Thermomètre à sonde

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MATERIELS ET METHODES

Site expérimental :

L’expérimentation a été effectuée dans une ferme de production de compost en partenariat avec Lecofruit. Elle se trouve à 17 km de la capitale, dans la région Analamanga, District D’Ambohidratrimo, Commune rurale d’Ampangabe, Fokotany Ambatobe. Elle se trouve sur une altitude de 1264m, sur la latitude 18° 51’ 32’’ Sud et la longitude 47° 23’ 49’’ Est (GoogleMap, 2016)
Figure 1 : Localisation du site expérimental
Source : BD 200, FTM
L’endroit destiné pour la station de compostage s’étend sur une surface d’environ 500m2. Elle se trouve sur un versant aménagé en terrasse.

Matériels :

Thermomètre à sonde :

Thermomètre spécialisé pour le compostage, utilisé pour la mesure de température au cœur de l’andain. Elle mesure 50 cm de long.
Figure 2 : Thermomètre à sonde

Papier pH :

Papier pH bicoloré dosatest à 2 zones avec une fourchette de mesure variant de 5 à 8.

Plaque alvéolé :

Plaquette en plastique possédant des alvéoles en forme de conne. Une plaquette possède 140 alvéoles de 10 cm de profondeur.
Figure 4 : Plaque alvéolée

Graines de cresson alénois :

Les graines cressons sont utilisées pour détecter la présence de substances anti-germinatives. En effet le cresson a la propriété d’être sensible à ces substances et possède une durée de germination rapide à savoir 7 jours.
Figure 5 : Graines de cresson alénois

Matières premières :

Bozaka :

Herbes graminées annuelles ou vivaces, riches en cellulose et hémicellulose, possédant un rapport C/N assez élevé entre 45 et 50 et composé surtout d’Aristida spp et Imperata cylindrica. Le bozaka est la source de carbone utilisé par les stations de compostage de Lecofruit mais aussi par les paysans en contrat avec la société en absence de paille de riz. Son rapport C/N est plus intéressant par rapport à celle de la paille de riz qui est de 115.4 (ITAB 2001).
La collecte des bozaka a été effectuée aux alentours de la ferme sur les tanety se situant dans le domaine des partenaires et d’une distance de 2 km par rapport à la station de compostage.

Bouse de vache :

Il s’agit de bouse de vache issue de stabulation permanente non paillée de vache laitière de race pie rouge Norvégienne.
Cette bouse, démunie de pailles, se présente sous forme d’agglomérats difficiles à manipuler.

Jacinthe d’eau :

La jacinthe d’eau ou Eichhornia crassipes est une plante aquatique envahissante des lacs, des étangs et des marais. La jacinthe d’eau est utilisée ici comme source de matière verte. Elle est très riche en eau et réduit ainsi la nécessité d’arrosage durant le compostage. La jacinthe d’eau est coupée grossièrement avant la mise en tas (Pradelle, 2013).

Sciure de bois :

La sciure de bois est rarement utilisée comme source de matière carbonée à cause de son C/N élevé et de son fort tendance au tassement. Malgré cela, la sciure de bois présente d’autres avantages dont sa bonne rétention en eau. Il est de ce fait déconseillé de l’utiliser seul mais plutôt avec des substrats carbonés de type pailleux. Toutefois, les bozaka et les pailles de riz sont difficiles d’accès dû à la forte concurrence des fabricants de tabac à chiquer et alimentation des bovins. L’utilisation de la sciure est donc la seule alternative pour les substrats carbonés. La sciure utilisée ici provient de sciure de la société Hazovato à Tanjombato, provenant de bois d’eucalyptus.

Conduite de l’expérimentation :

Formulation des proportions :

En principe, la formulation des matières premières est basée sur le rapport C/N du mélange de départ. Un rapport C/N optimal est entre 30 à 35 pour que le processus de compostage démarre bien et ne soit pas trop long, mais des rapports entre 20 et 40 sont aussi acceptables. En effet, l’excès de matière à C/N faible favorise l’acidification du compost et les pertes d’azote par volatilisation ou par lixiviation (Mustin, 1987 ; FAO, 2005 ; Mustin, 2014).
La formulation des proportions est faite pour voir la possibilité d’utiliser de la sciure de bois d’eucalyptus comme matière sèche. Le pourcentage des proportions correspond au pourcentage proposé par Mustin en 2014 soit : 42% de matière sèche et 52% répartie entre les matières vertes et la bouse de vache.
Comme il n’est pas conseiller d’utiliser la sciure de bois seule, les 42 % de matières sèches seront donc réparties entre le bozaka et la sciure à des proportions différentes. La formulation des proportions a été effectuée de telle sorte que le rapport C/N de départ pour chaque traitement ne dépasse pas les 40.
Le calcul du rapport C/N de départ a été effectué à partir de la formule suivante, proposé par le rapport de l’Ademe en 2008 :
Avec :
Rm = Rapport C/N du mélange de départ
R1 = Rapport C/N du composant 1
R2 = Rapport C/N du composant 2
n1 = quantité de composant 1
n2 = quantité de composant 2
Pour réaliser l’essai, nous avons pris quatre traitements de proportion entre les différents types de matières sèches, les jacinthes d’eau et la bouse de vache dans le tas de compost avec pour chaque modalité 3 répétitions. Les traitements varient suivant les proportions entre les deux types de matières sèches, à savoir :
La quantité finale de substrat avait été faite pour atteindre une totalité d’environ 1500 kg par mètre linéaire de mise en tas. Pour des raisons pratiques et pour faciliter la mise en place des mises en tas, la quantité de Jacinthe d’eau a été fixée à 1750 kg et celle de la bouse de vache à 5m3 pour chaque andain. Les quatre traitements sont donc résumés dans le tableau suivant :
Tableau 3 : Proportions des matières premières en fonction des traitements

Conduite du compostage :

Le compostage était réalisé en tas ou andain à l’air libre sur la station de compostage. Les andains sont recouverts de bâche plastique tous les soirs à chaque fois qu’il pleut pour éviter la production de jus de compost.

Mise en tas :

Lors de la mise en tas, les matières sont d’abord posées par couche suivant cet ordre : bozaka, fumier et jacinthe d’eau pour les traitements sans sciure et suivant l’ordre suivant : bozaka, fumier, sciure et jacinthe d’eau pour les traitements avec sciure. Une fois le tas mis en place, on effectue un mélange des matières. L’arrosage est effectué à la fin de la mise en tas.

Retournements et arrosages :

Deux types de retournement bien distincts avaient été effectués durant l’expérimentation, à savoir :
Retournement 1 (R1) : retournement des mises en tas quand la température tombe à 45°C c’est-à-dire vers la fin de la phase de refroidissement (Rink, 2003).
Retournement 2 (R2) : retournement des mises en tas quand la température descend de 10°C par rapport au pic de température c’est –à-dire en début de phase de refroidissement (Madacompost, 2016).
Par contre, il est important, pour préserver la qualité du compost, d’éviter que la température de la mise en tas ne dépasse pas les 75°C. En effet, cela tue les micro-organismes responsables de la décomposition. De ce fait, dès que la température dépasse des 70°C, un retournement doit être effectué (Znaidi, 2002).
Les arrosages était effectués après chaque retournement et en cas de besoin en fonction de l’évolution de l’humidité du tas (Mustin, 2014). L’humidité est évaluée grâce au test de la main. Il s’agit de prendre une poignée de compost dans la main et de la presser. Si quelques gouttes perlent entre les doigts et que le matériau ne se disperse pas, le compost à une bonne humidité. Si un fin filet d’eau s’en échappe, il est trop mouillé (Cf Annexe.

Dispositif expérimental :

Quatre types de traitements et deux types de retournement ont été étudiés, il existe ainsi deux facteurs contrôlés avec 8 modalités. Le dispositif expérimental approprié est de type « split-splot » avec trois répétitions. Les modalités ont été déposées sous forme d’andains ayant chacun une longueur de 5m, une hauteur variant entre 1.5 et 2m et une largeur de 2.5m. Les andains élémentaires sont espacés entre eux de 3m et chaque bloc de 6 m.

Paramètres observés et méthodes utilisées :

La température :

La température de chaque andain a été mesurée durant tout le processus du compostage par un thermomètre à sonde. La sonde de 50 cm de longueur a été enfoncée complètement sur les différents côtés de l’andain (4 fois au total) pour avoir la moyenne de la température de l’andain.
Au début du processus du compostage la température a été prélevée tous les jours puis tous les 3 jours et lors de la phase de maturation chaque semaine (Houot et al., 2001).

Le pH :

Le pH du compost a été mesuré à l’aide du papier pH. La mesure du pH a été effectuée selon la fiche technique fournie par le fournisseur :
Diluer un volume de compost dans de l’eau distillée. Le volume de l’eau étant le double de celui du compost ;
Bien agiter le tout et laisser reposer pendant 10 min.
Insérer le papier pH et effectuer la lecture en fonction du changement de couleur.

Analyses en laboratoire :

Durant le processus de compostage, seul l’azote est sujet à des possibilités de perte influencée par les fréquences de retournement. Les pertes en phosphore et en potassium sont uniquement provoquées que par lessivage lors de forte pluie ou en cas d’excès d’eau et production de jus de compost. Les tas étant couverts en cas de pluie, seule l’évolution du taux d’azote a été mesurée avec un prélèvement de tous les 30 jours pour des analyses en laboratoire (Doligez, 2008).
A la fin du compostage, quand le compost est jugé mature avec le test de cresson, des analyses portant sur le taux d’azote, de phosphore, de potassium et le carbone organique seront effectuées pour évaluer la qualité finale du compost.
Les analyses ont été effectuées au LRI ou Laboratoire des radios Isotopes.

Test de maturité :

Pour évaluer la maturité du compost, un test de germination a été effectué. Le test consiste à faire germer du cresson sur un mélange de compost avec de la terre (40%-60% en volume) et sur un témoin sans compost. On compare ensuite le nombre de plantule germé sur les deux substrats. Si le taux de germination n’a pas de différence significative, alors le compost n’est pas phytotoxique et donc mûr (cf. Annexe 5).
Ce test est effectué un mois après la stabilisation de la température et du pH et à des intervalles de 1 mois jusqu’à maturation complète du compost.

Analyse économique :

Le but de cette analyse est d’identifier la modalité la plus avantageuse. Pour cela, une étude comparative a été réalisée, entre les modalités, des coûts de production et du rendement du compostage.
Le coût de production de chaque modalité est caractérisé par la somme des prix des matières premières et des mains d’œuvres pour les travaux durant le compostage. Les travaux durant le compostage ont été évalués tout au long du compostage en homme jour (hj) et sont limités à la mise en tas, le retournement et l’arrosage.
Coût de production = Prix achat de matières + Coût des travaux
Les résultats des différents rendements, exprimés en %, sont obtenus par la formule suivante :
RDT= (Masse de finale/Masse initiale)*100

Traitement des données :

Le logiciel XLSTAT 2008 a été utilisé pour l’analyse statistique des données. La valeur de p comparée au seuil de signification (α =0,05) vérifie si le traitement présente ou non un effet significatif sur la variable étudiée. Lorsque les traitements ont un effet significatif dans son ensemble, un test paramétrique (test de Levene) des données a été réalisé suivant les traitements (RxTx) et le type de retournement (Rx) pour faire sortir les moyennes et les écart-types de la moyenne sur chaque variable. Les données ont également été décrites en utilisant des boîtes à moustaches. Puis, des analyses de la variance (ANOVA) ont été menées pour identifier s’il y a une différence significative entre chaque modalité. Le test de comparaison effectué est le test de Tukey. . Le dispositif (facteur bloc) entre comme facteur supplémentaire dans le traitement des données dans le but de diminuer l’erreur expérimentale sans pour autant considérer les résultats issus de ce facteur.

Limites du travail :

Du fait de la contrainte liée à la disponibilité des matières premières, les mises en tas n’ont pas été effectuées en même temps pour les différentes modalités. Les modalités présentent donc entre eux des dates de mise en tas différentes.
Le passage du cyclone ENAWO (7 au 10 mars 2017) engendrait beaucoup de pluies, nécessitant ainsi l’installation permanente des bâches pendant plusieurs jours. L’action des bâches favorise l’augmentation de la température du tas et provoque une absence d’aération. Le cyclone a contribué également à un retard des travaux de mise en tas.
La figure 2 montre que la durée totale du compostage varie significativement suivant les traitements. En se référant aux graphes des traitements avec l’apport de sciure de bois (T1, T2 et T3) la durée de compostage est plus courte, donc plus rapide par rapport au traitement sans sciure de bois (T0). Quant aux types de retournement, le type de retournement 2 a une durée plus courte dans l’ensemble par rapport au type de retournement 1 à l’exception du traitement R2T0. Toutefois, la différence n’est significative que pour les traitements R1T1 et R2T3.
La figure 4 détaille ici la durée de compostage en 2 phases : la phase de fermentation et la phase de maturation. Les traitements influencent la durée totale du compostage, aussi bien sur le temps de fermentation que sur le temps de maturation. Pour les traitements en référence à l’apport de sciure (T1, T2 et T3), il a été constaté que la durée de fermentation est significativement plus courte par rapport à celle sans sciure. Toutefois, la durée de fermentation augmente avec l’importance de la dose de sciure apportée. La différence n’est pas significative entre R1T2 et R1T3 mais l’est entre ces deux traitements et R1T1. Par contre en R2, aucune différence significative entre T1 et T2 mais l’est entre ces deux traitements et T3.
La phase de maturation diminue ici en fonction de l’importance de l’apport de sciure mais ne varie plus en T2 et T3. Quant aux différents types de retournement, la durée de fermentation pour le cas de R2 est significativement plus courte que celle de R1. Par contre, pour les durées de maturation dans l’ensemble, la maturation tend à être plus faible en R1 qu’en R2. En effet, les traitements R1T0 et R2T0 ainsi que les traitements R1T2 et R2T2 ont des différences significatives. Les traitements R1T1 et R2T1 ainsi que R1T3 et R2T3 ont la même durée de maturation.

Evolution de la phase de fermentation et nombre de retournement :

La phase de fermentation est subdivisée suivant le nombre de pics de température en plusieurs étapes à savoir : la durée pour atteindre le pic de température, la durée du pic et la durée de descente de la température. Ces 3 étapes se répètent en fonction du nombre de pics.
L’évolution de ces différentes étapes est représentée dans les figures ci-dessous :
D’après les figures 5 et 6, d’abord, les durées de montée de la température ainsi que la durée des pics n’ont pas de différences significatives sur tous les traitements en se référant au type de retournement. Seule la durée de descente de la température présente une différence significative pour les deux types de retournement impactant ainsi sur la durée totale de fermentation. En effet, la durée de la descente pour R1 est plus longue que celle de R2. Ensuite, en se référant à la variable apport de SB, on constate une différence significative sur la durée du pic. La durée diminue significativement de T0 à T3. La durée des pics diminue donc avec l’importance de l’apport de SB.
R1T3 et R2T3 sont caractérisés par l’absence des descentes après les montées et les pics de températures. Ce phénomène est dû à une élévation excessive de la température dépassant les 70 °C et induisant la nécessité d’effectuer un retournement. L’évolution normale de la température ne commence qu’après le deuxième retournement.
Enfin, pour tous les traitements, le nombre de pics correspond au nombre de retournement. De ce fait, le nombre de retournement en phase de fermentation pour chaque traitement est résumé comme suit :
Tableau 5 : Nombre de retournements en phase de fermentation pour tous les traitements
D’après le tableau 5, les traitements R1T0 et R2T0 ont subi le plus de retournement (6) durant le compostage. Les traitements R1T1, R1T2 et R2T1 ont nécessité le moins de retournement (4) sur la totalité du compostage.
Durant la phase de fermentation, R1T0 a subi plus de retournement que R2T0. R1T1 et R2T1, R1T2 et R2T2 ainsi que R1T3 et R2T3 ont quant à eux subi le même nombre de retournement, à savoir respectivement 2, 3 et 4. Le nombre Pour T1, T2 et T3, le type de retournement n’a pas eu d’effet sur le nombre de retournement mais uniquement sur le témoin T0. Le nombre de retournement augmente avec l’importance de l’apport de sciure. De ce fait, le nombre de retournement dépend surtout de la nature des matières sèches.
Durant la phase de maturation, R2T0 a nécessité le plus de retournement (3). Les traitements T2 et T3 n’ont nécessité qu’un seul retournement. Plus la phase est lente plus le nombre de retournement augmente.
D’après cette figure, la teneur en azote de départ est la même pour tous les traitements. De ce fait, l’azote du compost ne provient pas des matières sèches mais essentiellement de la bouse et de la jacinthe d’eau. Comme le volume et la masse du tas diminuent au fur et à mesure de l’avancement du processus de compostage, la diminution de la teneur en azote suit également ce rythme. Toutefois, ces pertes en azote ne sont pas significatives.
Il a été remarqué toutefois que pour R1T3 et R2T3, il y a eu une diminution très significative de la teneur en azote en début de compostage. En situant cela dans le temps, ce phénomène coïncide avec les deux premières opérations de retournement.
La figure ci-dessus montre deux pics bien distincts qui correspondent à une diminution du pH à deux moments du compostage avant une remontée vers un pH plus basique. D’après la courbe, la diminution du pH correspond aux deux premières périodes d’augmentation de la température. Toutefois, le pH tend à se stabilise vers la neutralité après cela. Ce phénomène a été observé sur tous les traitements.
Le pH de R2T3 se stabilise rapidement tandis que ceux des autres traitements subissent des variations et ne se stabilise qu’au bout de la 15éme semaine de compostage.

Qualité chimique des composts :

La qualité chimique du compost a été évaluée en considérant : la valeur du pH, la teneur en élément majeur (N, P2O5 et K2O), la teneur en Carbone et le rapport C/N.

Valeur du pH:

Le pH des composts produits se trouve entre 7 et 7,67. La comparaison de l’évolution du pH des deux systèmes R1 et R2, montre que l’allure des traitements de T0 à T3 est identique pour R1 et R2. Il n’y a pas différence significative entre R1 et R2. Le type de retournement n’a donc pas d’impact sur le pH du compost. Par rapport à l’apport de sciure, les traitements T1 et T2 ont les valeurs les plus élevées.T1 possède un pH plus élevé par rapport à T2, mais la différence n’est pas significative. T3 a la valeur la plus faible et la différence est significative par rapport à T1 et T2. T0 est aussi significativement différent de T1 et de T2.
D’après le tableau ci-dessus, les traitements R1T0, R1T3, R2T0 et R2T3 appartiennent au même groupe « a ». Il n’y a de ce fait aucune différence significative entre eux. De même, les traitements R1T1, R1T2, R2T1 et R2T2 appartiennent au même groupe « b » concluant ainsi à l’absence de différence significative. Ces deux groupes sont significativement différents entre eux.
Ces résultats permettent de sortir les points suivants :
l’apport en sciure jusqu’à une certaine dose permet d’obtenir un compost à pH basique par rapport à l’utilisation de bozaka seule.
un apport maximal de sciure diminue considérablement la valeur du pH même si le compost final reste basique.

Teneurs en azote, phosphore et potassium des composts :

D’après la figure 6, seule la teneur en azote varie suivant les traitements autant pour le type de retournement que pour l’apport de sciure. Ce qui implique que le taux de phosphore et de potassium n’est influencé ni par l’apport de sciure, ni par le retournement. De ce fait, ces deux éléments ne sont pas apportés par les matières sèches mais par la jacinthe d’eau et la bouse de vache.
Pour le cas de l’azote, pour les deux types de retournement R1 et R2, la teneur en azote est inversement proportionnelle à l’apport en sciure. En effet, pour les deux systèmes, le taux d’azote diminue entre T0 et T3 mais la diminution n’est significative qu’en T3. Pour les types de retournement, la diminution est non significative entre R1 et R2 en faveur de R1 (tableau 7).

Table des matières

INTRODUCTION
I. MATERIELS ET METHODES
I.1 Site expérimental
I.2 Matériels
a. Thermomètre à sonde
I.3 Matières premières
I.4 Conduite de l’expérimentation
I.5 Paramètres observés et méthodes utilisées
I.6 Traitement des données
I.7 Limites du travail
II. Résultats
II.1 Effet des traitements sur la vitesse de compostage
II.2 Effet des traitements sur la teneur en azote et le pH
II.3 Qualité chimique des composts
II.4 Analyses économiques
III. Discussion et recommandations
III.1 Effet de l’utilisation de sciure de bois sur la vitesse de compostage et la qualité finale du compost
III.2 Comparaison des deux types de retournement
III.3 Analyse comparative des différents composts produits
III.4 Recommandations
CONCLUSION
Références bibliographiques

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