Substrats de culture et économie circulaire Philippe Morel INRA IRHS 42 rue Georges Morel 49071 Angers 1
Les cultures sur substrat Définition Culture dont le système racinaire n est pas en contact direct avec le sol naturel est confiné dans un espace limité Conséquences: Faible inertie thermique, hydrique et minérale Rôle du substrat: ancrage des racines réserve minérale et hydrique + ou - grande oxygénation des racines 2
Les cultures sur substrat Cultures en pot Cultures en conteneur Plantations urbaines Cultures maraîchères et florales 3
Propriétés essentielles des substrats de culture Pathogènes ph, salinité Cinétique de N Propriétés chimiques Eléments minéraux (totaux, solubles, biodisponibles) Minéralisation C E.T.M. Pesticides Innocuité Matériau Biostabilité C/N Polluants organiques Propriétés physiques Composition de la M.O. Porosité Mouillabilité Aération Rétention en eau 4
Substrats et contraintes environnementales 5
De nouvelles demandes sociétales L émergence d une conscience écologique Une volonté de préservation des milieux naturels et des ressources Une réglementation européenne et nationale de plus en plus stricte et contraignante Les conséquences politiques Des mesures destinées à protéger les milieux d intérêt écologique, notamment les milieux humides, et la ressource en eau (la loi sur l eau de 1992, la loi SRU de 2000, les «Grenelle de l environnement I et II» de 2007 et 2010, ) Des mesures destinées à limiter et à mieux gérer la production de déchets (lois de 1975, 1992 et 1995 et le Grenelle II) 6
Les conséquences pour les substrats de culture Restriction d exploitation des tourbières en Europe Réduction des sources d approvisionnement locales Limitation de l emploi des tourbes dans la fabrication de substrats Assimilation des déchets agricoles (donc des substrats usagés) aux déchets industriels banals (D.I.B.) dont l élimination incombe au producteur Que faire des substrats usagés (en particulier la laine de roche)? En contre partie, possibilité d utiliser des matériaux issus du recyclage de certains déchets dans la fabrication de substrats de substitution 7
Les matériaux de substitution Objectif: Remplacer en tout ou partie les deux substrats «leader»: La tourbe pour les cultures en pot La laine de roche pour les cultures hors sol maraichères et florales A quelles conditions? Respect des exigences sanitaires Respect des exigences agronomiques Application de traitements d hygiénisation si nécessaire (compostage, ) Calibration et homogénéisation Cout acceptable Utilisation en mélange Pour concilier les propriétés physico-chimiques des différents matériaux Pour réduire les défauts de certains matériaux 8
Les matériaux de substitution Quelques exemples issus de travaux de recherche 9
Les matériaux de substitution Les écorces de résineux compostées Masse volumique moyenne (200 à 400 kg/m 3 ) Porosité élevée( 90%) Disponibilité en eau faible (10 à 20%) Biostabilité élevée Salinité moyenne ph 6,5 10
Les matériaux de substitution Les fibres de bois Origine: plaquettes défibrées (bi-vis ou disque), issues de différents résineux Masse volumique faible (50 à 150 kg/m 3 ) Forte porosité ( 95%), grossière Disponibilité en eau faible à moyenne (15 à 20%) Biostabilité variable selon le mode de défibrage Faible salinité ph 5 à 6 11
Photo F. Barraud Les matériaux de substitution Les fibres de noix de coco Masse volumique faible (40 à 90 kg/m 3 ) Porosité élevée ( 95 %) Disponibilité en eau très dépendante de la granulométrie (10 à 30%) Biostabilité élevée Salinité faible (après lavage) ph 5 à 6,5 12
Les matériaux de substitution Les composts verts Utilisés peu évolués, toujours en mélange (10 à 20 %) Masse volumique moyenne de 250 à 300 kg/m 3 Porosité élevée (85 à 90%) Disponibilité en eau faible à moyenne (12 à 20%) Biostabilité moyenne Salinité forte ph élevé (souvent > 8) Forte variabilité selon la période de l année, les plates-formes, 13
Le cas particulier du milieu urbain Le contexte: La raréfaction des surfaces disponibles pour le végétal La quasi-absence de sol naturel Plusieurs problématiques très différentes: Cultures sous serre sur toiture (hydroponique, aéroponique, ) Cultures en sol plus ou moins modifié (plantation d arbres en fosse ou tranchée, jardins familiaux et partagés,..) Cultures en bacs, pots, 2007/Roofscapes/G Morel Cultures de faible épaisseur sur dalle Cultures verticales (murs, gabions routiers, ) Cultures en milieu clos artificialisé, hydroponique 14
Le cas particulier du milieu urbain Des solutions sur mesure en plein développement Des formulations adaptées aux contraintes spécifiques de chaque usage (épaisseur, charge, facilité de mise en œuvre, risques sanitaires, ) Utilisation de matériaux recyclés issus de la ville Le programme Montrer la possibilité d utiliser des déchets d origine urbaine en mélange pour construire des sols et des substrats fertiles Développer un modèle de prédiction de la fertilité de ces mélanges Créer un outil d aide à la décision pour le choix des matériaux 15
Le cas particulier du milieu urbain Le programme 6 déchets «minéraux» 5 déchets «organiques» ballasts béton sous produit papetier déchets verts Un ouvrage de synthèse briques déchets bâtiment déchets de rue compost terre excavée basique terre excavée acide Boues de STEP Editions Le Moniteur Nov 2016 16
Conclusion Le monde des substrats a beaucoup évolué Remise en cause des matériaux de référence Tourbes blonde et brune pour les cultures en pot Laines minérales pour les cultures hors sol Recherche de matériaux de substitution Aux propriétés physico-chimiques complémentaires (matériaux fibreux vs granulaires) Matériaux peu couteux, d origine locale (peu de transport), à faible impact environnemental Diversité de déchets à valoriser D origine urbaine: déchets verts, boues, matériaux de déconstruction, D origine agricole et agro-industrielle: déchets de cultures, de l industrie du bois, Face à ces enjeux, une nécessité Vérifier la disponibilité, le cout et l impact environnemental de tout nouveau matériau Vérifier ses qualités sanitaire et agronomique Mettre au point les méthodes et outils nécessaires à ces contrôles 17
2015/Astredhor/G Morel 18