.
Une charge azotée plus élevée que 170 N/Ha n’est pas à considérer puisqu’elle est non respectueuse de la limité fixée par la Directive.
A l’opposé, si la charge azotée moyenne est faible, c’est à dire inférieure à la valeur de 135 N/Ha , valeur calculée sur la surface de référence définie au paragraphe précédent, il convient de moduler, c’est à dire de diminuer la surface de référence dans la même proportion que le rapport entre charge azotée moyenne et limite maximale admissible (170 N/Ha). On propose donc de se référer à une surface de référence corrigée définie de la façon suivante :
Surface de référence corrigée = surface de référence brute * (charge azotée moyenne/ 170)
On calculera ensuite les pourcentages de surfaces en Colza, CIPAN, CIVE, cultures d’automne … non pas, par rapport à la SAU ou même la surface disponible pour épandage, mais par rapport à cette surface corrigée selon le rapport des pressions d’azote.
Exemple, pour une exploitation ayant une SAU élevé au regard des effectifs du cheptel après calcul de la charge azotée la valeur trouvée est de 110 N/Ha de SAU(ou de surface de
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référence). Dans ce cas on calculera une surface corrigée égale à SAU * (110/170) = SAU * 0,65
Si la surface en Colza + CIPAN … vaut 12Ha et la SAU 100Ha, alors que le calcul « standard » donne une proportion de 12% soit une valeur inférieure au seuil de coupure entre la catégorie défavorable et celle où il y a moins de contraintes, la SAU corrigée ne valant que 65 Ha la proportion de ces cultures atteint 12/65 = 18,5% ce qui classe cette exploitation dans une situation plus favorable
On fait de même pour les autres seuils
Un exemple concret mettant en évidence la nécessité et l’intérêt de la proposition corrigée
Voici un exemple concret démontrant la nécessité d’appliquer cette modulation de la surface de référence. Lors de la phase de vérification de la pertinence des valeurs proposées, nous avons eu à considérer un dossier DEXEL pour lequel la proposition technique de calcul des Capacités Agronomiques donnait une taille des ouvrages de stockage dont l’équivalent en durée était compris entre 4 mois et 4,5 mois, plus proche de 4,5 que de 4.
L’application « standard » de la typologie et des seuils classe cette exploitation en cas n°1 c’est à dire le plus défavorable avec une durée forfaitaire établie à 7 mois pour la Zone d’Elevage n° 0 (voir grille simplifiée en ANNEXE – 9).
Si on tient compte de la charge organique moyenne qui est faible et qu’on calcule les valeurs par rapport à une surface de référence corrigée, on reclasse cette exploitation en cas n° 6 pour lequel la durée forfaitaire n’est plus que de 5.5 mois. L’écart est déjà beaucoup moins important que précédemment.
De plus étant donné la nature des surfaces disponibles pour épandage, la pratique d’un épandage précoce est envisageable, et cette hypothèse a été retenue par le technicien et l’éleveur qui on établi le dossier DEXEL. En fonction de ce qui a été présenté au chapitre précédent concernant la possibilité de modulation pour épandage précoce, il convient ici de diminuer la préconisation de durée de 1 mois.
.On devrait donc, dans cet exemple proposer 4.5 mois, ce qui est très proche de la valeur retenue dans le dossier DEXEL alors que le classement initial donnait une durée double de celle du DEXEL. L’application des seuils de façon « standard » à cette exploitation est manifestement inadaptée, alors que la prise en compte de la réalité de la charge azotée faible au travers d’une surface de référence corrigée, valide complètement le conseil technique donné à l’éleveur.
Confirmation de l’intérêt de cette correction pour les autres espèces
Cette proposition de modulation de la surface de référence pour le calcul des critères qui permettent de classer une exploitation dans l’une des cases de la typologie ne doit pas être faite uniquement pour les élevages bovins. Elle a une portée beaucoup plus large et doit être généralisée à toutes les espèces concernées par la présente étude.
En effet quelle que soit l’espèce animale concernée, même si la formulation précise des critères de classement diffère un petit peu, ces critères sont de même nature et sont établis par des processus de calcul absolument identiques. Il n’y a pas lieu de faire des bovins un cas particulier, la justification de la correction de surface de référence pouvant être établie à l’identique pour les porcs ou les volailles.
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7 – le cas des exploitations ayant plusieurs types d’élevage et/ou plusieurs types d’effluents
Alors que les typologies ont été présentées séparément pour les bovins, les porcs et les volailles, il convient de définir une méthode permettant d’affecter des durées de stockage agronomique forfaitaires pour les déjections animales des divers élevages d’une même exploitation. Il est en effet courant qu’un éleveur élève des bovins et des porcins, ou des bovins et des volailles, voire qu’on rencontre un atelier de chacune de ces trois espèces sur une même exploitation.
Un préalable à réaffirmer :
Dans tous les cas il n’est possible de calculer une Capacité de Stockage Agronomique que si l’éleveur dispose dans son plan d’épandage des surfaces suffisantes, que les surfaces soient « en propre » ou qu’il en dispose au travers de contrats d’épandage ou encore de mises à disposition.
En ce qui concerne la proposition de durées forfaitaires par l’application de l’une ou l’autre des typologies établies pour les trois espèces animales concernées par cette étude, ce préalable doit être rempli de façon stricte. Le calcul des critères de classification n’a lieu que si le plan d’épandage est équilibré et respectueux des réglementations en vigueur.
Une proposition pratique
Pour affecter les durées forfaitaires de stockage adaptées à chacun des ateliers animaux, il convient de respecter la chronologie suivante :
1. Faire pour l’ensemble de l’exploitation et pour toutes les déjections produites par l’ensemble des animaux le calcul de la charge d’azote organique moyenne à l’hectare. Pour les exploitations en zone vulnérable cette information est connue de l’éleveur et facilement récupérable sans avoir à effectuer de collecte d’information lourde et sans aucun calcul.
2. En fonction du résultat : effectuer ou pas un calcul de « surface de référence corrigée » comme expliqué au point 5 de ce rapport. Il faut noter que pour des exploitations en multi-espèces, en général la charge azotée moyenne est assez élevée, et que donc généralement ce calcul s’avèrera inutile.
3. Une fois la surface de référence déterminée : établir tous les ratios de surface qui sont indispensables au cheminement dans l’arborescence de la typologie. Les intitulés des critères étant pour l’instant légèrement différents d’une espèce à l’autre, établir ces ratios séparément pour chacune des espèces
4. Placer l’exploitation sur chacune des deux ou trois grilles typologiques séparément a. Etablir la case typologique des bovins (lait ou viande) b. Faire de même pour les porcs et/ou les volailles
5. Si pour chaque espèce on a plusieurs types de produits, par exemple du lisier et du fumier de raclage pour les bovins, établir les besoins, pour chaque type de produit
a. Affecter ensuite à chaque produit la durée qui lui correspond
REMARQUE importante : si les capacités de stockage forfaitaires étaient établies en volume ou surface, cette méthode serait inadaptée, mais dans la mesure où on raisonne en durée de stockage elle est pertinente.
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On n’oubliera pas à ce stade d’effectuer les majorations de durée qui pourraient être nécessaires (altitude) ou les minorations adaptées (épandage précoce par exemple)
On calculera ensuite les besoins en volume et surface pour les ouvrages, en appliquant les règles définies dans la circulaire de 2001 pour chaque type d’animal, chaque type de produit affecté à un type d’ouvrage.
En procédant ainsi on est capable de proposer une méthode qui prend en compte la complexité de la situation. Le fait que l’ensemble des surfaces disponibles pour épandage puissent recevoir presque indifféremment des déjections issues de tel ou tel atelier est intégré à la méthode à deux niveaux :
Le plan d’épandage est global et permet la valorisation de tous les produits La surface de référence corrigée appliquée globalement permet de resituer
l’exploitation à sa juste place dans les diverses typologies.
8 - Sensibilité/inertie de la méthode forfaitaire par rapport à des modifications des périodes d’épandages autorisées
Une affectation de durée de stockage forfaitaire est par sa nature même une valeur figée qui ne peut pas s’adapter d’elle même à un changement de contexte.
La question posée ici est donc de savoir si du fait de la méthode retenue pour établir les références forfaitaires exprimées en durée on ne risque pas de devoir redéfinir ces références dans le cas où les périodes d’interdiction d’épandage de certains produits évolueraient. En effet des études conduites en parallèle à celles-ci visent à conforter ou à modifier les règles actuelles en ce qui concerne les doses à épandre et les périodes recommandées (et interdites) pour les fertilisants organiques issus des élevages. Si ces études aboutissaient à un chamboulement complet de toutes les recommandations agronomiques appliquées par le passé, il est clair que les conclusions de la présente étude seraient remises en question.
Mais si comme on peut le pressentir aux travers des échanges qui ont eu lieu en cours d’étude avec les divers groupes de projet on aboutit à des recommandations de doses un peu réduites avec des périodes d’épandage qui se décaleront légèrement pour éviter celles où les risques de lessivage des nitrates sont majeures, cela ne devrait avoir que peu ou pas de conséquence sur les durées de stockage dont les éleveurs devront pouvoir disposer.
Plusieurs raison confortent l’idée de cette robustesse de la méthode que nous proposons face à de telles évolutions réglementaires :
Comme exposé dans la partie concernant les stratégies d’épandage appliquées pour les simulations, nous n’avons jamais retenu des périodes d’épandage « limites » permises actuellement par la réglementation mais peu recommandées au plan agronomique.
o Nous avons évité les épandages très tardifs destinés à vider les ouvrages en début d’hiver, ainsi que les épandages très précoces intervenant avant la sortie des animaux parce que « les fosses menacent de déborder ».
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o Les périodes que nous avons retenues sont souvent distantes de plusieurs semaines des limites réglementaires actuelles
Les décalages sur les interdictions d’épandage devraient correspondre à des glissements de l’ordre de deux semaines pour chaque limite concernée
Nous avons effectué des tests par simulation à l’aide du logiciel DEXEL sur un grand nombre des exploitations nous ayant servi à établir les références pour les bovins lait. Il en résulte que :
o Si on décale les épandages pour les faire correspondre à ce qu’on pressent comme possible à l’avenir, cela n’a en général aucune conséquence sur la durée recommandée pour la case typologique étudiée
o Dans un petit nombre de cas, l’incidence de l’application de l’ensemble des changements peut conduire à un allongement de la durée de quinze jours maximum ce qui est relativement peu.
o Lorsqu’on aboutit à un besoin de stockage augmenté de 0,5 mois il est en général possible de corriger cet écart en modifiant légèrement quelques stratégies d’épandage de façon à trouver des périodes qui étaient très peu chargées en quantités de fertilisants organiques épandues, et en répartissant les doses de façon un peu plus homogène. Ceci doit bien sûr être fait dans le respect des recommandations agronomiques.
Nous n’avons pas eu la possibilité de simuler cette robustesse ou pas des références proposées pour les porcs ou les volailles car le mode de calcul des durées de stockage ne place pas les apports précisément sur un calendrier, alors que c’est le cas pour les bovins. Le mode de calcul qui considère la part des fertilisants utilisée en dehors de la période principale reste pertinent mais ne permet pas de répondre à la question de la sensibilité ou pas des références en porc et volailles à d’éventuels changements réglementaires.
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CONCLUSION :
Cette étude technique réalisée à la demande du MEDDE a permis de formaliser une méthode commune pour les bovins les porcs et les volailles. L’objectif de disposer d’une typologie pertinente visant à affecter toute exploitation à un cas type, ou une situation indiquant directement la durée de stockage recommandée a été respecté. Les durées proposées l’ont été sur la base de l’application d’un conseil agronomique de qualité et en conformité avec la méthode de calcul des capacités Agronomiques telle que mise en œuvre dans la méthode DEXEL et le logiciel correspondant.
Les critères clés de la typologie sont très proches d’une espèce à l’autre et pourraient sans doute à l’avenir faire l’objet d’une formulation identique. Ils permettent de définir douze cas seulement pour les porcs et les volailles, et 24 cas pour les bovins. Pour ces derniers les références sont déclinées séparément pour les bovins lait et les bovins viande. Les critères et leurs seuils ont été établis par l’expertise d’un groupe de projet constitué de spécialistes des typologies et d’agronomes. Nous avons validé tant la liste de critères que les seuils en les testant sur une population d’exploitations présentes dans la base de données des réseaux de Fermes de Références à laquelle l’Institut de l’Elevage et les Chambres d’Agriculture contribuent.
Cette même base a servi de support pour les simulations qui ont permis de produire les premières références pour les bovins. Celles-ci ont été complétées par des techniques d’interpolation et d’extrapolation de façon à disposer d’une grille complètement renseignée.
Le croisement de la typologie avec de Grandes Zones d’Elevage (au nombre de douze) a permis d’intégrer les paramètres géographiques et climatiques au calcul. Chaque cellule à l’intersection d’un cas et d’une zone s’est vue attribuer une durée de stockage. Des facteurs de modulation des références comme l’altitude de l’exploitation ont été proposés, et leur validité testée. Des moyens pertinents de réduire les durées de stockage dans le cas de possibilités d’épandage précoce ont été identifiés, mais leur application sur le terrain nécessitera une expertise agronomique complémentaire à régionaliser pour être efficace.
La phase de validation de ces propositions a consisté à comparer les références issues de l’application de la typologie avec les capacités proposées aux éleveurs dans de véritables dossiers DEXEL établis lors du PMPOA-2 ou du PMBE. Il apparaît une parfaite adéquation pour tous les dossiers DEXEL pour lesquels les périodes d’épandage sont limitées aux périodes recommandées, tandis que des écarts existent pour ceux ayant intégré toutes les périodes possibles d’épandage.
Si des évolutions réglementaires concernaient les périodes d’épandage des fertilisants organiques issus des élevages, cela ne devrait pas avoir de conséquence sur la validité des références de durée établies dans cette étude. En effet les précautions prises quant aux dates d’épandage et aux doses appliquées rendent la méthode robuste à divers changements.
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ANNEXES
ANNEXE 1 - Le groupe de projet: Institut de l’Elevage, IFIP et ITAVI
– Responsabilités au sein du groupe de projet
La responsabilité de cette étude a été confiée à M Jacques CAPDEVILLE / Service Bâtiments – Environnement de l’Institut de l’Elevage
Il a été assisté de M Pascal LEVASSEUR / IFIP et de M Claude AUBERT / ITAVI ces deux Instituts étant consignataires du contrat passé avec le MEDDE.
Pour l’ensemble des phases de cette étude, il a été fait appel à des compétences complémentaires prises au sein de ces trois Instituts Techniques ou parmi les équipes des Chambres d’Agriculture qui ont été largement mobilisées. L’APCA a apporté son concours dans l’organisation du partenariat entre Instituts et Chambres d’Agriculture.
Les équipes mobilisées
Le tableau ci-dessous présente chacune des structures impliquées dans la présente étude, les personnes mobilisées ainsi que leurs compétences.
Animation du projet Nom prénom Structure Compétence Rôle Jacques CAPDEVILLE Institut de l’Elevage Bâtiments d’élevage,
capacités de stockage et méthode DEXEL
Pilotage de l’Etude et Méthodologie
Pascal LEVASSEUR IFIP Environnement Appui au pilotage de l’Etude – systèmes d’élevage
Claude AUBERT ITAVI Bâtiments et Environnement
Appui au pilotage de l’Etude
Sophie AGASSE APCA Environnement Animation Vincent MANNEVILLE Institut de l’Elevage Environnement -
réglementation Appui au responsable de l’étude et expertise
Groupes d’experts – typologies Nom prénom Structure Compétence Rôle Thierry CHARROIN Institut de l’Elevage Gestion base de
données Réseaux de Référence
Extractions DIAPASON
Sylvain GALLOT ITAVI Economie élevage Méthodologie et simulations
Christophe PERROT Institut de l’Elevage Typologie et études statistiques
Méthodologie – établissement d’une typologie
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Groupe d’experts agronomes Nom prénom Structure Compétence Rôle Mathieu ABELLA Chambre Régionale
d’Agriculture de Midi-Pyrénées
Agronomie Expertise agronomique et validation scientifique
Bertrand DECOOPMAN
Chambre Régionale d’Agriculture de Bretagne
Agronomie Expertise agronomique et validation scientifique
Alice DENIS Chambre d’Agriculture de la Manche
Agronomie Expertise agronomique et validation scientifique
Didier PETIT Chambre d’Agriculture de Haute-Marne
Agronomie - Environnement
Expertise agronomique et validation scientifique
Uriel RAGEOT Chambre d’Agriculture Du Nord-Pas de Calais
Agronomie Expertise agronomique et validation scientifique
Groupe spécialistes environnement - DEXEL Nom prénom Structure Compétence Rôle Elisabeth CONGY Chambre Régionale
d’Agriculture de Bretagne
Agronomie - Environnement
Validation références - DEXEL
Laeticia COUTOURIER Chambre Régionale d’Agriculture du Rhône
Agronomie - Environnement
Validation références - DEXEL
Michel EURY Chambre d’Agriculture du Calvados
Conseiller bâtiment - environnement
Validation références - DEXEL
Dimitri MAHE Chambre d’Agriculture des Cotes d’Armor
Conseiller bâtiment - environnement
Validation références - DEXEL
François Moulié Chambre d’Agriculture du Gers
Conseiller bâtiment - environnement
Validation références - DEXEL
Réseaux de Fermes de Référence Nom prénom Structure Compétence Rôle Julien BELVEZE Institut de l’Elevage Réseaux Bovins
Viande Sud-ouest Méthodologie et simulations
Jocelyn FAGON Institut de l’Elevage Réseaux Bovins Lait Sud-ouest
Méthodologie et simulations
Emmanuel MORIN Institut de l’Elevage Animation Réseaux Ovins Lait
Méthodologie et simulations
Jean SEEGERS Institut de l’Elevage Animation Réseaux Bovins Lait
Méthodologie et simulations
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ANNEXE 2 - La méthode de calcul des capacités agronomiques
Cette méthode mise au point par l’Institut de l’Elevage en partenariat avec les Chambres d’Agriculture a été décrite dans un document reproduit dans la présente annexe. Ce document fait référence à des tableaux disponibles dans une « calculette EXCEL » qui était diffusée lors de formations avant que cette méthode ne soit directement intégrée au logiciel DEXEL. Des éléments issus de cet outil sont présentés comme illustration à la fin de la partie concernant le calcul des déjections solides ainsi qu’à la fin de la partie explicitant les calculs pour les effluents liquides.
Introduction
La capacité agronomique est la capacité de stockage qui permet une bonne valorisation agronomique des déjections. Cette capacité est le résultat de la confrontation entre le calendrier de production des déjections et effluents et le calendrier d’épandage. Le calcul consiste à établir les flux de produit (entrée – sortie) et à effectuer une gestion de stocks. La démarche de calcul, détaillée dans les paragraphes suivants, est adaptée aux différents types de produits.
– La gestion des produits liquides (lisier, purin, lixiviats, effluents de salle de traite, …)
La gestion des lisiers et effluents sur une exploitation est réalisée en volume, qu’il s’agisse de production, du stockage ou de l’épandage. Pour cette raison, le calcul des capacités agronomiques est effectué en m³. La capacité ainsi déterminée sera comparée dans un deuxième temps à la capacité correspondant à la durée réglementaire de stockage.
Un calcul sur l’azote est effectué parallèlement à la gestion en volume, de façon à évaluer la concentration azotée des déjections épandues et à valider les hypothèses d’épandage.
– La gestion des produits solides (des fumiers mous aux fumiers très compacts, …)
La gestion des fumiers sur une exploitation est raisonnée en surface (m²) pour le stockage et en poids (tonne) pour l’épandage. Compte tenu de la complexité à comparer un calendrier de production en m² et un calendrier d’épandage en tonne, et vu la maturation des fumiers dans le temps, il a été décidé de raisonner en tonne pour la détermination de la capacité agronomique puis au final de déterminer l’équivalent en surface. Cette démarche consiste à élaborer un calendrier de production et d’épandage en tonne puis à déterminer une capacité de stockage en tonne. Cette capacité est retranscrite en « équivalent durée de stockage » pour un mois de production avec une occupation à 100%. Cette durée de stockage, comparée aux capacités de stockage 2, 4 ou 6 mois exprimées en m² pour une occupation à 100 %, permet la détermination de la capacité agronomique de la fumière en m². Cette capacité sera comparée dans un deuxième temps à la capacité correspondant à la durée réglementaire de stockage conformément au temps de présence.
Remarque : la durée de stockage déterminée dans la phase intermédiaire de calcul correspond à un équivalent mois de production à temps plein (présence de tous les
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animaux 24h/24). Cette durée qui ne prend pas en considération le temps de présence réel des animaux, n’est qu’un artifice de calcul pour la détermination de la capacité agronomique.
Un calcul sur l’azote est effectué parallèlement à la gestion en poids, de sorte à évaluer la concentration azotée des déjections épandues et à valider les hypothèses d’épandage.
I. Les produits liquides – tableau fosse
N’utiliser ce tableau que pour les produits liquides dont les références de stockage sont exprimées en m³ et pour des ouvrages à parois verticales.
Présentation de la fosse à créer : indiquer le nom de l’ouvrage, si la fosse est couverte ou non, la profondeur totale de la fosse et la hauteur de garde.
Présentation de la fosse existante : si l’exploitation dispose d’une fosse, indiquer le nom de l’ouvrage, si la fosse est couverte ou non, la profondeur totale de la fosse et la hauteur de garde.
I.1. Production
Le tableau synthétise les flux de produits provenant des unités de fonctionnement vers l’ouvrage de stockage.
pluvio : indiquer la pluviosité mensuelle.
produit : indiquer l’origine du produit (bâtiment, salle de traite, autre ouvrage, …) et le type de produit.
animaux : indiquer le nombre d’animaux et la catégorie animale.
kg N maît : indiquer la quantité annuelle d’azote maîtrisable.
production mensuelle (m³) : indiquer la production mensuelle de déjections ou effluents.
Pour les lisiers, calculer la production mensuelle de l’unité de fonctionnement
product° mensuelle de l’unité = product° mensuelle x nbre de places ou le nbre d’animaux
Pour déterminer la production mensuelle, utiliser la référence lisier pur indiquée dans la circulaire références de stockage1. La production de lisier étant linéaire, le volume mensuel est égal au quart de la référence 4 mois.
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Pour les eaux vertes et eaux blanches, utiliser les références3 exprimées en production mensuelle.
Pour les jus de silo, calculer la production proportionnellement au volume stocké.
Pour les purins, calculer la production mensuelle de l’unité de fonctionnement
product° mensuelle de l’unité = product° mensuelle x nbre de places ou le nbre d’animaux
Pour déterminer les volumes mensuels, utiliser la référence purin indiquée dans la circulaire références de stockage1. La production de purin étant linéaire, le volume mensuel est égal au quart de la référence 4 mois1.
Tp % : indiquer le temps de présence mensuelle des animaux dans l’unité de fonctionnement, exprimé en pourcentage.
% Tp = 100 x (heures quotidiennes de présence / 24) x (jours de présence / 30)
pour les effluents, Tp % = 100 durant la période de production (généralement 12 mois/12 pour les eaux blanches et eaux vertes ; 1 ou 2 mois pour les jus de silo).
m³ de l’Uf : production mensuelle de l’unité de fonctionnement exprimée en m³
m³ de l’Uf (n) = production mensuelle x TP % (n)
100
Surface de fumière non couverte : indiquer mensuellement les surfaces de fumière pour la détermination du volume de lixiviats. Le tableau fumière devra donc être complété avant le tableau fosse.
Surface des aires non couvertes : indiquer mensuellement les surfaces non couvertes (aires d’exercice, aire de transfert,…) pour la détermination du volume d’effluents.
Surface non couverte de la fosse existante : indiquer mensuellement les surfaces non couvertes de la fosse existante pour la détermination du volume de pluie.
m³ pluie/SNC : volume global de pluie tombant sur les surfaces non couvertes.
m³ pluie/SNC = (mm pluie mensuelle x m² surfaces non couvertes x FS)
3 Circulaire Références de stockage - décembre 2001.
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FS est un coefficient appelé "fraction à stocker"1.
m³ pluie/fosse : volume de pluie tombant sur la fosse.
Les références utilisées ne prennent pas en compte pas l’eau de pluie tombant sur la fosse de stockage. Pour les fosses non couvertes, la quantité de pluie ainsi collectée doit donc être additionnée au volume total à stocker.
Le volume de pluie sur fosse dépend de la surface et du volume de fosse déterminés après positionnement des épandages ; et la surface et le volume dépendent eux-mêmes de la pluie sur fosse. Le calcul doit donc être effectué par itérations successives jusqu’à détermination du volume global de déjections et effluents + pluie sur fosse.
Dans un premier temps, il faut estimer le volume utile (n’incluant pas le volume de pluie tombant sur la fosse) fonction de la production des déjections et effluents, et des épandages. Le volume utile permet le calcul de la surface de la fosse (fonction de la profondeur totale diminuée de la hauteur de garde). La surface de la fosse, la pluviosité mensuelle, et la fraction de pluie à stocker permettent le calcul des volumes mensuels de pluie sur fosse. Les volumes de pluie s’ajoutent aux volumes de produits calculés précédemment, ce qui nécessite une augmentation de la capacité préalable de stockage et donc, à profondeur égale, une surface de fosse plus importante : d’où un nouveau calcul des volumes de pluie sur fosse. Plusieurs itérations sont ainsi rendues nécessaires pour dimensionner les fosses non couvertes, seul le dimensionnement de fosse couverte est réalisable immédiatement.
production totale m³ : volumes de déjections, effluents et pluie sur fosse produits mensuellement puis cumulés annuellement.
la teneur indicative moyenne (sur l’année) des produits en azote est obtenue en divisant le cumul annuel des kg N produits par le cumul annuel des m³ produits. Cette information donne une indication quant à l’intérêt agronomique du produit stocké (attention : cette moyenne annuelle peut cacher des variations saisonnières).
I.2. Epandages
cultures ou ilôts, surface sole, m³/ha : reprendre les informations du projet agronomique.
kg N/ha indicatifs : apport d’azote sur la culture compte tenu du volume retenu et de la teneur indicative moyenne.
ha épandus: indiquer les surfaces réceptrices (données du projet agronomique).
m³ épandus : volumes épandus sur la culture ou l’ilôt
1 Circulaire Références de stockage – Décembre 2001.
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Attention à ne pas oublier les exportations et les épandages de produits en dehors de l ‘exploitation, dont les périodes influeront sur les capacités de stockage à créer.
Epandage total ha, épandage total m³ : surfaces et volumes épandus mensuellement puis cumulés annuellement.
I.3. Calcul des capacités de stockage nécessaires
Pour chaque ouvrage de stockage, le total des volumes épandus dans l’année est égal à la production annuelle reçue par cet ouvrage. En confrontant le calendrier de production au calendrier d’épandage, nous recherchons à quel moment de l’année l’ouvrage concerné est vide. A partir de ce « point 0 » nous allons suivre les variations de stocks pour déterminer le niveau maximal annuel qui correspondra à la capacité de stockage à créer.
détermination "point 0 m³" : calculer mois par mois le stock à l’aide de la formule suivante :
stock du mois n = stock (n-1) + product° (n) - épandage (n)
Remarque : pour le mois d’août prendre (stock du mois n-1) = 0.
Stock fin de mois (m³) : le mois pour lequel le stock calculé dans la ligne précédente est minimal correspond au mois pour lequel le stock sera nul. Indiquer la valeur 0 pour le mois ainsi repéré et calculer les stocks comme à la ligne précédente en repartant de ce mois.
Stock avant épandage (m³) : un épandage, programmé mensuellement, peut intervenir en début ou en fin de mois selon les conditions climatiques. Lors d’un épandage, la capacité de l’ouvrage doit donc permettre le stockage des produits du mois précédent et des produits du mois en cours. Compte tenu de l’incertitude sur la date d’épandage et pour éviter un surdimensionnement des ouvrages, par convention il faut comptabiliser la moitié de la production et de la pluie/fosse du mois concerné par un épandage.
Stock avant épandage = stock (n – 1) + product° totale (n)
2
Capacité agronomique
m³ utiles : capacité utile de la fosse
La capacité utile est égale au volume maximum à stocker avant épandage
m³ réels : capacité réelle de la fosse compte tenu de la garde
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valeur fertilisante instantanée (kg N/m³) : donne une indication sur la valeur du produit épandu compte tenu des hypothèses en matière d’épandage. Elle permet la validation des choix agronomiques.
valeur fertilisante instantanée (kg N/m3) = stock avant épandage kg N (n)
stock avant épandage m3 (n).
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II. Les produits solides – tableau fumière
N’utiliser ce tableau que pour les fumiers raclés avec une fréquence inférieure au mois. Pour les fumiers de litière accumulée stockés sur plate-forme, déterminer la surface nécessaire compte tenu des curages et ajouter cette surface à la surface calculée pour les autres fumiers.
présentation de l’ouvrage : indiquer le nom de l’ouvrage ainsi que le nombre de murs.
2.1. Production
Le tableau synthétise les flux de produit provenant des unités de fonctionnement vers l’ouvrage de stockage.
produit : indiquer l’origine du produit (bâtiment, autre ouvrage, …) et le type de produit.
animaux : indiquer le nombre d’animaux et la catégorie animale.
kg N maît : indiquer la quantité annuelle d’azote maîtrisable.
production en tonne : indiquer la production de fumier en tonne par animal et par an en intégrant les variations liées à l’animal et au type de fumier. Utiliser ses propres références ou celles données par le CORPEN.
Puis déterminer le tonnage mensuel produit par unité de fonctionnement correspondant à une occupation à temps plein.
tonne / mois = référence tonne / an x nbre d’animaux
12
Tp % : indiquer le temps de présence mensuelle des animaux dans l’unité de fonctionnement, exprimé en pourcentage.
% Tp = 100 x (heures quotidiennes de présence / 24) x (jours de présence / 30)
tonnes de l’Uf : production mensuelle de l’unité de fonctionnement exprimée en tonnes
tonnes de l’Uf (n) = production mensuelle x % PM (n)
100
production totale en tonne : tonnage de fumier produit mensuellement puis cumulé annuellement.
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la teneur indicative moyenne (sur l’année) des produits en azote est obtenue en divisant le cumul annuel des kg N produits par le cumul annuel des tonnes produites. Cette information donne une indication quant à l’intérêt agronomique du produit stocké.
capacité de stockage temps plein « ajustée » m² : indiquer la capacité de stockage pour des durées de 4 et 6 mois compte tenu d’une occupation du bâtiment à temps plein. Utiliser les références de stockage1, ajuster cette référence au type de fumier et de fumière puis déterminer la capacité compte tenu du nombre d’animaux sur l’unité de fonctionnement.
2.2. Epandages
cultures ou ilôts, surface sole, tonnes/ha : reprendre les informations du projet agronomique.
kg N/ha indicatifs : apport d’azote sur la culture compte tenu du volume retenu et de la teneur indicative moyenne.
ha épandus : indiquer les surfaces réceptrices (données du projet agronomique).
tonnes épandues : tonnages épandus sur la culture ou l’ilôt.
Attention à ne pas oublier les exportations et les épandages de produits en dehors de l ‘exploitation, dont les périodes influeront sur les capacités de stockage à créer.
épandage total ha, épandage total tonne : surfaces et tonnages épandus mensuellement puis cumulés annuellement.
2.3. Calcul des capacités de stockage nécessaires
Pour chaque ouvrage de stockage, le total des tonnes épandues dans l’année est égal à la production annuelle reçue par cet ouvrage. En confrontant calendrier de production et calendrier d’épandage, nous recherchons à quel moment de l’année l’ouvrage concerné est vide. A partir de ce "point 0" nous allons suivre les variations de stocks pour déterminer le niveau maximal annuel qui correspondra à la capacité de stockage à créer.
détermination "point 0 tonne" : calculer mois par mois le stock à l’aide de la formule suivante :
stock du mois n = stock (n-1) + product° (n) - épandage (n)
Remarque : pour le mois d’août prendre (stock du mois n-1) = 0.
1 Circulaire Références de stockage – décembre 2001.
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Stock fin de mois (tonnes) : le mois pour lequel le stock calculé dans la ligne précédente est minimum correspond au mois pour lequel le stock sera nul. Nous indiquons donc la valeur 0 pour le mois ainsi repéré et calculons les stocks comme à la ligne précédente en repartant de ce mois.
Stock avant épandage (tonnes) : un épandage, programmé mensuellement, peut intervenir en début ou en fin de mois selon les conditions climatiques. Lors d’un épandage, la capacité de l’ouvrage doit donc permettre le stockage des produits du mois précédent et des produits du mois en cours. Compte tenu de l’incertitude sur la date d’épandage et pour éviter un surdimensionnement des ouvrages, par convention il faut comptabiliser la moitié de la production du mois concerné par un épandage.
Stock avant épandage = stock (n – 1) + product° totale (n)
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Capacité agronomique : capacité de la fumière en tonnes
La capacité est égale au volume maximum à stocker avant épandage
Capacité agronomique à créer en m² : conversion de la capacité exprimée en tonne en une capacité exprimée en m². La détermination de la capacité en m² passe par le calcul d’une durée de stockage, exprimée en équivalent mois de production à temps plein et égale à la capacité en tonnes divisée par la production mensuelle en tonnes pour une occupation à 100 %.
Equivalent mois = capacité de stockage (tonnes)
Product° mensuelle temps plein (tonnes)
Cet équivalent mois de production est converti en surface grâce aux références de stockage 4 et 6 mois (occupation 100%) "ajustées", et aux règles de calcul suivantes valables pour les fumiers raclés :
- Pour une durée de deux mois, prendre 0,6 fois la référence 4 mois
- Pour des durées comprises entre 2 et 4 mois, calculer par interpolation entre la valeur 2 mois (0,6 fois la référence 4 mois) et la référence 4 mois
- Pour des durées comprises entre 4 et 6 mois, calculer par interpolation entre les références 4 et 6 mois
- Au-delà de 6 mois, procéder par extrapolation à partir des références 4 et 6 mois.
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ANNEXE 3 - Les grandes régions d’élevage et l’utilisation de cette cartographie dans des publications antérieures de l’Institut de l’Elevage
Extrait du Dossier n° 391 de Juin 2009 « Les dossiers de l’Elevage – La France laitière 2015 »
Cet extrait présente la France laitière selon un zonage identique à celui utilisé dans cette étude et indique les principales caractéristiques techniques et économiques des exploitations laitières française présentes dans ces grandes Zones d’Elevage
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ANNEXE 4 : la carte des grandes Zones d’Elevage retenue pour cette étude
Légende du zonage :
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ANNEXE 5 : la grille typologique complète pour le Bovins Lait : 24 cas différents combinés à 12 Zones d’Elevage
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ANNEXE 6 : premier résultats issus des simulations – grille Bovins Lait
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ANNEXE 7 : les résultats issus de la phase d’interpolation – grille Bovins Lait
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ANNEXE 8 : la grille de résultats complète pour les bovins lait avec présentation d’une seule valeur de durée ramenée à un équivalent temps plein
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ANNEXE 9 : la grille simplifiée proposée pour les Bovins Lait
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ANNEXE 10 : les résultats de durée de présence en bâtiment pour les Bovins Allaitants
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ANNEXE 11 : la grille complète de références de durées de stockage pour les Bovins Allaitants
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ANNEXE 12 : la grille simplifiée de références de durées de stockage pour les Bovins Allaitants
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ANNEXE 13 : grille typologique et durées de stockage de référence pour les élevages PORCINS
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ANNEXE 14 : grille typologique et durées de stockage de référence pour les élevages de VOLAILLES
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ANNEXE 15 : présentation schématique des stratégies d’épandage retenues lors des simulations
Élaboration d’un référentiel simple sur les capacités agronomiques de stockage des effluents d’éle-vage - Proposition d’une typologie des exploitations d’élevage et mise en correspondance avec descapacités de stockage des effluents d’élevageÀ la suite d’une mise en cause de la France par la Commission Européenne pour sa gestion de la directive « nitrates », le Ministèrede l’Écologie, de l’Énergie et du Développement Durable a confié à L’Institut de l’Élevage, l'IFIP et l'ITAVI la tâche de déterminer desdurées de stockage des effluents d’élevage respectant ainsi les recommandations agronomiques pour l’épandage. Une démarcheen quatre phases a été retenue : tout d’abord construction d’une typologie pour chaque espèce animale. Nous avons ensuite simulédes capacités agronomiques à l’aide du logiciel DEXEL à partir des données des fermes du Réseau de Référence. Ces résultats ontété confrontés à des valeurs issues d’exploitations où les ouvrages de stockage ont été construits lors du PMPOA et du PMBE, cequi a conduit à leur validation. Une phase d’expertise et d’interpolation a permis de renseigner les valeurs manquantes pour les situations non simulées au cours de la phase précédente.À partir de ces résultats, un référentiel simple sur les capacités agronomiques de stockage des effluents d’élevage dans les ZonesVulnérables a été établi.
collection résultats
AVEC LA PARTICIPATION TECHNIQUE DE :
Édité par :Institut de l'Élevagewww.idele.fr
Dépôt légal :2er trimestre 2012© Tous droits réservés à l’Institut de l’ÉlevageSeptembre 2012Réf : 00 12 33 012 – ISSN : 1773-4738
ÉTUDE FINANCÉE PAR :
