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Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

Le rôle du fumier dans l'agriculture durable

10 Mai 2018 , Rédigé par Seppi Publié dans #Agronomie

Le rôle du fumier dans l'agriculture durable

 

Première partie – Quelle quantité d'azote et de phosphore le fumier peut-il fournir ?

 

Andrew McGuire*

 

 

 

Avertissement : l'article d'origine a été produit avec les abominables unités en vigueur aux États-Unis d'Amérique. Il y a des conversions qui ne sont pas entièrement justes. Ce qui importe, c'est le sens général du texte.

 

 

Une fois que vous commencez à poser des questions, l'innocence a disparu. – Mary Astor

 

 

Le fumier, qu'il soit frais, vieux ou composté, est souvent déclaré élément clé de l'agriculture durable. Dans d'innombrables essais, les chercheurs ont trouvé de multiples avantages à l'épandage de fumier (Haynes et Naidu, 1998) ; l'utilisation de fumier est ainsi promue comme une solution dans les discussions sur des sujets tels que la fertilité du sol, la santé des sols, l'agriculture biologique, l'agriculture de régénération, la séquestration du carbone et les ressources renouvelables.

 

Mais je me pose des questions. Pas sur l'épandage proprement dit ou le calcul des apports de fumier, mais sur le rôle du fumier dans la durabilité de l'agriculture. Le fumier est-il une source durable d'éléments fertilisants ? Le fumier est-il un amendement organique du sol durable, capable de produire de la matière organique du sol, de stocker du carbone dans le sol et de contribuer ainsi à la réduction des gaz à effet de serre ? Quand l'apport de fumier est-il une pratique durable ?

 

Dans mes prochains articles, je répondrai à ces questions avec l'espoir de trouver le vrai rôle du fumier dans la durabilité de l'agriculture. Tout d'abord, examinons le potentiel d'apport en éléments fertilisants du fumier. Cela commence par la détermination de l'origine du fumier.

 

 

 

 
D'où vient le fumier ?

 

Le fumier provient des bovins et des moutons et des porcs et de la volaille, n'est-ce pas ? Eh bien oui, mais le bétail n'est pas la source des éléments dans le fumier. Ces éléments proviennent de « producteurs primaires » ; c'est ainsi que les scientifiques désignent les organismes qui produisent de la « biomasse » à partir de composés inorganiques. La biomasse est la substance dont sont faits les organismes vivants. Notre biomasse, c'est notre chair, nos os et notre sang, mais nous, comme le bétail, ne sommes pas des producteurs primaires. Nous constituons notre biomasse à partir d'autres biomasses : notre nourriture. Et nous, humains comme bétail, obtenons notre nourriture des plantes. Les plantes sont des producteurs primaires parce qu'elles ne vivent pas de la biomasse d'autres organismes. Elles reçoivent de l'énergie du soleil et produisent de la biomasse.

 

Voici le processus. Les rayons du soleil tombent sur les plantes, lesquelles transforment l'énergie lumineuse en nourriture de valeur que les agriculteurs récoltent et apportent au bétail qui la mange et produit du fumier. Le fumier provient donc de plantes, en particulier de plantes cultivées. Bien que les aliments du bétail (biomasse des cultures) soient modifiés au cours de leur passage dans les animaux – des bactéries et d'autres organismes sont ajoutés, il se produit une certaine desquamation des tissus des animaux – tout ce qui se trouve dans le fumier provient des aliments. Ceci est important parce que cela signifie que la production de fumier est directement liée à la production agricole.

 

 

Combien de fumier pouvons-nous produire ?

 

Pour calculer la quantité de fumier produite par hectare, nous devons savoir une chose à propos de ce processus. Quelles sont les pertes ? Entre la récolte dans le champ et le fumier restitué au sol, la plus grande perte est du fait du bétail lui-même. Certaines pertes vont à la production de steaks, de poitrines de poulet ou de hot-dogs, le reste servant à satisfaire les besoins énergétiques fondamentaux des animaux. Il y a aussi des pertes à la récolte et au transport, et des pertes dans la récupération du fumier (collecte et transport).

 

Voici les pertes du champ au bétail, et au retour au champ (pourcentage de matières solides initiales perdues) :

 

  • 57-81 % entre l'alimentation et le fumier frais excrété (ASABE, 2005)

  • 4-8 % perdu dans la collecte et le transport (10-40 % du fumier excrété, NRCS 1995)

 

Ce n'est pas seulement la matière organique qui est perdue, mais aussi les éléments fertilisants, mais nous y arriverons.

 

D'une culture dans un champ au fumier apporté à un champ, la perte totale de matière sèche, ainsi que des éléments fertilisants associés, est de 61 à 89 %. Maintenant, nous pouvons commencer avec une culture fourragère, appliquer les pertes ci-dessus, et trouver la quantité de fumier produit par hectare.

 

 

 

 

Dans un parc d'engraissement, un poulailler ou une porcherie, ou dans une étable laitière confinée, les rations du bétail sont des mélanges de céréales, de légumineuses (principalement du soja) et de fourrage (foin et ensilage). Ils finissent tous en fumier, et ce fumier est épandu quelque part ; nous pouvons donc simplifier cela en regardant une seule culture. Le maïs (et l'ensilage de maïs, voir le scénario du meilleur cas ci-dessous) est un bon exemple car il est cultivé dans de nombreuses régions du pays, principalement pour l'alimentation animale, et entre pour une grande partie dans de nombreuses rations du bétail.

 

Voici les chiffres :

 

Scénario bas : 4 tonnes de fumier par hectare

 

Le scénario bas utilise le rendement moyen du maïs des États-Unis de 117 quintaux/hectare, maïs donné à des bœufs pour la finition, avec une perte de 70 % pour le bétail, une perte de 15 % dans la récupération du fumier, et du fumier à 33 % d'humidité.

 

Scénario élevé : 14 tonnes de fumier par hectare

 

Le scénario élevé utilise un ensilage de maïs d'un rendement de 74 tonnes/hectare à 65 % d'humidité, donné à des vaches laitières, avec une perte de 57 % pour le bétail, une perte de 20 % dans la récupération du fumier, et du fumier à 33 % d'humidité.

 

Surpris ? J'ai été. C'est si peu qu'il serait presque impossible de le répartir uniformément sur un hectare. Et si vous le faisiez, vous seriez à peine capable de le voir. Mais qu'est-ce que cela signifie ? Pour répondre à cette question, nous devons examiner les quantités de fumier couramment apportées.

 

 

Quelle est la quantité de fumier nécessaire pour fournir l'azote et le phosphore nécessaires à une culture de maïs ?

 

Étant donné que les cultures fourragères produisent du fumier, examinons ce qu'il faut pour produire les cultures de maïs qui produisent les 2,5 à 15 tonnes de fumier par hectare. Il existe de nombreuses publications de vulgarisation sur le calcul des taux d'application du fumier pour l'apport d'éléments fertilisants. Tout d'abord, concentrons-nous sur l'azote (N), car il est nécessaire dans les plus grandes quantités. Pour fournir de l'azote à notre maïs à 117 quintaux/hectare (rendement moyen du maïs aux É.-U., utilisé dans le scénario bas ci-dessus) il faudrait 55 tonnes de fumier par hectare (1,2 lb N par boisseau de maïs, 209 lb N par acre requis, 9,4 lb N disponible par tonne de fumier, en utilisant ce calculateur et les données ASABE). Nous avons trouvé ci-dessus qu'une récolte de 117 quintaux/hectare de maïs destiné à des bovins (finition) produira 4 tonnes de fumier par hectare ; 4 tonne produites contre 55 tonnes nécessaires. C'est l'effet des pertes. Même avec un rendement en maïs irrigué de 168 quintaux/hectare nous ne pourrions pas produire assez de fumier. Ce n'est que si nous pouvions cumuler 55 tonnes pour les appliquer sur un hectare, une fois tous les 14 ans (55 ÷ 4), pourrait-on considérer que le fumier est une source durable d'éléments fertilisants (et puis il y a la question de l'origine des nutriments).

 

Le fumier est-il meilleur pour l'apport de phosphore (P) ? Notre moyenne de 117 quintaux de maïs par hectare prélèvera environ 75 kg de phosphore (P2O5) tandis que notre fumier de bovins fournira environ 7,2 kg par tonne. Cela signifie que nous avons besoin de 9,4 tonnes de fumier par hectare pour fournir du phosphore (75 ÷ 7,2). C'est beaucoup mieux qu'avec l'azote, mais toujours au-dessus de notre taux de production de fumier bas de 4 tonnes par hectare.

 

Nous pouvons regarder cela d'une autre façon. Pour fournir de l'azote à un hectare de notre récolte de maïs, nous aurions besoin du fumier produit à partir de 13,8 hectares de maïs (scénario bas). Pour le phosphore, celui qui est nécessaire pour fertiliser un hectare il faut le fumier provenant de 2,4 hectares de production de maïs (scénario bas). En utilisant le scénario haut, nous avons toujours besoin de 3,9 hectares de maïs pour fournir l'azote nécessaire à un hectare de nouvelle culture. Ce n'est que pour le phosphore que le scénario élevé fournira suffisamment d'éléments fertilisants.

 

Qu'en est-il de l'offre globale de fumier aux États-Unis, quelle proportion de la demande en azote et en phosphore sera fournie par le fumier ? Ces cartes de la NRCS montrent que pour la majeure partie du pays, le fumier ne peut pas fournir plus de 50 % de l'azote et du phosphore nécessaires aux cultures. Et compte tenu de nos calculs ci-dessus, une grande partie de la zone dans la catégorie « 50 % ou moins » se situe probablement à beaucoup moins que 50 %.

 

 

 

 

 

De plus, lorsque nous considérons l'agriculture d'une région ou d'un pays, nous constatons que les éléments nutritifs fournis par le fumier ne constituent pas une nouvelle source d'approvisionnement. L'épandage de fumier recycle une partie des éléments nutritifs utilisés à l'origine pour produire des cultures, ce qui est bon, mais il ne remplace pas les éléments prélevés par les produits végétaux et la viande/œufs/lait qui sont exportés vers les villes. Le fumier n'est pas une source primaire d'éléments fertilisants ; c'est une source secondaire.

 

 

Pourquoi le fumier est-il considéré comme une pierre angulaire de l'agriculture durable ?

 

Alors, pourquoi le fumier semble être une source durable d'éléments fertilisants ? Je pense que c'est parce que, lorsqu'il est facilement disponible, il l'est souvent en grandes quantités, en quantités qui peuvent fournir tout le N et le P ou presque pour les champs voisins. Souvent, les quantités sont si grandes que les champs à proximité sont surchargés en éléments fertilisants et que le fumier devient un problème de déchets plutôt qu'une ressource précieuse. Cette abondance apparente est un effet secondaire de nos systèmes actuels de production de bétail, dans lesquels des aliments facilement transportables sont fournis à des concentrations de bétail, lequel produit ensuite de grandes quantités de fumier lourd et coûteux à transporter. L'abondance dans certaines régions n'est possible que parce qu'il y a des champs dans d'autres régions qui produisent le fumier (à travers les cultures fourragères) mais ne reçoivent pas de fumier en retour. Ces champs, la majorité, devront s'appuyer sur d'autres sources d'éléments fertilisants comme les engrais ou, dans le cas de l'azote, les légumineuses pour remplacer les éléments fertilisants exportés. Il n'y a pas assez de fumier pour faire le tout.

 

Le retour des éléments fertilisants exportés serait utile, mais cela nécessiterait un recyclage à grande échelle des éléments fertilisants des villes vers les champs éloignés. Ce n'est pas faisable aujourd'hui. Magdoff et al. (1997) concluent dans leur excellente revue des éléments fertilisants dans l'agriculture durable : « ...la promotion d'une gestion durable des éléments fertilisants à long terme exigera en fin de compte des changements radicaux dans la façon dont l'agriculture et la société sont organisées. »

 

Donc, pour répondre à la question que nous avons posée au début, non, le fumier ne peut pas fournir de l'azote et du phosphore à l'agriculture dans les quantités dont nous avons besoin. En fait, le fumier ne peut fournir qu'une petite partie des éléments fertilisants nécessaires à l'agriculture. Mais il fournit plus que des éléments fertilisants ; mon prochain article répondra à cette question : le fumier peut-il soutenir nos sols ?

 

 

Un boulot pour une journée pluvieuse : épandage de fumier à Findatie Farm, Kinross.

 

 

Références

 

American Society of Agricultural and Biological Engineers. (2014). Manure Production and Characteristics (Standard No. ASAE D384.2).

 

Haynes, R. J., and R. Naidu. 1998. “Influence of Lime, Fertilizer and Manure Applications on Soil Organic Matter Content and Soil Physical Conditions: A Review.” Nutrient Cycling in Agroecosystems 51 (2): 123–37. doi:10.1023/A:1009738307837.

 

Magdoff, F., L. Lanyon, and B. Liebhardt. 1997. Nutrient Cycling, Transformations, and Flows: Implications for A More Sustainable Agriculture. Advances in Agronomy 60 (January): 1–73. doi:10.1016/S0065-2113(08)60600-8.

 

_______________

 

 

Capture McGuire

 

 

Andrew McGuire | Agronome | Washington State University Center for Sustaining Agriculture and Natural Resources | @agronomistag

 

Andrew McGuire est un agronome travaillant sur les systèmes de culture irriguée du bassin du Columbia. Il se concentre actuellement sur l'aide aux agriculteurs pour la construction des sols, les économies d'argent et le maintien des rendements grâce à des systèmes de culture à haut rendement et aux cultures de couverture.

 

Cet article a paru à l'origine sur le blog du CSANR.

 

Source : http://fafdl.org/blog/2018/02/06/can-manure-supply-nitrogen-phosphorus/

 

 

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P
Très intéressant. On voit qu’un sol fertilisé reçoit toujours des éléments qui proviennent d’un autre sol qui lui, nécessairement exportera ces éléments sans en recevoir de nouveaux ; à grande échelle, les vases communicants jouent à plein et pour conserver la fertilité des sols il faudrait que ceux-ci reçoivent quoi qu'il arrive chaque année ce qui en exporté chaque année ; d’une manière ou d’une autre. Il serait intéressant de connaître les apports annuels provenant de la roche mère. (je n’ai pas de connaissance en cette matière même si je sais que c’est beaucoup moins que ce que l’on apporte sans quoi on n’aurait pas besoin d’apporter des engrais). « La » solution (si un jour c’est possible) consisterait à renvoyer sur les sols agricole tous les déchets finaux (je dis bien tous) issus de ces productions agricoles (donc : carcasses d’animaux broyées, déchets organiques humains contenant les éléments provenant initialement des productions végétales primaires, déchets végétaux et animaux non consommés par l'homme) ; pas une mince affaire.
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S
Bonjour,

Merci pour votre commentaire.

" il faudrait que ceux-ci reçoivent quoi qu'il arrive chaque année ce qui en exporté chaque année". C'est une des bases de l'agronomie, et il se trouve qu'il y a des idéologues parlant d'agronomie qui méconnaissent ce principe élémentaire !

Oui, il faudra qu'un jour on se penche sérieusement sur la question du recyclage et de la récupération du phosphore (pour le potassium, l'échéance est à plus long terme).