Quellevaleuragronomiquedes PRO? Impacts …
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La valeur amendante des produits résiduaires organiques
Sabine Houot1, C.Peltre1, G. Lashermes1, B. Mary2, A. Duparque3, V.Tomis3
1. INRA Grignon, Unité EGC2. INRA Laon, AgroImpacts
Amiens27 janvier 2011
Gestion et Conservation de l’Etat Organique des Sol s
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Gestion et Conservation de l’Etat Organique des Sol s
Projet réalisé avec le concours financier de :
En partenariat avec : Manifestationorganisée par :
2. INRA Laon, AgroImpacts3. Agrotransfert
Définition et quantités disponibles
� Produits résiduaires organiques (PRO):
� matières organiques d’origine résiduaire: déchetsorganiques ayant subi des traitements ou non d’origineurbaine, industrielle, agricole (boues, composts, effluents agro-industriels, effluents d’élevage…)
� Production annuelle de PRO: 330 millions de tonnes
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� SAU totale: 30 millions d’hectare: 10 t/ha an en moyenne. Forte pression
Source Quantités (106 t MB)
Effluents d’élevage 300
Boue, composts, digestats d’origine urbaine 7
Effluents industriels 23
Total 330
3
Quelle valeur agronomique des PRO?
Composts, Digestats, Boues, Fumiers…
• Sources d’éléments nutritifspour remplacer les engrais
• 2 400 000 t N
• 632 000 t P2O5
• 794 000 t K2O
Ordre de grandeur similairedans les
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• 794 000 t K2O
• Sources de matière organiquepour restaurer la qualité des sols
En Europe: stratégie pour la protection des sols. Différentes menaces ont été définies (diminution de la MO, érosion, contamination…)
(Unifa, 2007-2008)
dans les PRO
Impacts environnementaux potentiels
� Entrée de contaminants:
� ETM; CTOs, pathogènes
� Critères de qualité…
� Impacts liés aux éléments fertilisants
� Contamination des eaux en
Composts, Digestats, Boues, Fumiers…
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� Contamination des eaux en raison des excès de N et P
� Emission of GES (N2O) volatilisation de NH3
Définitions (suite)
� Produits résiduaires organiques (PRO)
� Amendement organique: � capacité à entretenir ou reconstituer le stock de C organique
des sols, et à améliorer ses propriétés physiques et/ou chimiques et/ou biologiques
� Produits normalisés: NFU 44-051, NFU 44-095;
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� Produits normalisés: NFU 44-051, NFU 44-095; dénominations et spécifications
� Autres sources de matières organiques : déchets organiques, effluents d’élevage…
� Quelles valeurs amendantes des PRO?
Besoins des sols en C organique?
• Discordance géographique entre les zones à faible teneur en MO et celles à forte production de PRO
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forte production de PRO
• PRO d’origine urbaine et industrielle importants là où l’élevage a disparu.
• Quelle efficacité de ces matières organiques?• Quels outils pour piloter les apports?
Mise en évidence de la valeur amendante
des PRO� Essai Qualiagro (1998-2012; Feucherolles, Yvelines)
� 5 traitements organiques: 3 composts (ordures ménagères résiduelles, OMR; co-compost boue-déchets verts,DVB; biodéchets, BIO), fumier bovins (FUM), T
� 2 niveaux N minéral
� Succession blé-maïs
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� Apport fin été 4 t C/ha
0
5
10
15
20
25
Apports Res. culture
t C/h
a
DVB BIO OMR FUM T
• Flux de C résidus de culture et composts (1998-2007)
Soi
l C s
tock
s (M
g C
. ha
-1)
30
40
50
60
701998 2000 2002 2004 2006 2007 2009
C appliqué Rendement en MO
(t/ha.application)
t Csoil/tC applied
FUM 3.8 0.5
OMR 3.3 0.3
Mise en évidence de la valeur
amendante des PRO
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GWS-N MSW-N BIOW-N FYM-N Co-N
Soi
l C s
tock
s (M
g C
. ha
0
10
20OMR 3.3 0.3
DVB 3.8 0.6
BIO 3.2 0.6
Efficacités différentes
Outils diagnostics analytiques pour évaluer
l’efficacité des PRO
30
40
C-CO2 (% C total)
OMG
� Mesure de la biodégradabilité en conditions contrôlées (XPU44-163) : Effet à court terme, associe C et N
2 composts : même teneur en MO (50%)
35%OMR
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0
10
20
30
0 50 100 150
Temps (jours)
Sol
DVB
35%
10%
Méthode normalisée: 91 jours
Outils diagnostics analytiques pour évaluer
l’efficacité des matières organiques
� Fractionnement biochimique de la matière organique (XPU 44-162) :
� substances solubles (SOL)� hémicellulose (HEM)� cellulose (CEL)� lignines et cutines (LIC)
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� lignines et cutines (LIC)
� Indicateurs de stabilité de la MO des PRO (proportions de MO)
� Historiquement 2 indicateurs : ISB et Tr-CBM
� 2 indices qui ne concordent pas toujours
� Définis tous les 2 sur la base de peu de produits
� Valeurs aberrantes pour certains produits (>100%, négative…)
Outils diagnostics analytiques pour évaluer
l’efficacité des matières organiques
� Calcul de l’Indice de Stabilité de la Matière organique (ISMO)% Corg apporté
20
40
60
80
100
C restant au sol
C minéralisé
C stable
83 PRO
HEM
CEL
LIC
40%
60%
80%
100%
% M
O
(Lashermes et al., 2009)
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Proportion de matière organique susceptible d’entretenir le stock de matière organique du sol
ISMO = 44.5 + 0.5 SOL – 0.2 CEL + 0.7 LIC - 2.3 MinC3
temps (années)
0 10 20 30 400
20SOL
0%
20%
%
Analyse statistique de la relation entre Cstable et fractions biochimiques
ADEME
Application d’ISMO dans le modèle AMG de calcul
de bilan humique à la parcelle
Le climat
k
CO2
Minéralisation lente
du Carbone du sol
*AMG, du nom de ses auteurs:Andriulo, Mary, Guérif - INRA de LAON
K’1. m
Humification
1 – k’1
Résidus
organiques
Les pailles
Minéralisation rapide
du Carbone des résidus
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12
k
La texture
Le labour
Les principes du calcul: Ca = 33% Corg
k= 0.02 à 0.06 fonction teneur argile, calcaire, travail du soldC/dt = k’1.m – k.Ca
C stable
C actif
Les racines
Le fumier
Le compost
ISMO= k’1
Comparaison des modèles
Hénin&Dupuis et AMG
Hénin-Dupuis AMG
CO2 CO2
K2= 0.01 à 0,03K1≈ ISB
K= 0,02 à 0,06K’1 ≈ ISMOCa ≈ 0,33 Corg
1- K1 1- K’1K2
K
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Résidus organiques Corg
total
Résidus organiques
HUMUS
C actif (Ca)
C stable(Cs)
K1
ISMO = 44.5 + 0.5 SOL – 0.2 CEL + 0.7 LIC - 2.3 MinC3
ISB = 2.112-(0.02009* SOL)-(0.02378*HEM)-(0.02216*CEW)+(0.00840*LIC)
K’1
Utilisation test d’ISMO pour simuler l’évolution de la MO
dans l’essai QualiAgro avec AMG
� Résultats prometteurs
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Moyenne observé RMSE r EF CV
MgC ha-1 MgC ha-1 %
Askov
Fumier 13.5 3.0 0.96 0.83 22.1Paille 10.8 2.6 0.96 0.79 24.1Tourbe 27.6 12.6 0.91 0.42 45.6
Sciure 14.3 3.0 0.90 0.81 20.9DVB +/- N 7.4 2.3 0.97 0.79 31.5OMR +/- N 3.4 1.5 0.96 0.36 44.1
Utilisation test d’ISMO pour simuler l’évolution de la MO dans plusieurs essais de longue durée avec AMG
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QualiagroOMR +/- N 3.4 1.5 0.96 0.36 44.1BIO +/- N 7.3 1.9 0.95 0.83 26.5FUM +/-N 7.6 2.1 0.94 0.78 27.7
SERAIL
Algoforestier EqC 13.6 5.2 0.68 0.45 38.4Fumeterre EqC 6.3 3.0 0.82 0.63 47.9Fumier EqC 7.3 4.7 0.71 0.35 65.1Végéthumus EqC 9.4 6.5 0.28 -0.36 68.8
Compost déchets verts EqC 17.5 6.9 0.87 0.61 39.3
Valeurs d’ISMO pour différents types de matières
organiques
BaseTYPO
54
70
27
6
44
Boues
Composts urbains
Composts d’effluents
Digestats
Fumiers
57
194
58
6
48
Boues
Composts urbains
Composts d’effluents
Digestats
Fumiers
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Gestion et Conservation de l’Etat Organique des Sol s16
273total
44
14
6
14
5
7
26
Fumiers
Lisiers + Fientes
Matiè res animales
Matières végétales
Mulchs
Engrais
Autres
440total
48
14
6
17
7
7
26
Fumiers
Lisiers + Fientes
Matiè res animales
Matières végétales
Mulchs
Engrais
Autres
60
80
100
édit
(%
CO
T)
1:1
Vers la détermination rapide et peu chère
d’ISMO: calibration SPIR
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20 40 60 80 10020
40
ISMO calculé (%COT)
ISM
O p
ré
R²CV = 0.86
RPDCV = 2.7
R²P = 0.79
RPDP = 2.2
(Peltre et al., 2011)
Cirad
Conclusion
� Valeur amendante des PRO: capacité à augmenter la MO d’un sol
� Outil prometteur de caractérisation de la valeur amendante des PRO : ISMO
� ISMO: basé sur fractionnement biochimique MO et C minéralisable en 3 jours (Afnor XPU 44-162)
� ISMO: évaluation du k’1, coefficient isohumique des PRO dans le
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� ISMO: évaluation du k’1, coefficient isohumique des PRO dans le modèle AMG
� Premiers résultats prometteurs, tests à poursuivre, PRO pour lesquels peu de reférences, autres valeurs au champ…
� Finalisation des travaux dans le cadre du programme ITA-AMG
Merci de votre attention !
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