FRAISES EN JARDINS SUSPENDUS 2015 Suivi des bassins de traitement des effluents Responsable de l essai : Annie Gény I CONTEXTE Les cultures hors sol (fraises, framboises, tomates ) sont drainées avec des solutions nutritives. Ces solutions nutritives ne sont pas utilisées à 100% par les plantes. Des effluents issus du drainage sont alors produits. Le plus communément, le taux de drainage est d environ 20 %, c'est-à-dire que pour un volume irrigué de 1 000 m 3, 200 m 3 seront récupérés en sortie. Divers essais menés depuis 2010, à LCA à Tour en Sologne, ont montré qu il est tout à fait possible de réduire ce taux de drainage à 10% des volumes apportés que ce soit sur culture de printemps ou remontants (été-automne) sans nuire au rendement ou à la qualité des fruits. Au niveau de l Organisation Professionnelle locale «Cadran de Sologne», les équilibres des solutions d apport sont basés sur 8 à 10 meq/l de NO3 voire 7 meq sur production remontante. Le travail mis en place à LCA durant 4 années consécutives, sur la réduction de la charge en éléments des solutions trouve donc une application directe chez les producteurs. Par ailleurs depuis 2009, à la Station, l eau de pluie sert de base d arrosage dans la limite de sa disponibilité. Un bassin de récupération d une capacité de 2 000 m 3 est en place. Ce stockage permet de couvrir nos besoins de printemps-automne et en partie ceux d été selon la climatologie. L utilisation de l eau de forage se limite donc aux périodes d assèchement du bassin. Sur notre site, l économie d eau, bien que directement dépendante de la pluviométrie, peut être évaluée à 50-60 % des besoins pour un cycle complet de culture (mars-octobre). A ce jour, un producteur spécialisé dans la culture hors sol pratique la récupération et l utilisation d eau de pluie. D autres producteurs y réfléchissent. L eau de pluie grâce à sa pureté et à l absence de silicium, permet de réduire significativement le phénomène d albinisme (pointes blanches). Des variétés, notamment Cléry très présente dans le sud ouest, sont fortement sujettes sous nos climats et donc exclues de notre panel variétal. En aval de tout ce travail, et indépendamment de la qualité et composition des solutions fertilisantes, reste cependant encore posée une question majeure. Que faire des solutions de drainage des serres hors sol? La Station, en collaboration avec la Chambre d Agriculture de Loir-et-Cher a réfléchi, puis proposé diverses pistes aux producteurs, l épandage des effluents; les taillis de saule à très courte rotation (TTCR). Suite à une réflexion menée avec les producteurs, deux propositions ont été retenues: les bassins filtrants végétalisés et le recyclage d une culture de fraises sur une autre, première année de mise en place à la Station 2013. Pour ce faire, LCA a d ailleurs dû réinvestir dans une station de fertilisation plus performante et plus adaptée à ses recherches. «Bassins de traitements des effluents- Suivi 2015» Page 1 sur 1
SUIVI DES BASSINS DE TRAITEMENT DES EFFLUENTS I OBJECTIFS Grâce à la mise en place de deux bassins filtrants, réduire le taux de nitrates et de phosphate rejetés dans les eaux pluviales. Evaluer et optimiser le rendement épuratoire des deux bassins d épuration. II MATERIEL ET METHODE Bassins de dénitrification : Le premier bassin est un filtre horizontal planté de scirpes. Les mécanismes épuratoires sont à la fois physiques et biologiques avec les micro-organismes fixés sur le matériau et le rhizome des plantes. Le milieu est saturé en eau et l alimentation est continue. Le milieu présente donc des zones anaérobies (anoxique) favorables au traitement de l eau par dénitrification grâce à une source carbonée. Les nitrates sont transformés sous l action des bactéries, en azote gazeux. L apport en carbone est effectué par une pompe doseuse, envoyant de l acide acétique diluée à 10%. Filtre avec Déphorite R La Déphorite R est le nom commercial pour désigner un matériau réactif à base de laitier produit dans les fours électriques des aciéries au cours de la fusion des ferrailles. Le matériau est saturé en eau, privilégiant les temps de contacts longs favorables à l adsorption et à la précipitation du phosphore. Les différentes étapes/suivi: - Terrassement et mise en place des bassins, décembre 2012. - Plantation des scirpes, mise en service des bassins, avril 2013. - De mai à octobre. Evaluation mensuelle du rendement épuratoire de chaque bassin par analyse chimique des solutions à l entrée et la sortie des bassins. Prélèvement d 1.5 litres d effluents. Mesure - du ph, de la conductivité (Ec en ms), - des différents éléments fertilisants : azote nitrique (en mg/l), phosphate, sulfates, azote ammoniacal, potassium, magnésium et calcium, - de la DCO (mg 0 2 /l) Réglage du taux d injection d acide acétique en fonction des mesures et du niveau d implantation des végétaux selon les consignes de la Société Jean Voisin SAS. Objectifs témoignant d un fonctionnement optimal du système: ph>6 à la sortie de bassin DCO (Demande Chimique en Oxygène) comprise entre 30 et 150 mg/l. Teneurs en NO3 < à celle mesurée en sortie de serre. Entretien régulier du filtre planté par désherbage notamment au niveau des scirpes. Faucardage des scirpes en décembre 2014. «Bassins de traitements des effluents- Suivi 2015» Page 2 sur 2
III RESULTATS/DISCUSSION 1- Suivi de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) et ph. Dates Juillet 13 Août 13 Depuis Septembre 13 Quantité d acide acétique injectée à chaque alimentation des bassins en effluents. 490 ml 490 ml 800 ml La DCO reste en dessous de 150 mg d O² /l (valeur maximale tolérée). Il n y a pas d augmentation de la DCO en sortie sauf en août 2015. Des réglages de l apport d acide doivent être réguliers. Le ph mesuré en sortie de bassin est supérieur à 6 tout au long du suivi et correspond donc au ph souhaité. Ces deux graphiques témoignent donc d un bon fonctionnement des bassins à partir du mois de septembre 2013. A cette date, les scirpes présentaient un bon développement végétatif. «Bassins de traitements des effluents- Suivi 2015» Page 3 sur 3
2- Suivi de la conductivité La conductivité des effluents, est inférieure en sortie de bassins qu à l entrée. Des éléments sont donc dégradés. 3- Suivi des nitrates Depuis 3 ans, la teneur en nitrates dans les effluents diminue après passage dans les bassins. Le processus de dénitrification est bien enclenché. Le taux de N-NO3 est proche de 0 mg/litre en sortie de bassins depuis octobre 2013. Après une année de fonctionnement, le rendement épuratoire du bassin végétalisé a été maximal sur toute l année 2014 et à partir de l automne 2015 suite à de nouveaux réglages dans l injection d acide acétique. Rendement épuratoire moyen En N NO3 2013 2014 2015 52 % 100 % 68 % «Bassins de traitements des effluents- Suivi 2015» Page 4 sur 4
4- Suivi des phosphates Concernant le phosphore, dès la mise en œuvre des bassins à Déphorite, on signale un très bon rendement épuratoire (supérieur à 96%) Le phénomène d adsortion de cet élément est donc immédiat. Il semble que ce bassin ait perdu en efficience en 2014. Le rendement épuratoire est passé de 100 % dès juillet 2014 à 57 % en septembre 2014. Ce taux d épuration s est stabilisé durant l année 2015. Rendement épuratoire moyen En H2PO4 2013 2014 2015 97 % 72 % 62 % 5- Suivi des autres éléments nutritifs. Les teneurs en N-NH4 et potasse semblent peu différentes à l entrée et à la sortie de bassins. Aucune dégradation du N-NH4 et de la potasse n est constatée. «Bassins de traitements des effluents- Suivi 2015» Page 5 sur 5
Les graphiques ci-dessus témoignent d une baisse de la teneur entre l entrée et la sortie des bassins pour les sulfates. Les teneurs en magnésium et calcium restent stables en l entrée et la sortie des bassins en 2013. En 2014 et 2015, les taux de magnésium et de calcium dans les effluents baissent après passage dans les bassins. IV CONCLUSION A l issue de ces trois années de fonctionnement, le bassin végétalisé dénitrifiant apporte entière satisfaction. Le traitement des nitrates est maximal, la dénitrification est totale. Il aura donc fallu une année pour que ce système soit fonctionnel. Un suivi régulier du taux d épuration est indispensable, un ajustement de l injection d acide a été nécessaire en août 2015. Le bassin à base de Déphorit a eu dès sa mise en place, une efficacité remarquable. En 2013, la totalité des phosphates H 2 PO 4 est adsorbée par la Déphorite. Il semblerait que les matériaux se chargent et que l efficience de ce bassin se stabilise depuis 2014. «Bassins de traitements des effluents- Suivi 2015» Page 6 sur 6