Valeur Fertilisante Phosphatée de produits organiques

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1 Valeur Fertilisante Phosphatée de produits organiques Marie Agnès Bourdain Matthieu Valé Directrice opérationnelle SAS Laboratoire Responsable Recherche et Développement Agronomique du groupe SAS Laboratoire AGRO-Systèmes, I Les ressources en phosphore pour la fertilisation et l intérêt phosphaté des produits résiduaires organiques Les effluents d élevage, le traitement des déchets verts et urbains, l épuration des eaux usées conduisent à la production de déchets ou produits généralement bien pourvus en phosphore. Par exemple, en 1998, Les stations d épuration urbaines ont produit de l ordre de Tonnes de boues (exprimées en matière sèche) dont près des deux tiers ont été épandues sur les sols agricoles ( CTP, 2001). Leur teneur en phosphore est généralement de l ordre de 2 à 3 % de la matière sèche mais peut varier de 0,1 à 10% suivant la nature du déchet et les traitements mis en œuvre. Le phosphore de ces déchets est sous des formes minérales et organiques très variées, dissoutes, adsorbées et précipitées (Sommelier et al., 1996 ; Guivarch, 2001 ). Le gisement des déchets urbains représente environ t de phosphore. Il représente 7% des t de phosphore livrées en France pendant la campagne 2001, sous forme d engrais minéraux phosphatés ( A rajouter la part hautement significative des effluents d élevage. II La teneur en phosphore des produits résiduaires organiques et déchets organiques est réelle mais très variable Moyenne générale de 80 boues urbaines : 19,9 ( 10,2) g P/kg MS chaulage et compostage digestion Composts (ordures ménagères et/ou déchets verts) : environ 3 g P/kg MS Engrais de ferme : Fumiers de bovins et de porcins : 6 à 18 g P/kg MS Lisiers porcs traités en station d épuration : 26 à 31 g P/kg MS III Phosphore et réglementation pour l épandage des produits et déchets organiques La réglementation autorise, à la condition de ne pas dépasser des valeurs limites de teneurs et de flux en certains polluants, l épandage de 30 t/ha de matière sèche tous les 10 ans, ce qui représente un apport de 750 kg/ha de phosphore en moyenne pour une exportation dans les produits récoltés voisine de 300 kg/ha. 1

2 Dans le cadre d une réflexion sur l apparition du phénomène d eutrophisation et des risques d entrainement du phosphore, l apport de certains produits ou déchets organiques pourrait être raisonné sur une base du phosphore. Certains cahiers des charges et réglementations locales intègrent d ores et déjà la prise en compte de la dose de phosphore total apporté. Cependant, la méconnaissance de la phytodisponibilité du phosphore des déchets et l absence de référentiel agronomique fiable constituent des freins au raisonnement de l épandage des déchets organiques sur la base de cet élément. IV Notion de valeur fertilisante phosphatée VFP des produits et déchets organiques pour caractériser les effets à court terme du phosphore des PRO Nous rapportons ici quelques résultats récents, peu nombreux, relatifs à l évaluation de la phytodisponibilité à court et long terme du phosphore de différents types de déchets organiques. Notion de biodisponiblité ou de phytodisponiblité du phosphore Le phosphore phytodisponible désigne la fraction du phosphore du sol susceptible d être prélevée par les végétaux cultivés dans les conditions du champ. Caractérisation mécaniste de la phytodisponibilité du phosphore des déchets organiques Une caractérisation mécaniste de la phytodisponibilté du P consiste à quantifier et modéliser la solubilité et la mobilité du phosphore du sol en fonction des apports de déchets organiques. Pour caractériser la fraction phytodisponible du sol, les agronomes mettent en œuvre des méthodes d extraction chimique, plus ou moins sélective, dans le but d élaborer un conseil de fertilisation. Les limites de ces extractions ont été mises en évidence (Fardeau et al., 1988 ; Morel et al., 1992) Notion de valeur fertilisante du phosphore d un intrant La valeur fertilisante du phosphore d un intrant est une grandeur relative qui exprime la phytodisponibilité du P de l intrant testé par rapport à celle d une forme de référence, le phosphore soluble dans l eau et le citrate d ammonium neutre (superphosphate, phosphate d ammoniaque ). Il s agit d un coefficient d équivalence. Il n existe pas de tables officielles de la VFP des déchets et des produits organiques Aussi, deux démarches expérimentales ont été mises en œuvre pour déterminer dans un premier temps, la phytodisponibilté du phosphore des produits organiques et dans un deuxième temps, leur valeur fertilisante. V méthode d estimation de la phytodisponibilité du phosphore : Pdff La lourdeur et le cout du suivi pluriannuel des dispositifs au champ rendent impossibles leur multiplication. Pour aborder la question de la phytodisponibilté du phosphore des déchets et produits organiques et leur valeur fertilisante, la deuxième démarche consiste à évaluer la phytodisponibilité du P par des cultures de ray-grass de 3-4 mois conduites en pots en 2

3 conditions contrôlées. Pour différencier la phytodisponibilité du Phosphore du déchet de celle du sol récepteur, il est nécessaire de marquer le phosphore du sol par des ions phosphate radioactifs. L analyse des quantités prélevées de phosphore radioactif et non radioactif permet de connaitre l origine exacte et le prélèvement de phosphore de chacune des deux sources, sol ou déchets (Fardeau et Stengel, 1998 ) et d analyser l interaction existant entre les deux sources en comparant le prélèvement de phosphore et le prélèvement en l absence et en présence du déchet. Un traitement témoin sans apport est donc inclus dans le dispositif. La forme de référence est également introduite dans le dispositif afin de déterminer la valeur fertilisante des produits. Contribution du P du produit organique au prélèvement total de phosphore par la plante (utilisation de l isotope 32P) P issu du produit org. Pdff = x 100 P total prélevé Valeur fertilisante phosphatée (ou coefficient d équivalence) Pdff produit org. VFP = 100 Pdff engrais de référence V - Tables de valeur fertilisantes phosphatées obtenues sur certains produits et déchets organiques Produits traitements VFP(%) Phosphate minéral soluble dans l eau 100 Boues de STEP biologique (18) 92 ± 16 physico-chimique (6) 88 ± 5 digestion(16) 71 ± 20 compostage (5) 73 ± 18 O.M. grises compostage (2) 84 Biodéchets compostage 54 Fumiers bovins (4) 76 ± 8 Litières porcs (5) sur paille ou copeaux 99 ± 8 Lisiers porcs refus de tamisage (2) 86 ± 2 boues (2) 97 ± 5 Déjections volailles (2) 87 ± 15 Valeur Fertilisante Phosphatée à court terme (M Linères, C Morel, P Castillon ) 3

4 Coefficient d équivalence Type de produit P K Lisiers et fumiers de porcins 0,95 1 Fumiers ou fientes de volailles 0,85 1 Fumiers de bovins 0,80 1 Composts de fumiers de bovins 0,70 1 Boues de STEP biologiques 0,95 1 Boues de STEP physico chimiques (CaO, sels 0,90 1 Fe ) Compost de boues de STEP et déchets verts 0,70 1 Compost de déchets verts 0,55 1 Valeur fertilisante P et K à court terme des PRO Arvalis Pierre Castillon 2010 VI Notion de valeur fertilisante du phosphore VFP : ses limites Peu d études ont actuellement été conduites sur cette notion de valeur fertilisante ou de coefficient d équivalence. Les publications les plus récentes présentées ci dessus datent de Peu de travaux au niveau européen ou international sont disponibles. Les nouveaux coefficients publiés ci-dessus sont donc à consolider par des essais complémentaires. Les coefficients obtenus sont des coefficients moyens, assortis d une grande variabilité par type de produit. Les effets court terme obtenus par ce coefficient d équivalence VFP sont donc à interpréter en tendance. A noter également que la cinétique de mobilité du phosphore lors de l apport de l intrant n est pas caractérisée alors qu'elle impacte les «effets starters». VII Valeur fertilisante phosphatée à long terme estimée par des essais au champ de longue durée. Les essais au champ conduits sur du long terme permettent d observer l évolution différenciée de la phytodisponibilité du phosphore dans les sols recevant différents types d apports (engrais minéraux, divers types de déchets et produits organiques. L objet des ces essais est de comparer les variations à long terme de la solubilité et de la mobilité des ions phosphate en fonction des différentes formes et doses d apport. Mode expérimental :: Essais pluriannuels : 3 ans minimum 1 traitement sol témoin non fertilisé (obj. Bilan négatif) 1 traitement de référence engrais soluble 1 ou plusieurs trait. du produit organique : doses d apport 4

5 Plusieurs mesures de la disponibilité de P dans le sol : dates x doses Etablissement du bilan cultural : Quantités cumulées de P apporté Quantités cumulées de P exporté Bilan de P et la variation de stock de P dans la couche 0-20 cm de l essai Qualiagro Feucherolles (78) stock P Olsen kg P 2 O 5 ha fumier de bovins Compost de déchets verts + boue 0-50 témoin Compost de biodéchets Bilan de phosphore (kg P 2 O5 ha -1 ) A même bilan, la biodisponibilité du P des PRO est équivalente à celle de l engrais minéral de référence. Quelque soit le produit utilisé (PRO ou minéral), le même bilan de P (apport exportation) entraine la même variation de P Olsen Par exemple, pour un bilan positif de 200 kg P2O5 /ha (apport supérieur de 200 kg aux exportations), on obtiendra une augmentation du stock en P olsen du sol de 20 kg/ha, quelque soit la source de P (fumier, compost biodéchets ou compost DV + boues). De plus, la relation entre variation du bilan P et variation du stock de P Olsen est la même, que la source de P soit organique ou minérale Donc 1 kg P des PRO = 1 kg P engrais sur le long terme VIII recherche d une méthode de mesure de la mobilité du P des produits et déchets organiques dans un système simplifié au laboratoire Objectif : Etablir une corrélation entre la contribution du P d un produit à l alimentation de la plante (Pdff) et l augmentation de la disponibilité de P après l apport d un produit organique dans le même sol Méthode : Apport de 50 mg P par kg sol sous forme de produit organique ou de TSP Incubations de 28 jours en conditions standard 5

6 En fin d incubation, mesure des quantités d ions phosphate solubles et isotopiquement échangeables dans le sol et les mélanges (sol + produit) et (sol + TSP) Valeur relative en % A comparer aux VFP des mêmes types de produit TSP DVB2 DVB1 FU1 FU2 OMG2 OMG1 BIOW1 BIOW2 la valeur relative de mobilité du phosphore mesurée en conditions simplifiées de laboratoire est bien corrélée sur certains produits à la valeur fertilisante phosphatée. Par contre, sur certains produits les écarts sont significatifs. Il n'existe pas actuellement de méthode de laboratoire simplifiée sans plante permettant d'établir une prédiction de la valeur fertilisante phosphatée des produits organiques et affranchissant les laboratoires de l'usage du P isotopique. IX conclusion la biodisponibilité à court terme du phosphore des produits et déchets organiques Des références nouvelles sont disponibles, surtout dans le domaine des déchets. La biodisponibilité du P de nombreux produits résiduaires organiques est proche de celle du P des engrais minéraux solubles dans l eau. La valeur fertilisante, ou coefficient d équivalence, du phosphore des PRO varie de 0.5 à 1 selon la nature des produits. Certains traitements (compostage, digestion) diminuent la biodisponibilité du P. La biodisponibilité à moyen et long terme du phosphore des produits et déchets organiques Après un an de présence dans les sols l effet du P des PRO sur la disponibilité du P dans le sol est le même que celui du P apporté par des engrais minéraux solubles dans l eau 6