Etude comparative de l’influence de différents types de matière organique

Le fumier et le compost sont avant tout des amendements sol. Ils améliorent la structure, augmentent l’activité biologique et contribuent à maintenir l’humus de sol. Ils sont en maraîchage ces matériaux ne son pas seulement utilisés comme   amendements, Ils sont comme fertilisant. En effet, le sol a beau être et bon état, il faut apporter de l’azote aux légumes et aussi du phosphore et potasse pour obtenir un bon rendement.

Toutefois une fertilisation basée uniquement sur le compost n’est pas toujours écologique ou équilibrée, cas les quantités de phosphore apportées au sol sont souvent trop élevées par rapport aux besoins de légumes. Il est donc important de comprendre ce processus et de bien connaitre ces deux matériaux (Jobin et Petit, 2005).

1.     Compost

Il s’agit d’un composée stable, comparable à l’humus en nature résultat d’une extrémité de processus complexe qui implique les vers et les insectes, les champignons et les bactéries (Cumming, 2014).

1.1.      Définition du compostage

Le compostage est un processus de décomposition et de transformations contrôlées de produits organiques sous l’action de populations microbiennes évoluant en milieu aérobie le compostage consiste en une fermentation en présence de l’oxygène de l’air des déchets organiques pour obtenir un amendement riche en humus. le compost est un processus contrôlé de dégradation des constituants organiques d’origine végétale et animale par une succession de communautés microbiennes évoluant en condition aérobie, entrainant une montée de température et conduisant à l’élaboration d’une matière organique riche en humus et stabilisée. Pour la FAO (1988), le compostage est un processus naturel de dégradation et de décomposition de la matière organique par les micro-organismes. Dans un objectif de valorisation, le compostage représente une stratégie de transformation de la matière organique en produit de qualité constituant un amendement organique intéressant pour les sols (Toundou, 2016).

1.2.      Types de compost

. Compost anaérobie

Le compostage anaérobie est un processus lent qui ne produit pas, ou peu, de chaleur. En plus du dioxyde de carbone, il produit du méthane et du sulfure d’hydrogène. Le dégagement de ce dernier est responsable d’une désagréable odeur d’œuf pourri caractéristique. C’est la raison pour laquelle, le compostage anaérobie se fait dans des conteneurs hermétiques. La production de méthane peut quant à elle constituer un atout de gaz combustible. Le processus de compostage est plus efficace et plus rapide en présence d’oxygène. Il s’opère donc à l’air libre. Le compost qui en résulte est hygiénique, semblable à un terreau, riche en composés humiques et dégage une odeur agréable. Seuls du dioxyde de carbone, de l’eau et de la chaleur sont libérés par les agents de décomposition. Si un tas de compost aérobie vient à manquer d’oxygène, il devient anaérobie et la désagréable odeur de sulfure d’hydrogène se fait sentir. On peut facilement remédier à ce problème en aérant régulièrement le tas (RIAM., 2020)..

. Compost aérobie

 Pour le compostage aérobie deux phases se succèdent dans ce processus de compostage :

• La phase de dégradation qui conduit les matériaux organiques à l’état de compost frais. C’est une dégradation aérobie intense.
• La phase de maturation qui transforme le compost frais en un compost mûr, riche en humus. Dégradation C’est une phase de forte activité biologique (bactéries et champignons) durant laquelle la température augmente Les composés les plus dégradables tels les sucres, les acides aminés libres et l‘amidon sont d’abord consommés. La température monte rapidement à 40°C – 45°C, suite à la respiration de micro-organismes mésophiles aérobies. La respiration élève ensuite progressivement la température jusqu’à 60°C – 70°C, ce qui conduit au remplacement des microorganismes mésophiles par des thermophiles et des thermo- tolérants (RIAM., 2020).

1.3.      Paramètres influençant le compostage

. Eau

L’eau est indispensable pour la croissance microbienne la teneur en eau optimale est voisine de 50 . Un excès d’humidité peut conduire à une élimination trop rapide de l’oxygène donc à               l’anaérobiose, de plus une teneur en eau élevée favorise les pertes en calories du système ce    qui peut perturber les évolutions thermiques ((Bernal et Lebault, 1993).    Par contre si le tas de compost est trop sec, il se décomposera très lentement. Il est donc nécessaire d’ajouter un peu d’eau au compost pour aider à accélérer le processus pendant les périodes de sécheresse (Cummings, 2014).

  . Le pH

Il est généralement vrai de dire que les matières avec une grande gamme de pH (3-11) peuvent être compostées. Cependant, les valeurs optimales sont comprises entre 5,5 et 8 . Alors que les bactéries préfèrent un pH presque neutre, les champignons se développent mieux dans un environnement assez acide .Des valeurs élevées de PH dans les phases initiales du processus, en association avec des grandes températures peuvent entraîner une perte d’azote par volatilisation de l’ammoniac (Bertoldi et al., 1982).

. Humidité

L’humidité est nécessaire pour assurer l’activité métabolique des micro-organismes. Le compost devrait avoir une teneur en eau de 40 à 65 pour cent. Si le tas est trop sec, le processus de compostage est plus lent, alors qu’au-dessus de 65 pour cent d’humidité, des conditions anaérobies se rencontrent. En pratique, il est conseillé de commencer le tas avec une teneur en eau de 50 à 60 pour cent, pour atteindre à la fin du processus, une humidité de 30 pour cent (Misra et al., 2005).

. Rapport carbone/azote

Disposé d’une matière présentant un rapport C/N adéquat au départ est une condition indispensable pour le bon déroulement du processus de compostage (Luxen et al., 2006). La décomposition est optimale lorsque le mélange des intrants tend vers un rapport C/N de 30/1. De façon pratique les bactéries ont besoins de 30g de carbone pour décomposer 1 gramme d’azote Un C/N initial élevé peut limiter la croissance microbienne par carence d’azote, tandis qu’un C/N initial faible conduit à des pertes par dégazage ammoniacal. Le rapport C/N évolue tout au long de la fermentation (figure 18), une bonne partie du carbone organique étant transformé en CO₂. Bien qu’il soit important, le rapport C/N ne doit pas être utilisé comme paramètre absolu, comme il est important d’identifier la nature de C dans les matières compostées. La complexité des composées C affecte la vitesse à laquelle les déchets organiques sont décomposés (Dinesh, 2014).

. Apport d’oxygène

Etant donné que le compostage est une oxydation biologique, la disponibilité de l’oxygène pendant le processus est d’une importance primordiale, la teneur de l’oxygène dans l’aire circulaire ne doit pas tomber en dessous de 18% (Bertoldi et al.,1982).

Une bonne ventilation est atteinte en tournant le tas de compost et faire en sorte qu’il est ici classé dans la prochaine pile peut prendre de trois à quatre fois plus longtemps pour créer l’humus bénéfique (Cummings, 2014).

.   Température

La température idéale pour la phase mésophile de compostage est de 20 à 45°C, par la suite, les organismes thermophiles ayant pris le contrôle des étapes ultérieures ont une température idéale située entre 50 et 70°C (Misra et al, 2005).

Les températures élevées peuvent être utiles au début de compostage (phase thermophile) dans la lutte contre les agents pathogènes thermosensibles, mais après il est préférable de les réduire à des niveaux qui permettent le développement des eumycètes et des actinomycètes, qui sont les principaux décomposeurs des polymères a long chaine tel que la cellulose et la lignine (Bertoldi et al.,1982).

La courbe d’évolution théorique de la température au cours du compostage est illustrée dans la figure 19.

.   Micro-organismes

Le processus de compostage correspond à une fermentation aérobie, faisant intervenir une multitude de micro-organismes. Ces derniers varient d’une part au cours des phases du procédé et d’autre part en fonction de la nature du substrat. De nombreuses études identifient certains de ces micro-organismes (pathogènes ou non) participant à la dégradation de la matière organique lors du procédé de compostage présents dans le compost (Mustin, 1987).

Cinq types d’organismes sont principalement rencontrés lors du processus de compostage : les virus, les bactéries, les parasites (regroupant les protozoaires), les helminthes et les champignons. La survie de ces organismes dans le milieu extérieur dépend de la température, de la disponibilité en eau et en oxygène, et également de la présence d’autres organismes saprophytes. Les plus actifs font partie de la microflore. Les bactéries mésophiles se développent en premier et sont présentes tout au long du procédé. Les champignons et les moisissures supportent mal les hautes températures et une teneur élevée en eau. Ils sont essentiellement actifs pendant la phase de maturation et sont responsables de la dégradation des polymères complexes. Les actinomycètes apparaissent essentiellement lors de la phase thermophile et celle de maturation (Mustin, 1987).

.   Granulométrie

La granulométrie est un facteur qui détermine la vitesse de biodégradabilité. Plus la surface spécifique du substrat sera élevée, plus la zone de contact entre le substrat et les microorganismes, sera étendue et meilleure sera la fermentation.

Une granulométrie trop fine induit un espace poral trop réduit et diminue l’accès puis la circulation de l’air du compost « étouffement ». Par contre, si la granulométrie est trop élevée, les apports en oxygène vont dépasser les teneurs optimales, asséchant le compost, et la montée en température se réalisera difficilement.

La granulométrie du substrat évolue au cours du processus de dégradation par fragmentation des agrégats vers des éléments fins. Elle peut être modifiée par l’emploi de broyeur ou de cribleur (Charnay, 2005).

1.4.      Phases du processus de compostage

Il est généralement admis que le processus de compostage passe essentiellement par 4 phases :

 .  Phase mésophile

Lors de cette phase, les bactéries principalement mésophile s’attaque aux composés facilement biodégradable, tels que les glucides les lipides et les protides. La température augmente graduellement jusqu’à 40°C (Michaud, 2007).

 . Phase thermophile

Phase qui peut durer plusieurs mois et voit le compost atteindre un plateau de température. La fraction organique cellulaire est dégradée en substances humiques ou pré- humiques plus stables la température la plus élevée n’est pas nécessairement la meilleure et, pour une réaction optimale, il est préférable de viser la plage entre 56 et 69 C° (Chevrier, 2011).

  . Phase de refroidissement

C’est la phase intermédiaire entre la phase thermophile et la phase de maturation. Elle prend fin avec le retour à la température ambiante. Le milieu est colonisé de nouveau par des micro-organismes mésophiles. Ils dégradent les polymères restés intacts en phase thermophile et incorporent l’azote dans des molécules complexes, cette phase dure quelques mois (Dinesh, 2014).

  . Phase de maturation

Cette phase présente peu d’activités micro biologiques (recolonisation par des champignons) mais est adaptée à la colonisation par la macro-faune, en particulier les lombrics lorsque ceux-ci sont présents dans l’environnement du tas. La température finale dans cette phase baisse jusqu’à atteindre la même température que le sol, selon le climat entre 15 et 25°C (Inkel et al., 2005).

Les matières organiques sont stabilisées et humifiées par rapport aux matières premières mises à composter. Les trois premières phases sont relativement rapides par rapport à la phase de maturation. Leur durée ainsi que l’amplitude des variations dépendent cependant des matériaux de départ et des conditions techniques dans lesquelles s’effectue le compostage. Les dates des retournements ne peuvent donc être fixées selon un calendrier précis, mais sont déterminées par la baisse de la température (Znaidi, 2002).

. La phase de maturation se prolonge a priori jusqu’à l’épandage du compost. Il est impossible de définir une période de maturation puisque celle-ci dépend de la composition des matières premières. Il est cependant possible de distinguer les composts des déchets ligno- cellulosiques (les fumiers) qui peuvent être utilisés au bout de 6 semaines (la phase de maturation est alors très courte, voire inexistante), des composts de déchets ligneux (les déchets verts par exemple) qui ne sont utilisés en général qu’au bout de 6 mois (Znaidi, 2002).

1.5.      Evaluation de la maturité du compost

La détermination de la maturité du compost est fondamentale pour une optimisation de son utilisation. La qualité d’un compost dépend des matériaux d’origine, et de l’âge du compost. Elle relève aussi de la gestion du processus de compostage. L’appréciation de la valeur du compost doit tenir compte de sa destination (le type de culture par exemple). En effet, certains définissent la maturité du compost par le degré de stabilisation de sa matière organique Le compost est mûr dès lors qu’il atteint son développement complet. Pour d’autres, le compost est mût lorsque son application n’est pas dommageable aux plantes. Plusieurs méthodes    permettent   d’apprécier    la    maturité    du   compost.    Ces    méthodes   reposent essentiellement sur la détermination d’indicateurs de maturité comme:

•    Les indicateurs reposant sur une analyse physique telle que la couleur, l’odeur.
•    Les indicateurs reposant sur une analyse chimique réalisée sur du compost sec comme le rapport C/N.
•    Les tests réalisés à partir de compost non séché: le test respirométrique basé sur la mesure de CO₂ ou d’une dépression consécutive à la consommation d’0₂ dans une enceinte close, le test d’auto échauffement établi sur le suivi de l’évolution de la température d’une masse de compost placée dans un vase isotherme, le test de solvita basé sur le virage d’indicateurs colorés suite à la volatilisation d’NH₃ et du dégagement de CO₂ à partir d’échantillon de compost placé dans une enceinte hermétique.
•    Les tests de l’impact du compost sur les plantes: le test de germination, le test de croissance des plantes, etc (Francou, 2003).

1.6.      L’évaluation d’un compost mur

Trois caractéristiques nous permettent d’évaluer la maturité d’un compost :

La couleur : Un compost mûr à une couleur brune ou noire selon les matières organiques utilisées pour sa fabrication. Un compost brun clair ou verdâtre devra être laissé encore quelques temps tranquille avant de l’utiliser.

L’odeur : Un compost mûr doit sentir l’humus forestier. Si l’odeur reconnus est de chou, de pomme de terre ou d’oignon, attendez encore avant de le récolter.

L’apparence : S’il reste des bouts feuilles dans le compost, c’est que tous n’a pas été dégradé (Chenni, 2013).

1.7.      Effets de compost

.   Effets sur les caractéristiques Physico-chimiques du sol

• En se minéralisant, le compost fournit des substances nutritives progressivement assimilables par les plantes.
• Le compost bien mûr évite une acidification du sol ou corrige l’acidité d’un sol par effet tampon (Chenni, 2013).

 .  Effet sur la structure du sol

• Amélioration de la structure du sol par augmentation des agrégats (pénétration des racines facilitée et exploitation du sol favorisée).
• Le compost de couleur foncée, augmente l’absorption des rayons solaires (réchauffement) (Zurbrugg et Ahmed, 1999).
• Meilleur perméabilité à l’air et à l’eau.
• Réduction importante de l’effet du gel, de l’érosion (hydrique et éolienne) et diminution de la dessiccation par ventilation (Chenni, 2013).

  . Effets du compost sur la biologie des sols

Les composts améliorent la structure et la texture du sol et ils permettent de maintenir une meilleure capacité de rétention de l’eau. Ils améliorent les propriétés physiques (texture et structure) et chimiques du sol en augmentant la conductivité hydrique et en diminuant la densité, le pouvoir tampon et la Capacité d’Echanges Cationiques (Cefrepade, 2008). Au Burkina Faso et en France, des composts ont été utilisés comme substrats organiques pour la restauration des sols dégradés Ces travaux ont montré que les paramètres comme les PH, le carbone organique total, l’azote total et le phosphore disponible augmentent sensiblement dans les traitements amendés comparativement aux témoins. Toutefois, la teneur en éléments minéraux des sols diminue si les apports de compost ne sont pas répétés dans le temps (Toundou, 2016).

  . Effets du compost sur la santé des plantes

L’amélioration des caractéristiques chimiques, physiques et biologiques des sols par des amendements de compost créent de meilleures conditions de croissance pour les plantes. Ces dernières sont ainsi moins stressées, ce qui les rend plus résistantes aux maladies. En plus de leur action indirecte, les composts peuvent, suivant leur qualité microbiologique, influencer directement la santé des plantes par l’action de microorganismes antagonistes qu’ils contiennent. Ces derniers agissent directement sur les agents pathogènes présents dans le sol en les concurrençant, les parasitant ou les inhibant. Ainsi un compost de haute qualité microbiologique a le pouvoir de protéger les plantes contre des maladies, alors qu’un compost microbiologiquement moins actif ne possède pas cette capacité. Par ailleurs, en traitant le compost actif à la chaleur, ce qui détruit sa microflore active, il perd son pouvoir suppressif (Fuchs, 2009).

1.8.      Avantages du compost

L’utilisation du compost comporte plusieurs avantages parmi lesquels on peut citer :

.   Amélioration de la croissance des végétaux et racines

Il a été démontré que les végétaux se développant dans un milieu de croissance contenant du compost sont plus forts et ont un meilleur rendement (Ademe , 2008).

.   Amélioration du rythme de diffusion des nutriments

Le compost rend au sol ses nutriments prolongeant ainsi leur présence dans le sol pour nourrir les végétaux pendant une plus longue période (Ademe , 2008)..

.   Amélioration de la porosité du sol

L’activité microbienne est essentielle à la porosité du sol. Les micro-organismes décomposent les matières organiques pour rendre les nutriments accessibles aux végétaux. L’amélioration de la porosité entraîne également une meilleure aération du sol et ainsi le développement de l’activité biologique (Ademe , 2008)..

.   Amélioration de la capacité de rétention d’eau

La matière organique contenue dans le compost peut absorber l’eau et améliorer ainsi la capacité de rétention d’eau du sol (Ademe , 2008).

.   Elimination des maladies chez les végétaux

Il a été démontré que certains composts améliorent la résistance des végétaux vis-à-vis de certaines maladies (Larbi, 2006).

2.     Fumier

2.1 Définition

Le fumier est composé généralement de litière végétale et de déjections animales. Les sous-produits d’élevage sont une source valorisable pour fertiliser les sols. Ils contiennent des macronutriments et des micronutriments permettant la croissance des plantes mais aussi l’amélioration de la structure et de la qualité du sol (Bresson et al., 2002). Le fumier améliore la fertilité du sol en agissant sur ses propriétés physico-chimiques et biologiques. Il provoque la réduction de la densité apparente des sols. Cette diminution est attribuée à l’augmentation de la porosité totale du sol. L’apport du fumier permet la rétention de l’eau nécessaire au développement des plantes et des microorganismes Aussi, le fumier permet de lutter contre les phénomènes de ruissellement et d’érosion En outre, cette fumure est souvent plus efficace que la fertilisation minérale (Konan,2014).

2.2.      Valeur fertilisante de fumier

La valeur fertilisante, correspond à la teneur en éléments nutritifs et leurs disponibilités sous des formes assimilables par les plantes c’est-à-dire sous forme minérale. La valeur fertilisante du fumier réside dans sa teneur en substances nutritives pour les plantes ainsi que la quantité de matière organique qu’il contient. Les éléments fertilisants de fumier proviennent essentiellement des aliments consommés par les animaux, ces derniers n’utilisent qu’environ 25% des éléments nutritifs contenus dans les aliments. Alors que 75% du contenu initial d’azote (N), du de phosphore P et de potassium (K), sont excrétés dans les fèces et les urines (Siboukeur, 2013).

2.3.      Caractéristiques générales des fumiers

L’état de l’animal, la nature de la litière, la ration alimentaire, la fertilisation pratiquée par l’agriculture, les soins apportés à sa conservation, son état de décomposition sont les principales causes de la variation de la composition des fumiers (Anonyme 2, 2020). Les caractéristiques chimiques de différents types de fumiers sont illustrées dans le tableau suivant :

Tableau05. Caractéristiques de différents types de fumiers (Weill et Duval, 2009) 

2.4 Modes de stockage du fumier

Le stockage du fumier peut se faire de deux façons:

1. La première consiste au dépôt d’une masse de fumier à la surface du sol.
2. La deuxième consiste à l’enfouissement du fumier dans une fosse (fosse à fumier).

Le fumier de surface, évoluant en milieu semi-aérobique où le processus d’oxydation domine, présente des qualités différentes du fumier qui évolue en milieu semi- anaérobique avec dominance des processus de réduction (Anonyme 2, 2020).

2.5.      Avantages et les inconvénients liés à l’utilisation du fumier

Au plan agronomique, le fumier est utilisé depuis des lustres comme produit fertilisant dans l’agriculture, du fait de sa richesse en azote et autres nutriments facilitant la croissance des végétaux et la fertilité des sols. Au plan économique, l’utilisation du fumier est très avantageuse pour l’agriculteur en termes de réduction des coûts d’investissement. En effet, le coût du fumier est moindre par rapport aux engrais chimiques. Au plan écologique, l’utilisation du fumier, en tant qu’engrais naturel, est respectueuse de l’environnement en qu’alternative aux produits chimiques (engrais et pesticide) (Page et Grume, 2020)

Au nombre des inconvénients liés à l’utilisation du fumier on peut citer : Les odeurs incommodantes du fumier Le risque de transmission de maladies humaines causées par les bactéries Salmonella spp et E. coli. Le risque d’incendie par la chaleur générée par la décomposition du fumier.

Source:

LAKHOUSSE, Soumia et DJAGHAL, khawla 2020 . Etude comparative de l’influence de type de matière organique (fumier de poulet, compost commercial) sur la courgette (Cucurbita pepo L.) dans la région du Souf.

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