Production de compost et usage dans les systèmes agricoles durables

Center for
Environmental
Farming Systems
Notes prises sur le terrain à l’intention des agriculteurs
Production de compost et usage dans
les systèmes agricoles durables
Partout en Caroline du Nord et dans le reste du sud-est des
États-Unis, les petits producteurs ont recours au compostage
dans leurs systèmes de production – que ce soit dans les
exploitations biologiques à petite échelle (agriculture soutenue
par la communauté – ASC) et les jardins maraîchers qui
fournissent aux citadins de l’État des produits frais et cultivés
de façon durable ou les exploitations plus importantes dans
lesquelles on cultive des tomates ou des fraises à des fins de
transformation ou de vente en gros. Les producteurs de la
région, tout comme leurs homologues de l’ensemble de la
planète, appliquent des déchets organiques décomposés afin de
maintenir la fertilité des sols, d’obtenir un bon rendement et
d’améliorer la qualité globale des sols. La croissance de
l’industrie de la production biologique observée au cours des
dix dernières années, de même que le fait que l’on a admis de
No 3
façon générale qu’il fallait employer des pratiques qui
régénèrent les ressources agricoles ont poussé les producteurs à
chercher des solutions de rechange aux méthodes
conventionnelles concernant la fertilité des sols. Résultat : les
producteurs et les chercheurs ont modifié et amélioré le
compostage à toutes les échelles – des petites piles pour les
jardins aux andains industriels servant à la gestion des déchets
municipaux et agricoles.
Processus
En bref, la dégradation de la matière organique (aussi appelée
matière première) durant le compostage dépend de plusieurs
facteurs interreliés, notamment l’humidité, les populations
microbiennes, l’oxygène (O2) et le ratio carbone:azote (C:N).
Les bactéries vivant dans la matière première consomment le C
facilement digérable sous forme de glucides, de sucres et de
protéines (Figure 1). À mesure que cette nourriture est
métabolisée, la température dans la pile de compost augmente
et du dioxyde de carbone (CO2) est libéré. La chaleur attire
ensuite les bactéries thermophiles (qui aiment la chaleur), dont
les populations s’établissent rapidement et consomment le reste
du C dégradable. Pendant ce temps, la pile se « dépose » et
rapetisse. Lorsque les microbes n’ont plus de C facilement
digérable, la température dans la pile chute. Cela créé des
conditions propices à la colonisation par les champignons,
lesquels consomment lentement la majeure partie des formes
restantes de C qui se dégradent plus lentement (lignine et
cellulose). L’humus friable et terreux qui en résulte est
beaucoup plus stable que le fumier, ce qui signifie que ses
nutriments sont moins susceptibles de se déplacer par lessivage
ou de se volatiliser. À mesure que le compost vieillit, le N
organique se transforme en N minéral, soit en ammonium et en
nitrate, la forme la mieux absorbée par les végétaux.
Comparativement à la mise en tas traditionnelle de fumier
ou de déchets de ferme, le compostage s’entend de la gestion
active de déchets organiques visant à fournir les meilleures
conditions possible dans la pile, à produire une décomposition
rapide et à réduire au minimum la perte de nutriments. Pourvu
que les producteurs agricoles et les propriétaires de pépinières
veillent à ce que les micro-organismes aient suffisamment
d’eau et d’oxygène et assurent un ratio C:N adéquat, les
déchets organiques peuvent s’avérer des agents d’amendement
fort utiles.
Figure 1. Compostage
Chaleur
O2
CO2
H2O
Matière organique
(MO), y compris le
carbone, l’azote et
les protéines
Minéraux (N et
autres nutriments)
MO,
minéraux et
microorganismes
TÔT
Micro-organismes
H2O
Glucides
Sucres
Protéines
Gras
Hémicellulose
Lignine
TARD
Matière première
Compostage
Plus d’humus
Moins de
volume, de
H2O, de
carbone et de
protéines
Produit fini
Fabrication du compost
Régler le ratio carbone:azote (C:N). Le rapport C:N doit se
situer entre 20 et 30. Les matières premières à forte teneur en
C, telles que les déchets de jardin, les copeaux de bois, la paille
et les tiges sèches doivent être mélangées à des matières à forte
teneur en N, telles que le fumier, l’herbe fraîchement coupée,
les résidus végétaux et les déchets de cuisine. Si le ratio C:N
est trop élevé, la pile de compost ne se réchauffera pas et se
dégradera très lentement. Par contre, si le ratio est trop faible,
de l’azote précieux sera perdu sous forme d’ammoniac. Pour
que le compost puisse être utilisé dans des champs certifiés
2
biologiques, il doit présenter un ratio C:N initial se situant
entre 40:1 et 25:1.
Pour connaître le ratio C:N de la matière première, une
analyse chimique des déchets doit être menée. Cette analyse
peut être effectuée au laboratoire de la division de l’agronomie
du N.C. Department of Agriculture and Consumer Services
(NCDA & CS), moyennant un léger tarif. On peut également se
servir des ratios fournis au tableau 1 pour avoir une idée du
type de mélange nécessaire.
Tableau 1. Ratio C:N de diverses matières premières
Matière
Plage de ratios C:N
Lisier de porc
De 8 à 20
Déchets de légumes
De 10 à 20
Herbe
De 12 à 25
Litière de volaille
De 5 à 20
Fumier de vache
De 20 à 25
Fumier de cheval
De 20 à 30
Paille
De 40 à 100
Feuilles sèches
De 30 à 80
Tiges de maïs
De 60 à 70
Journaux
De 400 à 800
Copeaux de bois
De 100 à 500
3
Pour calculer le ratio C:N de plus d’une matière première,
utiliser l’équation suivante :
(ratio C:N de la matière première 1 x % dans le mélange
total) +
(ratio C:N de la matière première 2 x % dans le mélange
total)
= ratio C:N du mélange
À titre d’exemple, le ratio C:N d’une pile composée de 50 %
de fumier de vache et de 50 % de paille est calculé ainsi :
(20 x 50 %) + (40 x 50 %)
Le ratio C:N du mélange de compost est donc de 30.
Afin d’accélérer le compostage, déchiqueter ou couper en
morceaux les matières à forte teneur en C (p. ex., déchets de
jardin, paille, résidus de culture, journaux) avant de les ajouter
à la pile de compost. En coupant la matière en morceaux, on en
augmente la surface et, donc, le nombre de sites sur lesquels
les microbes peuvent agir.
Maintenir une humidité adéquate. Pour maintenir des
conditions optimales de compostage pour les microbes
travaillants, veiller à ce que l’humidité soit adéquate – entre 40
et 50 % du poids total. La façon la plus simple d’estimer
l’humidité consiste à utiliser le « test de compression ». Ce test
consiste à prendre une poignée de compost et la comprimer
dans la main. Si des gouttelettes d’eau tombent et que le
compost garde la forme d’une balle après que l’on relâche la
main, l’humidité est adéquate. Si l’eau s’écoule abondamment,
cela signifie que le compost a une teneur en eau trop élevée et
qu’il doit être séché pendant quelques jours. Par contre, si le
compost est friable, sec et se défait après que l’on relâche la
main, cela signifie qu’il est trop sec et qu’il a besoin d’eau. De
nombreuses matières premières humides telles que le fumier de
cochon ou de bovin laitier n’ont pas besoin d’eau additionnelle
au départ, mais peuvent en avoir besoin à mesure que l’eau
s’évapore et se détache de la pile par lessivage.
Aérer pour fournir de l’oxygène et de la chaleur. Si on ne
brasse pas une pile de matière organique, elle finira par se
décomposer. Toutefois, cela peut prendre plus d’un an et,
pendant ce temps, des nutriments forts utiles se seront
lentement détachés par lessivage. En brassant régulièrement les
piles de compost, on les aère, ce qui fournit aux bactéries
aérobies l’oxygène dont elles ont besoin pour effectuer leur
travail. Si la pile n’est pas aérée, elle peut dégager des odeurs à
mesure que les micro-organismes anaérobies s’activent et
libèrent du méthane et du sulfure d’hydrogène. Si la pile sent
les œufs pourris, cela signifie qu’elle est devenue anaérobie et
qu’elle doit être brassée immédiatement. Si la pile est chaude
mais trop humide, l’azote est perdu sous forme d’ammoniac.
Si, en labourant la pile, une odeur d’ammoniac est sentie,
ajouter de la matière à forte teneur en carbone (ratio C:N élevé)
afin de « piéger » une partie de l’azote (Tableau 2).
La température de la pile de compost doit dépasser les
57 °C dans les trois à cinq premiers jours. Lorsqu’elle atteint
son maximum et commence à diminuer, il faut aérer la pile. La
température grimpera de nouveau. Cette période de chauffage
et d’aération dure entre deux et trois semaines. Il faut maintenir
cette chaleur afin de tuer les agents pathogènes et les semences
de mauvaises herbes pouvant s’introduire dans les sols à partir
de la matière première.
4
Tableau 2. Anomalies liées à la température
Problème
Solution
La pile ne se réchauffe pas.
Si la pile est sèche, ajouter de
l’eau; si la pile est humide,
ajouter de l’azote.
La pile est chaude seulement La pile est trop petite; ajouter
en son centre.
de la matière première, aérer.
La pile se décompose, mais
Ajouter de l’azote.
n’est pas chaude.
La pile dégage une odeur de
Aérer.
pourriture.
La pile dégage une odeur
Aérer, ajouter du carbone.
d’ammoniac.
Nous recommandons aux producteurs biologiques de
consulter les National Organic Standards (normes nationales
sur la culture biologique), lesquelles indiquent quelles matières
premières peuvent servir de compost, de même que la
température des piles et la fréquence d’aération recommandées.
À titre d’exemple, les andains (longues piles de compost)
doivent conserver une température de 55 à 77 °C pendant
quinze jours et être brassés au moins cinq fois. Pour de
l’information détaillée, consulter le site Web du National
Organic Program :
http://www.ams.usda.gov/nop/NOP/standards.html.
Assurer la qualité du compost
Voilà sans doute la difficulté principale en ce qui concerne
l’intégration du compostage dans les systèmes de production
agricole. Puisqu’il existe très peu de normes, la qualité du
compost sur le marché varie considérablement. Les composts
sont composés de diverses matières premières, c’est pourquoi
ils varient quant à leur composition chimique et physique. Il est
important de savoir sur quoi il faut se pencher lorsque l’on
cherche un compost à des fins d’utilisation dans son
exploitation. L’origine des matières premières utilisées dans le
compost doit être connue. Bon nombre de matières de compost
couramment utilisées (p. ex., gyproc et autres matériaux de
construction) sont interdites en vertu des National Organic
Standards et peuvent nuire aux sols.
En général, un compost mature de haute qualité est foncé,
friable et dégage une odeur de terre. Il ne contient aucun gros
fragment de matière à forte teneur en carbone, comme des
bâtons ou des mottes. Il n’est plus chaud, parce que le
compostage est terminé. Les acides organiques dans le compost
« chaud » peuvent « brûler » les cultures. Le ratio C:N doit être
inférieur à 25 et les niveaux de nitrate doivent être supérieurs
aux niveaux d’ammonium (pour le vérifier, il faut qu’une
analyse chimique soit effectuée). Les niveaux élevés
d’ammonium indiquent que le compost n’est pas mature et
qu’il peut être toxique pour les végétaux. Un compost stable et
mature est neutre (pH de près de 7,0). Le ratio C:N d’un
compost mature est de 8:14 environ.
Utilisation du compost
Bien que le compost soit une source d’importants nutriments, il
se peut qu’il ne fournisse pas tous les nutriments dont la culture
a besoin. En moyenne, le compost contient entre 0,5 et 2 %
d’azote. Si le ratio C:N est inférieur à 15, seulement un quart
ou la moitié de l’azote organique peut être transformé en azote
minéral au cours de la saison de végétation. Avec une
application d’une tonne de compost par acre (40,47 ares), il se
peut qu’on ne fournisse qu’entre 1 et 9 kg d’azote
(approximation) par acre au cours de la première année. La
5
vitesse de libération des nutriments dépend de plusieurs
facteurs : le type de sol, le ratio C:N, l’homogénéité du
compost et la méthode d’application. Le compost libère les
nutriments plus rapidement lorsqu’il est incorporé au sol que
lorsqu’on l’applique sous forme de paillis. Un ratio C:N élevé
(supérieur à 20) ou un compost hétérogène contenant des
fragments de matière à forte teneur en carbone peuvent
immobiliser ou « retenir » l’azote, ce qui réduit la quantité
disponible de ce nutriment pour la culture. La disponibilité du
phosphore (P) et du potassium (K) est plus élevée (près de
80 %).
Déterminer la dose d’application. Il faut examiner les
résultats de l’analyse du compost pour connaître le ratio C:N et
la teneur en nutriments. Si le ratio se situe entre 10 et 15 et on
entend incorporer le compost au sol, il faut présumer que 25 %
de l’azote total sera disponible. D’abord, calculer l’azote total
du compost sur la base du poids humide :
N total x % matière sèche (MS)
Exemple :
18 785 ppm (N total sec) x 54 % MS
= 10 144 ppm (N total humide)
Convertir en kilogrammes de N par tonne de compost;
multiplier par 0,00089 :
10 144 ppm x 0,00089 = 9 kg par tonne
Multiplier par le coefficient de disponibilité`
9 kilogrammes par tonne x 25 % = 2,25 kilogrammes par tonne
Si, après analyse du sol, on recommande une application de
63 kilogrammes par acre pour une culture de maïs, diviser par
le N disponible :
63/2,25 = 28 tonnes de compost par acre
Bien qu’elle permette de satisfaire aux besoins en azote
d’une culture de maïs, l’application de 28 tonnes de compost
peut ne pas être rentable; cela dépend de la grandeur du champ.
Dans les systèmes durables de production agricole, les
producteurs tentent d’enrichir le sol au fil du temps au moyen
d’applications moins fortes (de 5 à 10 tonnes par acre), ce qui
améliore la structure et la capacité de rétention des nutriments
des sols et fournit une libération lente et à long terme de
nutriments à partir de leur forme organique. Pour répondre aux
besoins en nutriments de leurs cultures, bon nombre de
producteurs de la Caroline du Nord ont recours à des cultures
qui fixent l’azote, telles le trèfle, la vesce et le soja, ou à des
agents d’amendement biologiques comme la farine de soja, la
farine de plumes et les émulsions de poisson pour fertiliser les
cultures.
Le compost libère les nutriments lentement. Une seule
application peut avoir un effet résiduel, entraînant la libération
de nutriments pendant un ou deux ans de plus. Le transport et
l’application de compost peuvent être coûteux et le fait
d’effectuer une application à des intervalles de quelques années
plutôt que chaque année peut être plus rentable.
Le compost accroît la matière humique dans les sols.
Plutôt que de voir le compost comme un engrais, il faut le
considérer comme un conditionnant pouvant améliorer les
propriétés physiques, chimiques et microbiennes des sols. Les
substances humiques présentes dans le compost, lesquelles
6
donnent à celui-ci sa texture friable, agissent comme une sorte
de colle qui lie les particules du sol aux particules organiques.
Résultat : les « grumeaux » de sol, que l’on appelle agrégats,
sont plus résistants à l’érosion.
L’accroissement de l’agrégation des sols augmente
également la porosité des sols, ce qui signifie qu’il y a plus
d’espace ou de pores entre les particules du sol. Cela favorise
l’infiltration de l’eau et le maintien de l’humidité et réduit les
risques de ruissellement de surface érosif. L’augmentation de
la porosité permet également aux racines d’atteindre de plus
grandes profondeurs, ce qui rend les végétaux plus forts et plus
en santé. Cela favorise également l’aération des sols, ce qui
fournit de l’oxygène aux racines végétales et aux microbes des
sols.
Le compost peut accroître la diversité microbienne dans
les sols. Les microbes transforment les nutriments organiques
en formes pouvant être absorbées par les végétaux et peuvent
nuire aux agents pathogènes terricoles. Les champignons et les
rhizobactéries constituent, à plusieurs égards, des agents de
lutte biologique efficaces. Ils peuvent supplanter les agents
pathogènes qui s’attaquent aux végétaux en accaparant les
ressources et favoriser la croissance des végétaux ou accroître
leur résistance aux maladies. Certains microbes présents dans
le compost possèdent des propriétés antibiotiques pouvant
détruire les microbes nuisibles des sols. L’augmentation de la
matière organique attire également les gros organismes des
sols, tels que les vers de terre, lesquels aident dans la
dégradation des résidus de culture, la libération de nutriments
et l’infiltration.
Figure 2. Application de compost avant la plantation de blé
en hiver (CEFS)
aliments pour animaux, notamment ceux pour la volaille, mais,
à forte concentration, peuvent être toxiques pour les cultures et
les humains. Certains producteurs ont soulevé des inquiétudes
concernant l’introduction d’antibiotiques dans leurs systèmes
résultant de l’application de compost et de fumier.
Combinaison compost-cultures de couverture : le
meilleur de deux mondes?
La matière organique présente dans le compost augmente
la capacité d’échange cationique (CEC) des sols. Il s’agit de
la capacité d’un sol de retenir les nutriments, leur permettant de
devenir disponibles pour l’absorption par les végétaux et les
empêchant de se détacher par lessivage. En outre,
l’augmentation de la matière organique résultant de
nombreuses applications de compost peut élever le pH des sols
acides.
Le compost à base de fumier peut contenir des métaux à
l’état de traces. Si ce type de compost est utilisé, surveiller les
résultats des analyses annuelles du sol afin de vérifier s’il y a
augmentation du taux de cuivre ou de zinc. Les métaux à l’état
de traces peuvent s’accumuler au bout de plusieurs années
d’application de compost ou de fumier. Ces métaux sont
utilisés comme médicaments et agents de conservation dans les
7
Dans la majorité des systèmes de production durables, on a
recours aux cultures de couverture pour accroître la fertilité,
pour lutter contre les mauvaises herbes et l’érosion et pour
maintenir la santé des sols. Même si le compost peut ne
contenir que la moitié de l’azote présent dans une culture de
couverture de trèfle incarnat, par exemple, il peut fournir au sol
de l’humus plus rapidement qu’une culture de couverture. On
voulait, au Center for Environmental Farming Systems
(CEFS), examiner ce qui survenait dans les systèmes qui
combinaient le compost aux cultures de couverture. Obtient-on
le meilleur de deux mondes, soit une fertilité élevée grâce à une
légumineuse (p. ex., trèfle) qui fixe l’azote et les avantages du
compost? Obtient-on une libération de nutriments plus durable,
avec l’apport initial de la culture de couverture incorporée au
sol, suivi de la libération lente des nutriments du compost?
Observe-t-on un « effet d’activation » lorsque les deux sont
utilisés conjointement, où l’apport rapide de nutriments suivant
le labour des cultures de couverture « active » les microbes des
sols, ce qui entraîne une libération plus importante de
nutriments disponibles par rapport aux sols dans lesquels on
utilise soit du compost, soit des cultures de couverture?
Afin de répondre à ces questions, on a, au CEFS, ajouté à
des cultures de maïs sucré du compost de litière de volaille en
vrac disponible sur le marché, du trèfle incarnat, de la farine de
8
Figure 3. On a observé un « effet d’activation » avec une
combinaison compost-trèfle dans un sol analysé par le
CEFS.
mélange
compost-trèfle
compost + trèfle (pris
individuellement)
N organique du sol, mg/kg
soja, ou un mélange de compost et de trèfle avant la plantation.
On a observé un rendement final légèrement supérieur pour les
cultures auxquelles on a ajouté seulement du trèfle, les cultures
auxquelles on avait ajouté du compost ayant affiché le
rendement le plus faible. Cela était peut-être dû à la mauvaise
qualité du compost – en effet, celui-ci était grumeleux et
s’incorporait mal au sol. Dans les cultures auxquelles une
combinaison trèfle-compost a été employée, le compost peut
avoir « retenu » l’azote, ce qui en aurait réduit la quantité
disponible pour le maïs. Toutefois, dans le cadre d’une
expérience de laboratoire, on a prélevé du sol des champs et on
y a ajouté du trèfle haché, du compost broyé ou un mélange des
deux. Un effet d’activation a été constaté – le mélange
trèfle-compost a entraîné une libération plus importante d’azote
disponible pour les végétaux, comparativement à la somme du
trèfle et du compost pris individuellement (Figure 3).
Ce type de synergie, que l’on peut favoriser dans les
exploitations bien conçues, est essentiel dans les systèmes de
production durables.
Il n’existe aucune stratégie universelle, et ces relations
synergiques varient selon le type de sol. Lorsque l’on utilise du
compost dans un système de production, il faut se rappeler que
la qualité du compost est d’une grande importance et qu’elle
peut influer sur la productivité. Parmi les autres facteurs devant
être pris en considération (et que l’on espère étudier plus en
profondeur au CEFS), citons la dose et le moment
d’application du compost et la façon dont ces aspects peuvent
être intégrés le mieux possible à un système de cultures de
couverture.
Sources
Moisture and C to N Ratio Calculation Spreadsheet du Cornell
Waste Management Institute :
http://compost.css.cornell.edu/downland.html
On-Farm Composting Handbook (NRAES-54), North-eastern
Regional Agricultural Engineering Service : www.nraes.org
Farm-Scale Composting Resource List de l’ATTRA :
http://www.attra.org/attra-pub/farmcompost.html
Document préparé par
Nathan C. McClintock
Juin 2005
Center for Environmental Farming Systems, Raleigh, NC 27695-7609
www/cefs/ncsu.edu
NC STATE UNIVERSITY A&T STATE UNIVERSITY COOPERATIVE EXTENSION
AG-676-01W
10/2006/bs
E07-45840
Distribué conformément aux lois du Congrès du 8 mai et du 30 juin 1914. La North Carolina State University et la North Carolina A&T State University
s’engagent à prendre des mesures positives afin d’offrir des chances égales à tous, sans égard à la race, à la couleur, aux croyances, à l’origine, à la religion, au
sexe, à l’âge ou à l’incapacité. De plus, les deux universités accueillent toute personne, peu importe l’orientation sexuelle. Une collaboration de la North Carolina
State University, de la North Carolina A&T State University, du département de l’Agriculture des États-Unis (USDA) et des administrations locales.
This report was originally published in English by Center for Environmental Farming Systems, USA. The Organic Agriculture Centre of Canada (OACC) gratefully acknowledges CEFS for permission
to publish the report in French.
Le présent rapport a été publié à l’origine en anglais par Center for Environmental Farming Systems, aux États-Unis. Le Centre d’agriculture biologique du Canada (CABC) remercie CEFS de lui avoir
accordé la permission de publier ce rapport en français.