Recycler les déchets urbains et agricoles en agriculture: comment évaluer les impacts sur le sol

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Marie-Laure Normand
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1 Recycler les déchets urbains et agricoles en agriculture: comment évaluer les impacts sur le sol Sabine Houot INRA, EGC, 7885 Thiverval Grignon

Production annuelle de déchets en France 868 Millions de tonnes dont une proportion importante est valorisée par retour au sol Origine production % recyclés Urbaine 5 millions 6 à 6% Industrielle 79

2 Production annuelle de déchets en France 868 Millions de tonnes dont une proportion importante est valorisée par retour au sol Origine production % recyclés Urbaine 5 millions 6 à 6% Industrielle 79 millions 5 à 6% Agricole 374 millions 1% Grenelle de l Environnement: augmentation de la valorisation organique Projet de Directive Cadre sur les Sols: baisse des teneurs en MO, érosion, contamination, 3 des menaces sur les sols

3 Quel intérêt du retour au sol des déchets? Source d éléments fertilisants et de matière organique Qtés (Mt PB) N kt P 2 O 5 kt K 2 O kt MO Effluents d élevage* Origine urbaine* Origine industrielle* ~ 16 Engrais minéraux** kt * Perspectives agricoles, 26 ** Unifa, 21

plus difficile de la fertilisation avec des sources organiques Vecteurs de

4 Mais Distribution spatiale hétérogène des sources (effluents d élevage) des puits: MO dans les sols Vaches laitières Nombreux acteurs: approche territoriale Gestion plus difficile de la fertilisation avec des sources organiques Vecteurs de contaminants traces organiques et minéraux, biologiques: dégradation de la qualité du sol?

5 Quels effets sur le sol? origine Les produits épandus sont des matières organiques (MO) climat f(temps) Emissions gazeuses Dynamique MO sol Fonctionnement du sol Car. physico-chimiques (ph, texture) Devenir des MPO, des ETM: risques de transfert vers plantes, eaux

6 Le développement de la valorisation agricole des déchets organiques: à quelle conditions? Il passe par : (1) la garantie de leur innocuité, (2) la maîtrise de leur valeur agronomique, (3) une approche territoriale de leur gestion. Mise en place de réglementations: Arrêté du 8 Janvier 1998 (boues), ICPE, homologation, Normes pour les composts de boue et pour les autres amendements organiques, Directive Nitrates. Critères d innocuité: concentrations et flux en éléments traces (ETM), en micropolluants organiques (MPO), pathogènes et indicateurs de traitement, inertes. Suffisants pour garantir l innocuité à moyen/long terme? Quelle efficacité agronomique de ces PRO? : valeur amendante, valeur fertilisante? Quels effets sur les propriétés des sols (stabilité de la structure, ph, activité biologique ), vers une intensification écologique du fonctionnement des sols?

7 Comment évaluer les effets des apports de produits résiduaires organiques (PRO) sur les sols Observations au champ: SOERE PRO (système d observations et d expérimentations pour la recherche en environnement sur les Produits Résiduaires Organiques) Bases de données de mesures pour évaluer les effets Modélisation pour simuler les évolutions à long terme Typologie des PRO et indicateurs d efficacité Place et contraintes à l utilisation des PRO dans les systèmes de culture (territoire)

DISTANCE: m AZIMUT: Grades BORNE -,5m BASE DE L'ESSAI: COIN NORD EST DISTANCE: m AZIMUT grades POTEAU ELECTRIQUE Un réseau de sites pour évaluer les effets sur les agrosystèmes: SOERE PRO Boues,

8 DISTANCE: m AZIMUT: Grades BORNE -,5m BASE DE L'ESSAI: COIN NORD EST DISTANCE: m AZIMUT grades POTEAU ELECTRIQUE Un réseau de sites pour évaluer les effets sur les agrosystèmes: SOERE PRO Boues, composts, fumiers Essai «TS / MO» 1.7 ha Essai «PROs».6 ha Largeur 96 m 25 m MIN TCS FB 7 m Labour Rennes Effluents d élevage: fumier, lisier, digestat 95 m Surface requise 4 ha 6 m Feucherolles Nancy s u i v T 3 T 1 T 6 T 6-1 T 6-2 T 6-3 i SOL NU SOL NU SOL NU a Collecteur eaux z lessivage o t e T 4 T 5 T 2 T 6-4 T 6-5 T 6-6 SOL NU SOL NU SOL NU B B B B B B B O O O O O O O R T 4 R T 2 R T 3 R T 16 R T11 R T 12 R B D D D D D D D Collecteur Collecteur L U eaux eaux U U U U U U lessivage lessivage O R R R R R R R C Colmar E T 1 E T 5 E T 6 E T15 E T 14 E T13 E 4 E E E E E E E N N N N N N N L H H H H H H H o n E T 3 E T 1 E T 5 E T13 E T 12 E T15 E g B R R R R R R R u L B B B B B B B e u O E E E E E E E r C E E E E E E E T 6 T 4 T 2 T11 T 14 T 16 3 L L L L L L L 2 A A A A A A A 1 R R R R R R R G G G G G G G T 6 T 5 T 2 T13 T 14 T15 m E E E E E E E B U U U U U U U L R R R R R R R O C 6 T 4 6 T 1 6 T 3 6 T 16 6 T11 6 T M M M M M M M T 1 T 5 T 2 T13 T 12 T15 B L O C T 6 T 3 T 4 T11 T 14 T 16 1 Bordeaux Essai 9 m ESSAI SANS ENGRAIS ESSAI AVEC ENGRAIS REPERE FIXE

9 gc/kg Valeur amendante organique: Mise en évidence d une efficacité variable 4tC/ha à chaque épandage: Augmentation des teneurs en C variable en fonction des apports Besoin d outils pour évaluer l efficacité des apports et prévoir les évolutions de C FUM OMR DVB BIO T FUM OMR DVB BIO Apports (t/ha.épandage) MS C 4,5 3,9 4,5 3,7 Rdt humus t Csol/tC apporté,6,4,7,8

10 Delta C/temoin (g/kg) Construction d un indicateur pour simuler l évolution de la MO dans les sols ISMO: indice de stabilité de la MO, proportion de MO s incorporant à la MO du sol 44 MOE Simulation des évolution des teneurs en C organique avec AMG ISMO (% C organique) Autres Digestats Matières animales Engrais Matières végétales Mulchs Effluents d'élevage avec litière Effluents d'élevage sans litière Composts d'effluents d'élevage Composts urbains Boues Temps (Années) OMR DVB BIO FUM OMRm DVBm BIOm FUMm Ressources et Territoires

11 Effet sur l activité biologique des sols FEU_TE FEU_BIO FEU_DVB FEU_OMR FEU_FUM Augmentation de l activité biologique, pas de modification des structures des communautés microbiennes Abondance lombricienne 4 b 35 3 Extraction d ADN Bactéries T-RFLP 16S nb ind / m² a a ab ab 5 G. Peres, L. Ranjard, C. Steinberg

12 mg/kg Impacts environnementaux potentiels : Effet sur les concentrations en ETM dans le sol Un apport conforme à la réglementation génère des flux d ETM 1 à 5% des quantités «naturellement» présentes dans les sols Les métaux (ETM) restent dans l horizon d apport Pas de dégradation de la qualité des récoltes Les flux max réglementaires génèrent des augmentations qui restent inférieures à la variabilité des teneurs d un type de sol dans une région Diminuer les concentrations maximales autorisées? Teneur Cu (% du témoin) Simulation 1 ans initiale finale 1 Cu Cr Cd*1 Pb Zn Ni Hg*1

concentration (µg/kg DM) Impacts environnementaux potentiels : Devenir des polluants organiques Pas d accumulation malgré des flux d entrée qui peuvent être importants Detection dans les grains sans

13 concentration (µg/kg DM) Impacts environnementaux potentiels : Devenir des polluants organiques Pas d accumulation malgré des flux d entrée qui peuvent être importants Detection dans les grains sans relation avec les concentrations dans les sols Stock sol (g/ha) Flux d entrée par application (g/ha) PAHs PCBs 15,2-2 DiBP, DBP 55,9-3 DEHP LAS 32 < soil Blé Wheat 24, NAP DiBP DBP DEHP NP LAS GWS MSW BIO FYM Control Importance du procédé de traitement en amont PO ± persistant : LAS < nonylphenol < glyphosate < fluoranthene minéralisation PO pendant le compostage Lashermes et al., C-CO 2 (% of initially added 14 C) (24 26) soil Thermophilic phase (13 days) Incubation time (days) Fluoranthene 4-Nonylphénol LAS Glyphosate

14 Conclusion Le retour au sol des déchets organiques est justifié par leur valeur agronomique: valeur fertilisante et amendante, activité biologique des sols. Des apports à prendre en compte dans le raisonnement de la fertilisation: calibration d outils de gestion; Les risques environnementaux les plus importants sont liés à la valeur fertilisante des déchets organiques. Epandage conforme à la réglementation: pas de risque à court/moyen terme, mais nécessité d évoluer vers la diminution des seuils de concentration autorisés? Des questions restent posées sur MPO Observatoires + bases de données + simulation : effets à long terme Typologie des PRO: plus de généricité des résultats et meilleure prédiction des effets

15 Merci de votre attention!

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