REPUBLIQUE DU SENEGAL FONDATION INTERNATIONALE ...
REPUBLIQUE DU SENEGAL
FONDATION INTERNATIONALE
PRIMATURE
POUR LA SCIENCE
. I i.
" .
D.G.R.S.T.
-':' +*"
,:ti),, '
‘.,.. '.
BOURSE DE RECHERCHE '
& 8, g f$ y, 'y ;
.
No G 133
:..-
.
ETUDE DU COMPOSTAGE DES RESIDUS DE RECOLTE
DE
LEUR VALEUR AGRONOMIQUE AVANT ET APRES COMPOSTAGE
DE LEUR VALORISATION POSSIBLE PAR FIXATION DE N2
Réalisation
: Mlle Fatou GUEYE
Direction de l'étude: F. GANRY
Programme
1’ F S du 1 Juillet 19’76
au 1 Juillet 1977
FQvrier 1 9 7 8
Centre National de Recherches Agronomiques
du Bambey
INSTITUT SENEGALAIS DE RECHERCHES AGRICOLES
.
PLAN DE L'ETUDE
==========z====
PREMIERE PARTIE: ETUDE COMPARATIVE D'UN PROCEDE TRADITIONNEL ET D'UN PRO-
CEDE PILOTE DE COMPOSTAGE DES RESIDUS AGRICOLES,
INTRODUCTION
1 - MATERIEL ET METHODE
Il- Description technique des deux procéd8s de compostage
- ProcBdé de compostage traditionnel
- Proc&dB de compostage en atelier pilote
12.. Analyses chimiques et biochimiques des composts obtenus
Bilan
- Analyses chimiques
- Analyses biochimiques
2 - RESULTATS - DISCUSSION
211. QualitS minérale et biochimique des composts
22- Bilan organique et azot6 sur un compost traditionnel
23- Quels sont les facteurs d'appr6ciation des composts ?
Conclusion
DEUXIEME PARTIE: ETUDE DE LA VALEUR AGRONOMIQUE DES COMPOSTS COMPARATIWE-
MENT AU MATERIEL VEGETAL NON COMPOSTE.
INTRODUCTION
1 - MATERIEL ET METHODE
l'?- Dispositif expdrimental
‘l2- Milieu expdriaental
2 - RESULTATS ET DISCUSSION
C o n c l u s i o n
1
TROISIEME PARTIE: UNE VOIE POSSIBLE DE VALORISATION DES COMPOSTS:
- .
INOCULATION PAR DES FIXATEURS D'AZOTE.
INTRODUCTION
1 - MATERIEL ET METHODE
Il- Dispositif expérimental
12- MQthodes d'étude4 des principaux parambtres
- TempBrature
- TaxicitB des percolats
- Activité fixatrice de N2
- Bilan d’azote par Kjeldahl
- Degr6 d~humificatkon.
2 - RESULTATS - DISCUSSION
21- Evolution de la température
21- Evolution de la toxicité des percolats de compost
221. Test sur la germination des graines
222. Test sur la croissance de la plante
23- Evolution de l'activit8 fixatrice d'azote sur compost inocul6
24- Etablissement de bilan de l'azote
25- Importance de l'humification du compost.
Conclusion.
PREMIERE PARTIE
ETUDE COMPARATIVE D'UN PROCEDE TRADITIONNEL ET D’UN
- :
PROCEDE PILOTE DE COMPOSTAGE DES RESIDUS AGRICOLES
:-
INTRODUCTION
.
Cette etude a pour but de comparer les produits issus de deux
I
procédés de compostage: un procede traditionnel n’exigeant pas ou peu
d’infrastructure, dont la durée de fermentation en semi-anaérobiose est
de 4 à 6 mois et un procédé pilote,'plus rapide, d'une duree de 7 jours
environ, mais exigeant en infrastructure. Ce deuxieme procéde applique la
méthode CIDR*. L'investissement technologique qu'il requiert n'est pas ac-
cessible au paysan mais peut 1’8tre à une entreprise agricole à caractéro
industriel qui accumule souvent, sous forme de residus, des sous-produits
de recolte sans les valoriser; c e procedé p e r m e t t r a i t a l o r s d e r e c y c l e r
en agriculture ces sous-produits de récolte, Au Sénégal, on peut citer 10s
huileries qui accumulent des coques d’arachide, les usines de decorticage
du riz qui accumulent les enveloppes (glumes) du riz, l’usine sucrière qui
accumule de la bagasse de canne à sucre.-
_,_.
boum--""
~._"--.-'-
-
--+ Dans le texte nous conviendrons d’appeler le compost fabrique
par ce proc8d6 >. 10 oompoçk CIDR.
* Compagnie Internationale pour le DQueloppement Rural
3 3 , r u e f%rbeuF - 7 5 000 Paris.
4
1 - MATERIEL ET METHODE
I l - D e s c r i p t i o n t e c h n i q u e d e d o u x procédes d e c o m p o s t a q c
- procBd6 d o c o m p o s t a g e t r a d i t i o n n e l o u proc6dé d i t “a l a f e r m e ” (G)
_c--_-----------__--______________
Le compost est fabrique en fosse cimentée de 3,6mX3,6mxl,2m
à
partir do pailles de mil broyées (résidus d’environ 2 à 1 0 c m d e longuouz)!
.- *
D e s c o u c h e s d e paillas h u m i d e s s o n t intorcaloes a v e c d e m i n c e s l i t s d e Pu-
mier qui sert d’inoculum. En général, d e u x a r r o s a g e s s o n t e f f e c t u e s e n
s a i s o n seche, a v a n t l a s a i s o n d e s p l u i e s . Les percolats de compost sont
cécupéres dans une petite fosse en contre-bas par rapport à la compostiSre
et recycles dans cette dernière afin do maintenir le bilan minéral (hormis
D
l’azote) équilibre. La durde d u c o m p o s t a g e e s t d e 4 B 6 m o i s p e n d a n t los-
q u e l s o n e f f e c t u e u n r e c o u p a g e (homocdntiisation)de l ’ e n s e m b l e .
- Procede de compostage en atelier pilote (procedé CIDR)
------I---__------_-----“--------------
Les matières végétales, broyées préalablement au broyeur à mar-
t e a u ,
sont introduites dans une cuve de fermentation de 7 m3 de volume.
Un apport d’eau, a i n s i q u ’ u n i n o c u l u m b i o l o g i q u e s o u s f o r m e d e fumier ot
u n e s o l u t i o n minerale a d é q u a t e , o s t réckisé a f i n d ’ o b t e n i r u n melange semi-
pateux. Un surpresseur d’un debit de 95 mybpermet l*aeration du mélange. : . .
Un contrble périodique du pH est fait afin d’empécher l’acidification du
melange. A p r è s s t a b i l i s a t i o n d e c e p H , soit après 7 a il jours de fcrmonta-
.
t i o n , l e m é l a n g e c o m p o s t é e s t p o m p e d a n s u n e c u v e d e s t o c k a g e e n surelova-
- .
.Y -;
t i o n , LT
essorage éSt.fait d a n s u n e assorwse debitant 8 4 kg/h. L e liquida
-. e s t pomp6 d a n s u n e c u v e d e s t o c k a g e d ’ u n v o l u m e d e 7 mJ. C O
liquide d’essorage est réutilise dans la fermentation suivanto. Lc compost
e s t s t o c k é d a n s d e s s a c s .
Les premiers essais de compostage en atelier-pilote ont ote r6a-
l i s e s d ’ a b o r d sur d e l a p a i l l e d e s o r g h o p o u r l a mi,se e n r o u t e d u d i s p o s i -
tif et llont‘été, par la suite, sur coque d’arachide. Malheureusement, la
m i s e a u p o i n t d u procéde d e c o m p o s t a g e CIDR sur c o q u e d ’ a r a c h i d e a 6t6
i n a c h e v é e ;
nous avons pu cependant obtenir un compost pour les tests agrti-
nomiquss..
12- A n a l y s e c h i m i q u e ot b i o c h i m i n u o d e s c o m p o s t s o b t e n u s - B i l a n
Les analyses chimiques des éléments totaux (N, P, K, Ca, Mg) ont
BtE realisées au laboratoire d’analyses du CNRA de Bambey (1). Les analyses
b i o c h i m i q u e s o n t porte sur l e c a r b o n e t o t a l p a r l a m é t h o d e A n n e modifiEo
(2) et le carbone des acides humiques.
- Extraction des acides humiquas
Dn extrait las matieres humiquos totales par un agent alcalin.
Le compost passé au tamis de 0,5mm est mis en contact du pyrophosphato de
sodium M/?O. RprBs agitation intormittsnta pendant 9 heures et abandon do
la suspension pendant 15 heures, on agite de nouveau et centrifuge pen-
dant 10 ? 15mn à 3000 t/mn. Après filtration, on ajouts de l'acide sul-
furique 'sur une aliquote des matieres humiques totales . On 1 a i s s o
prkipiter pendant une nuit et on centrifuge pendant 5 mn à 6000 t/mn. On
recueille alors le précipité qui csrraspond a la fraction nammée acides
humiquos.
On rince le culot de centrifugation avec H2SO4 N/I0 et effectue
une 2e centrifugation. Après on redissout le précipita d'acides humiquos
par NaOH N/I0 et on amène a volume connu.
.
- Dosaqe
Sur une aliquote, on effectue le dosage du carbone par la méthode
Anne modifiée.
Expression des resultats
. Taux d'acides humiques
C$ des acides humiques par rapport h la matière organique.
, Taux d'humification
Cg des acides humiques X 100
C % total
2 - RESULTATS ET DISCUSSION
21- Qualité minerale et biochimiquc des composts (Tableau 1)
*r
!
Eléments en $
f
I
!
f
!
f
1 N
ip
fK
; ca
f f4 r3 ,
---*
1-
i
!Paille de mil
f 0,78;0,065;0,296f0,262~0,499/
~-~-m.--m--~
;Paille de mil compostée (compost ferme) ; 1,47~0,178~0,13+,040~0,973f
.P
-_I_--
f
[Paille de sorgho
I
, 1,83~0,115~~,024~0,416~0,625f
*_I*-“----‘---.---
--’
i Pailla do sorgho compotée (compost CIDR)f 2,08~0,372~0,635)0,~170~0,325~
I
P-P.-*
f
!
Coques d'arachide
f
I 1,20;0,214~2,132~0,484~0,195~
-- ---
;Coques d*arach.compostéas (compost CIDR)f 1,05~0,155~0,777f0,254~0,096f
.P - A.-œ-M.-M - -
!
ILiquide d'essorage compost
174; 110 ; 6355; 254 f 105 f
!Paille de sorgho (compost CIDR)
!
p wmf wm f wm I wm I wm I
Tablaau 1
: Analyses chimiques des principaux résidus de récolte compos-
tes ou non compostes expérimentés pour la fabrication du
compost,
Dans les deux cas de compostage on observe une augmentation
relative de l'azote, du phosphore et du calcium (par concentration de
l'élément due aux pertes en carbone) et une diminution importante du po-
tassium qui est facilement entrafné dans les percolats et qui n'a pas 6t(i!
recyclé au cours de ce compostage. L'avantage du compost CIDR résida dans
la possibilité de recuperer ces percolats et de les r8utiliser pour 10s
?
fermentations successives, donc de freiner 3.0s pertes minérales et dc
.--
jouer un rble d'inoculum (pied de cuva).
Nous avons pris comme critère d’appréciation de la qualitb bio-
taux
chimique, le w d'humification du compost caracterise par sa teneur en
acides humiques
. Nous avons comparé le compost de ferme au
compost CIDR, Dans les differents composts CIDR, ces teneurs varient pour
1)
le compost de paille de mil de 2 à 5% de carbone d’acides humiques par
rapport à la matière sèche (taux d'humification do 5 à 8%) contre 2 & 3%
pour le compost do ferme de paille de mil fabriqué en 1976 et 1977 (taux
d'humification de 5 h 0%). Le taux d'acide humiquc est donc sensiblomunt
le meme,
environ 3$, quel que soit le procéde de compostage utilisa.
22- Bilan orqanique et azote sur un compost traditionnel
- Bilan organique fl# (experience 1976)
e-..-w.ea.*--...m---w - -
. Poids de matière organique en début de compostage: 4598 kg do
paille à 5% H20 soit 4400 kg M.S.
Poids de matière organique en fin de compostage:2400kg de N.S.
?
Los portes en matiùre orqanique, exprimees en pour cent par
rapport au poids initial mis à composter, sont de 45%;
- B-ah organiquefa) (expsrionce 1 9 7 7 )
-‘..--y------” - -
. Poids de matière organique en debut do compostage: 1760 kg de
paille à 5$ H20 soit 1672 kg M.S.
. Poids de matierc organique en fin de compostage: 3257 kg à 71% H20
soit 950 kg F1.S.
Les pertes de matière orqanique s’élevonk. à 43%.
Donc d’apres les experiences de compostagc 1976 et 1977, l'irai-
portante des pertes de matière organique,pour une m@me texture de paille
broyée (morceaux variant de 2 à 10 cm do longueur) est de l’ordre de 43s
2 45%. Par le procédé CIDR, ces pertes sur matiére organique ont Qté eva-
luées à 20% 93f.
7
- Bilan azote $11 (experionco 1976)
. ..---1--11--- -
La paille originelle avait O,OO$ N ot le compost final 'l,18$ N.
Il en résulte une augmentation relative apparente du taux d'azote de 477;
mais en realité, des pertes r6cllo.s en azote par rapport au stock d'azote
initial,de 19%.
23~ auels sont les facteurs d'appréciation des composts ?
?? ?
?
Nous avons retenu sept facteurs pour une appreciation globale
des composts, hormis leur valeur agronomique qui sera étudiea dans. la
deuxième partie de la presentc étude.
1
!
,Facteurs dtappréciatiAJ Compost do ferme
I
1
Compost
C .I .D ,R ,
1
1
1
;Temps de fermentation i4 a 6 mois
7 j o u r s
I
1
.
.
i
1
1
Qodalité d’arrosage
INécossite p l u s i e u r s
[Un seul apport d’eau rbalii
arrosages en saison
1
I
!sé par la suite avec camp17.
I
! sèche
Iment
!
I
I
IEconomie d'éléments
1
!Pertes importantes de !Apport minéral NPK au débu
minéraux
I
Imais recyclage des perco-
1
I Bilan négatif
]lats dans les composts suo:
1
I
Icessifs.Eilan bquilibro
i
!
I
I
.
f
J
. :Très bonne pour le temps
I
IHumification
If30nna et stabilisée
!de compostage,Se poursuit !
!
I
Iprobablement
dans les sacs!
I
!Pertes d e m a t i è r e orgai
!
I
!Maximum 20s à la mise en !
!nique MS (sous forme
1
I de carbone essentielle7 Environ 45 $
I sac
!
f ment)
i
I
I
1
!
!
!Perte N t o t a l
!
I
f
!
Environ 20 $
I Maximum 10 $
!
I
I
;
!
!Investissement
Minimum...
1
IImportant, Inconcevable
I
lTechnologiquo
lRBalisablc chez le
!en milieu paysan
f
paysan
1
I
I
1
CONCLUSION
Le compost CIDR, présente une qualité biochimiquc sur les fac-
teurs pris en considération plutBt supérieure à col10 du compost do forme;
en outre , gract3 a u “ s y s t è m e f e r m é ” d e f a b r i c a t i o n i l e s t p o s s i b l e d o t e n -
dre vers un bilan minéral équilibré (ce qui serait néanmoins possiblo on
compostage de forme mais avec une fosse et une pompe pour recyclage des per-
colats) e t d e reduirc l e s p e r t e s e n m a t i è r e o r g a n i q u e .
Cependant sur le plan de la réalisation pratique la technologue
du proc6d6 devrait 6tre amélior6o on particulier au niveau du brassage
dans la cuve de fermentation et de l’essorago.
Il reste B préciser d’une part la valeur agronomique des produits
et d’autre p a r t à voir si le temps de fermentation pour un matériel plus
ligneux : résidus d’ananas, de cotonnier par exemple, serait assez long
pour obtenir un degré d’humification acceptable. L’Btude de la valeur
agronomique des composts obtenus F&it l’objet de la deuxi&ma partie.
.
3
BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE
.œ"CII"~..l
In OLIVER (R.), 1978
Méthodos d'analyses des sols-Eaux-Plantes en usage au CNRA do Barnbey
SQnOgalRapport ronéo, ISRA/CNRA de Bambey - 68 p et 30 p
-
2- DUCHAUFOUR (P.), 1970
Précis de p8dologie - Troisiéme édition
Masson et Cie gditeurs.
3- Etudes ISRA/CNRA, 1976
Rapports internes, CNRA do Bâmbey Sénbgal
4- GANRY (F,), 19'75
Fiche technique provisoire de fabrication du compost an milieu paysan
ISRA/CNRA de Bambey SBnégal
DEUXIEME PARTIE
ETUDE DE LA VALEUR AGRONOMIQUE DES COMPOSTS
COMPARATIVEMENT AU MATERIEL VEGETAL NON COMPOSTE
INTRODUCTION
L8enfouisscmont des matières organiques disponibles sur LOS ex-
ploitations agricoles est un dos thèmes directeurs de l’intensification
agricole au SBnégal. Malheureusement, l’enfouissement des pailles, proco-
nisé initialement, sIos t revelé, malgrb les nombrouscs aet.ipnisr: mo+8cs. a$ ‘: *.-
.
nivo.au.: dtr
Développement,
impossible à appliquer en milieu paysan, Il
apparaît donc de plus en plus nécessaire de faire des restitutions de
pailles transformées et différées dans le temps, plutbt que de pratiquer
leur brulage qui est à prohiber.
Par ailleurs, comme nous l’avons souligné dans la première partie,
une des voies possibles de la valorisation des residus de recolte produits
dans les entreprises agricoles à caractére industriel serait leur cornpos-
tage.
Donc,quelle que soit l’unité de production, paysanne ou indus-
trielle, le compostagc apparaft comme une technique d’avenir. Dans les
exploitations paysannes integrant l’élevage, le fumier bien entondu,serait
considéré comme un compost, susceptible des m@mes techniques de valorisa-
tion.
Le but de la presente étude, conduite au champ, a pour objet de
tester l’effet sur le rendement dumil,de différents types de résidus de
récolte: mil, sorgho et coque d’arachide, non compostés et compostés.
11
1 - MATERIEL ET METHODE
Il- D i s p o s i t i f e x p é r i m e n t a l
Dc2s p a r c e l l e s d e 5 0 m2 chacune,constituont u n e s s a i b l o c à six
r é p é t i t i o n s . E l l e s o n t r e ç u l a måmo f e r t i l i s a t i o n : 1 5 0 kg/ha d’un e n g r a i s
t e r n a i r e 10-21-21, p l u s 1 0 0 kg/ha d ’ u r é e e n fumure compldmentaire,
c e q u i
représente un apport d’azote de 60 kg/ha.
L e s p a i l l e s e t c o q u e s n o n c o m p o s t é e s o n t QtB apportaes 3 l a d o s e
d e 1 0 t d e matiere s è c h e (M,S,) p a r hectare e t l e s P a i l l e s e t coque com-
postées à la dose de 8 t MS/ha (lfcnfouissemcnt d’une moindre dose de pail-
l e compost8e a Qté r é a l i s é e p o u r t e n i r c o m p t e d e l a p e r t e e n matiére o r g a -
nique lors du compostago),
Preparation du compost
le compost de ferme a été préparé selon la technique décrito
dans la Première partie.
L a p a i l l e d e s o r g h o et l e s coques d’arachide ont 6te compostéus
avec la méthode CIDR, en 7 jours, d é c r i t e é g a l e m e n t d a n s l a premibru partiu.
12- Milieu cxpérimontal
- Climat
Le climat du SénBgal se caractérise par l'opposition cntro.dcux
saisons (une saison des pluies et une saison sèche) et par l’irrégularitd
des pluies pendant la saison pluvieuse. A Bambey, la pluviométrie moyenne
(sur 40 ans) est de 650 mm étalés sur trois à quatre mois; ~110 accuse
depuis 1972 une baisse très nette de 300 mm qui n’a cependant pas induit
d e d é f i c i t h y d r i q u e prejudiciable
à c e t t e c u l t u r e à c o u r t c y c l e d a n s 10
cadre de l’expérimentation,
-
S
o
l
L’expérimentation est implantée sur un sol ferrugineux tropical
p e u l e s s i v é d o n t l e s c a r a c t é r i s t i q u e s s o n t les suiuantes d a n s l ’ h o r i z o n
O-20 cm (tableau 1).
Tableau 1: P r i n c i p a l e s caractéristiquas
a n a l y t i q u e s d u s o l
fGranulom6trie
($)
I
!
Argile t Limon
!
1
!
f
4,5
1
1
Sables totaux
95,l
I
! C a r b o n e t o t a l ($0)
1
2;83 f
!Azbte t o t a l ($ )
I
0.19 I
!Complexe absorbant (en meq/lOO g)
1
I
f
Ca
I
0,7
!
!
MQ
A
!
0,2
1
(
Na
I
0,04 I
!
K
I
0,os I
I
Somme
1
0,99 !
i
T
!
1,8 I
I
v = S/T x 100
I
I ..II
-~55
1
t/hc
.
. .
- Plante
La céréale utilisée est le Nil Sauna III, mil hatif a cycle de
90 jours, Eo'.plus cultivé par les paysans dans la zone pluviométriquo de
500 mm à 700 mm,
2 - RESULTATS ET DISCUSSION
Le tableau ci-dessous rassemble les résultats sur les rondçmcnt-
fqo cdhohla
obtenus en fin de cycle, Ces résultats sont illustrés h la figure P;k.
R E N D E PI E N T
.kq/ha
I
1
I
f
i Failles (P) f
Graines (G)
f Total (P+C) ,.
l
f
f
!
IiYatièreiAzote
!MatiErcfAzote IProtéinosiMatièrrfAzBtc I
I sèche
!total !sBcha
!total l
f sèche ;totûl I
I
f
I
!
!
'1
yTémoin sans
f t-3522 !
I
ienfouissement
1 7040 t 55 I 2488 I 44 I
275 '! '106E3)l 99 I
I
a c f-
- I -
X
~
f
I
J
I
I
!
!Coques d'arachide I
I
r
!
I
7640 I 68 f
2493 I 42 I
262
;(11699); 110 i
-
acf
1.
!
I
I
8C !
I
, 4043-j I
I
iC$ues d'arachide i
I
!
f
l
!
7380 1
66 I
2626 I 44 !
275 ;(12523\\ f 110 I
IcOmpostécs
1
acf!
t
a 1
I
J -looo6 [
I
!
1
I
1
!Paille de sorgho I
5560 i 3E f 1756
31 f
194
; (8211 )f 69 f
b'
I
I---V
b I_
I
1
:- .
1
1 ?346 1
I
I
IPaille de sorgho ,
1
!
1
l
.
6720 I 57 I
2430 I 39 r
244 ; (1041Oj; 96 j
r composteo
!
CB I
I
ac !
I
! 9150 1
1
I
I
5940 ; 47 f
I
1
!Paille de mil
!
2211 [ 39 {
244
; r9209) f 86
;
f
I
' J
I
c !
II
f
8'54 - I - !
!
!Paille de mil
!I 7860 f 64 f 2510 f 43 f
"2GY:., ;(11715) ; 107 i .
composteo
f
!
f !
ac
I
I
1
1 ‘-Jo 330 1
I
Tableau21: Influence sur le rendement en matière sèche, en azote et on
protéines du mil,de 3 résidus agricoles compostes ou non com-
POStéSa t?nh-tL PdrCtithe$cj
?:cJ~Y~ \\e re,,d cw\\ent to~cxl ii\\tlwuzt krxih;qlulnyj
Le rendement en protéines a été
calculé en multipliant Par 6,25
le rendement !Y' .kg/na.
Les résultats qui portent une mbme lettre ne diffèrent pas signi-
fiactivement au seuil de 0,05.
Ces rgsultats montrent un effet dépressif du résidu non. composte
(sauf pour la coque d'arachide) sur le rendement bien que lion ait apportO
de l'azote minéral à la dose de 60 N, Le compostage fait disparaftre cet
effet dépressif.
L a s r é s u l t a t s d e m o b i l i s a t i o n e n a z o t e t o t a l v o n t d a n s le meme
sens que les resultats de rendements matière vegétale. Notons que le sou1
fait de composter la paillo augmente de 10% et 25% las rendements en pro-
t é i n e s d u m i l p o u r l ’ e n f o u i s s e m e n t d e s p a i l l e s d e m i l ot d e s o r g h o . I l e s t
probable aussi que la valeur nutritionnelle du mil ait augmente sous l*ac-
tion du compost, comme cela a déjà Qtt-3 montr6 a Elambey dans le cas du mil.(l) a
On remarque que les plus-values dues au compost,enregistréos sur
le rondement en paille,no se retrouvent pas sur le rendement en grain.Ccci
peut s’expliquer par la sécheresse intervenue en fin do cycle au moment
du remplissage des grain5 qui a pdnalis4 le rendement en grain sur les
traitements 2 développement vog0tati.f mieux dtKeloppés, d'où un nivelle-
ment de ces rendements.
La valorisation des pailles par compostage procédé CIDR semble
moins poussée que celle par compostage procéde traditionnel. En effet le
rendement en paille de mil en~pr6scnce.dekcompoat sorgho CIDR'n'attoint pas
le rendement témoin, alors que le compost traditionnel améliorG ce rondo-
ment.
Nous pensons pouvoir dire avec assez de certitude que le compos-
tage permet une valorisation des pailles de mil et de sorgho, en Qtant un
r e m è d e sClr a l ’ a c t i o n phytodepressivc d e s p a i l l e s q u i p e u t s e m a n i f e s t e r
en effet annuel direct sur les cultures. Nous'basant sur le critàro du
rendement des plantes, le compost traditionnel semble de meilleure quolit
que le compost CIDR, mais ce dernier a l'avantage d'avoir et& produit plus
rapidement et avec une meilleure Qconomio des éléments matériaux.
5 4
B I B L I O G R A P H I E
l- GANRY (F.)
et BIDEAU (3.). 1974
L
Action de la fertilisation azoth et de l'amendement organique sur
le rondement at la valeur nutritionnelle d'un mil Souna III.
Agron. Trop. vol XXIV, nolO. p 1006 à 1015.
TROISIEME PAR‘TIE
I====~==z=~=====
INTRODUCTION
Nous avons montre dans la première partie que le compost en cours
de fabrication est le siàge de pertes importantes en mati&re organique et
. .
on azote qui peuvent atteindre 45% du stock initial de matière organique
et 20% du stock initial en azote total dans le cas d’un conpostage de’ type
. .
traditionnel.
On sait que certaines techniques simples et Pau onéreuses, telles
que phosphatage , permettent de diminuer ces pertes (1). Par contre,à notre
connaissance, très peu de recherches ont 6tQ faites sur la possibilit6
d'induire une fixation de N2 dans le compost. On peut citer les travaux de
PREVOST (2) mais ce dernier attache surtout une importance au rble humifi-
cateur des fixateurs d'azote.
No&re souci estd’induire une fixation biologique de N2 dans le
compost, en vue de maintenir le stock initial et si possible d’induire un
gain net d'azote au cours du processus de compostage. Dans ce but nous
avons realisé une expérience drinoculation d’un compost de paille de mil
par des fixateurs d’azote.
REMERCIEMENTS
Cette étude a pu Btre réalisée grace à l’appui technique du
laboratoire de microbiologie de 1'O.R .S.T,O.M. de Dakar qui nous ia fourni
les souches bacteriennes. Nous tenons particulièrement 21 remercier HIY.
DDMMERGUES, DIEM et RINAUDO.
16
1
- MATERIEL ET METHODE
Il- D i s p o s i t i f expdrimental
- Mise en place des microcompartiments de compost
L e s t r a i t e m e n t s s o n t a p p l i q u e s ‘3,
des micro-compartiments de
paille de poids defini de 1009 de matière seche dans un volume approxima-
t i f d a ’ 1 dm3. C e s c o m p a r t i m e n t s s o n t delimites
p a r u n e t o i l e moustiquaire
cousue sous forme de sac, Ces sacs sont enfouis à un metre de profondeur
dans la compostière à raison de deux sacs par micro-parcelle. Chaque sac
regoit 40 ml de milieu inoculum,
Pour la mise en place des micro-parcelles, on a confectionn6 une
grille metallique de 3,20m x 3,2Om à mailles carrees de 40 cm x 40 cm. U
chaque micro-parcelle ainsi constituee correspondent deux sacs de paille
convenablement étiquetbs et attachés (donc deux micro-compartiments)‘. Nous
avons en tout 130 Echantillons (128 + 2) dans la compostière. La grille est
posée à la surface du compost; l a s u r f a c e d e l a c o m p o s t i è r e e s t d e
3,6m x 3,6m; il reste donc 20 cm entrs l a g r i l l e e t l e b o r d d e l a compos-
tiere. L ’ e n s e m b l e d e s t r a i t e m e n t s e s t randomise,
- I n o c u l a t i o n
L e c o m p o s t e s t i n o c u l e a v e c t r o i s s o u c h e s bacteriennos, f i x a t r i c o s
d ’ a z o t e : - 1tEnterobacter Dl4 anatsrobie
- 1’Enterobacter B 8 anaerobie
- l e B e i j e r i n c k i a c a m a r q u e n s i s , aerobie
Ce compost inocule sera compare aux temoins compost,-Inon Bnooulbs.
Nous avons utilisé deux modalites d’inoculation pour chaque souche:
- l i q u i d e (batteries e n s u s p e n s i o n )
- s o l i d e s o u s f o r m e d’alginate ( b a c t é r i e s i n c l u s e s ) .
L’inoculation slcst effectuée en deux temps :
- au temps to, en debut de compostage, au moment du prcmiw arrosage;
- au temps ti , juste aprEs la phase oxothermique (voir courbe do tcm-
peratures, paragraphe 21).
Dans les deux modalités d’inoculation, on apporte le m&me nombre
de germes ( 10y/ml d f inoculum) .
Les germes sont cultivbs dans des wilicux de culture liquides
adequats :
- p o u r 1’Enterobacter c l o a c a e , l e PLG’*avcc p c p t o n c ;
- p o u r l e Bai jorinckia, PLC t 1 0 0 mg/1 d e (NH4)2 SO4
.
4+ PLG = Milieu de pomme de terre avec oxtrait de levure et glucose
17
Préparation de l’inoculum alqinate
La culture bactérienne est mélangee à la solution d’aaginate. Un
laisse tomber 10 mdlange(alginate + culture)rgoutte a goutte, dans une
solution de CaC12 à 17,5$. Chaque goutte qui tombe forme une bille dans la
solution de CaCl2.
.”
-
Le contact du melange (alginate + culture) et du CaC12 provoque
une prise en masse qui reduit le volume d’inoculum à 54ml au lieu de IOOml.
Cln peut retenir que lg d’alginate dans 50 ml d’eau distillée + 50 ml de
milieu de culture donne 54 ml de milieu inoculum.
ProcBdé d e cc,mpostaqe
Nous avons composté 1760 kg de paille de mil par le proc0ds do
compostage traditionnel. La paille de mil contenue dans 10s sacs de toile
a O t é broy0e plus finement que celle do,la compostière.
IZ- Méthodes d’etudes des principaux paramètres
- TempBrature
Au début du compostage, la température est enregistrée pGriodi-
quement tous les deux jours et par la suite d’une façon plus espacbc dans
le temps. La profondeur d’enregistrement de cette température est de 40 cm.
Chaque r6sultat de mesure ost la moyenne de ID enregistremepts,& un méme
moment,dans la compostiére,
- Toxicité des percolats
com pas
I
Sur la qermination
Dans des boftes de pétri contenant un papier filtre comme support,
nous mettons 50 graines de mil ou sdrgho, arrosées avec 9 ml de percolat
avc?c
dilué ou non selon le traitement, et/da l’eau distillée pour le témoin, On
laisse incuber à 30°C pendant deux jours et on observe la toxicite sur la
germination des graines.
Sur la croissance
Dans des pots de vegétation de 500 ml de capacite, nous avons
fait pousser des plants
de mil ou de sorgho sur un support sableux de quartz.
Les mdmes traitements quo précbdemment sont appliqués aux plantes ageos
d’une semaine. Les plantes traitées sont observees tous les jours sur leur
a s p e c t vdgétatif,
- Activité fixatrice de N2 sur compost inoculé
Les mesures sont effectuées dans des sacs en plastique confection-
nes de dimensions 30cm X 4Dcm. La piqhre d’injection des gaz se fait à tra-
vers le bouchon d’un tube vaccutainer collé au sac. Les micro-compartiments
2..
“6
i
,:
de compost prélevée en entier sont enfermes dans ces sacs et incubes aprbs
injection d'acetylene et de propane: Le propane joue le rdle de gaz traceur:
il permet en m0me temps que la connaissance du volume des échanges gazeuxI
la prise en compte des fuites eventuelles, Le dosage de l*ethyléne formé
est realisé au chromatographe en phase gazeuse.
- Bilan d’azote
On réalise les dosages d'azote par la methode Kjeldahl incluant
les nitrates (réduction ffos nitrates par addition à H2 SO4 pur,d'acide
salycilique et de thiosulfate de Na.
1 Ces dosages dtN-total sont faits on
debut, en cours et en fin de compostage, Le bilan d’azote alors calcul6 est
soit négatif, Qquilibre ou positif.
. Deqre d'humification (voir Premiere partie de 1’Qtude)
2 - RESULTATS ET DISCUSSIONS
21- Evolution de la température au sein du compost (fig.1)
Les enregistrements périodiques des temperatures nous ont pcrrnis
de localiser non seulement la fin de la phase exothermique mais aussi d'ap-
precier l’importance de la doperdition Qnergétique de la paille.
En moins de dix jours, la température a atteint son maxium; cor-
tains enregistrements nous ont donne-4 des temperatures comprises entre 70 et
73 p 6,
Après une phase plateau comprise entre 60 et 70°C durant environ
30 jours, la’température moyenne a baissé jusquI 50-55OC ot s'y est stabia
Usée, ne décroissant que 16gèrcment pour atteindre 50°C environ 50 jours
après, donc 80 jours après le debut du compostage.
22- Evolution de la toxicité des percolats de compost
221. Test sur la germination des graines
“--“““---L”--“““---““--~~--------”-
Pour exprimer la toxicitts du percolat, noue avons coneidéro le
pourcentage des graines germbes par rapport aux graines incubees et la lon-
gueur des plantules juste apres la germination (voir tableaux 1 et 2)
I
! Nature
I
!
I Age du I
D i l u t i o n d u
percolatl
I plante
r compost
I testée I
1
I TBmoin Ir
I/l0 ; 1/4 f
1/2 ;Non dilue:
I
I
!
!31 j o u r s I
54
!
54
f 56
f 36
; 34
'I
f SORGHO I
!
r
I
I
147 jours I 54
I
52
1 48.
f 44
; 34
i
1
!
l
!
1
!31
jours I 54 ! 38
I
;MIL
I
!
34
; 24
f 26
i
1
!
!
!47 jours ! 42
20
; 20
f 24
f 14
[
-=-=-=-=-=-=-=r=-=,=--
!
-...="z-=-=r=r=-~r- -"=-=-="=-=-="=-=-=r="="="=-="
Tableau 1: Influence du percolat de compost sur le pourcentage de germi-
nation des graines.
.I 3
.
-=-=-=-=-=-=“=“=-=-=“=-=-=“=“=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=~=”=-=-=-=-
I Nature f Age du !I
D i l u t i o n d u
porco1at;
!
t~-plwrtc
I compost I
f testee I
!
I Témoin I
l/lO~ 1/4
f 1/2 :Non dilué!
I
!
I
I
I
I:
I 24 jours: 7,5 I 4,5 I 3,6 I 2,6 I
297 f
; SORGHO
I
I 31 jours!
5,3 ;
4 , 0 !
3,5 i 2,9 ;.
1,o ;
I
!
!
!
I
!
1
t
1
I 24 jours; 7,6 I 5,5 I 4,8 I 4,2 I
3,3 ;
;MIL
I
I
I
!
I
!
t 31 jours! 5,4 I 5,l I 5,3 I 3,9 I
184 i
-=-=r=~=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=r=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-
Tableau 2: Influence du percolat de compost sur la longueur des plantules
exprimée en cm.
Les résultats des tableaux 1 et 2 montrent que les psrcolats de
paille en cours de compostage ont un effet phytoxique et que le mil est plus
sensible à cette toxicité? que le sorgho. L'aspect et la longueur dos plan-
tules revèlont bien les symptbmes de toxicite: racines rouges et plantulcs
recroquevillees.
A la dilution la plus forte (l/lO)., l'effet toxique est très
faible; dans l'ensemble, à cette dilution, l'aspect des plantules ne rdvèlo
plus les symptbmes de toxicite. Par extension, on peut expliquer que dans
le sol, lorsqu'une graine,lors de sa germination, rencontre une paille en
decomposition,
elle ait une phase germinative inhibée,
222. Test sur la croissance de la plante
--I---------------"-------~--"--"--
Dès le dcuxiéme jour de croissance, les feuilles basales des plan-
tes ayant pousse sur percolat non dilué commencent; à:jatinir. Trois a quatre
jours après, le jaunissement basa1 se généralise au niveau de tous les trai-
tements. Notons qu'à la dilution I/l0 quelques feuilles seulement sont jau-
nes.
1
Neuf jours après, les plantes du percolat non dilué sont mortes.
Les plantes de la dilution I/l0 ont resisté plus que les autres. Compartcs
8
au temain, leurs feuilles ont la méme hauteur, mais un peu moins dévelop-
pr5es at moins vertes. La m@me remarque que precédomment peut fZ?tre faitc en
ce qui concerne l'extension in situ de ce phdnomène in vitro, à savoir les
consequences néfastes sur la plantule, de paquets de paille insuffisamment
homogfineisée
au sol, pouvant Btre a l'origine d'une phytotoxicitfi.
On peut penser qu'on debut de croissance des plantes surtout on
cas de pluviométrie faible, les
racines par hydrotropisma
sIetant concen-
trées a proximite des pailles enfouies, subissent la ph,yt&Q&$te do Ws
pnilleaen cours de décomposition. Cette action phytoxique des percolats do
.
paille en cours de fermentation avait déjà étQ étudie par GANRY et 31. (3).
-
A la différence de nos resultats, ces auteurs ont montré qu'après 20 jours
l'essentiel des acides phénols phytotexiques a dejà Bte extrait. Nous dovcns
reconnaftre que dans notre Btudo,
donc dans un milieu plutflt anadrobie,
l'évolution biochimique est sans doute ralentie voire differents .
23.. Evolution de l'activite fixatrice d'azote eur compost inocule
1'
11
,, Tbmoin
!
!
3
J
294
J
664
664
il
II
SI
J
f
J
,, Inoculum
t
643
f
11'76
!
3296
'
,1 liquide
I
J
!
iI
I f -
!
1
J
If
,, InoculuQ
J
1625
I
783
I
1747
"
l, solide
J
J
J
II
Tableau 3: Action do Ilinoculation sur l'activite réductrice de lfacEty-
lène: resultats moyens expriimés en nanamoles C2Hq,/h/lOOg de mo-
tièrc sèche.
-PrBlèvement sur un compost de 55 jours pour 88 et Dl4
II
sur un compost do 74 jours pour Sjk
Les résultats indiquent que le compost a Bte le siàge d'uno fixa-
tion d'N2)accrue sous l'action de l'inoculation. Cotte fixation dans II?
compost inoculé varie en moyenne de 6430 à 32960 nanomoles CZH4/h/kg de
paille seche. Signalons l'importance des variations intra-traitement qui
témoignent de la grande hétérogénbit6, normale dans un processus biologiquo,
mais imputable en partio à la methodologie de mesure de la fixation de N2
utilisée.
24- Etablissemont du bil,an d'azote
,
L’observation des figures 2, 3 et 4 montre clairement que l'ino-
culation par des fixateurs d'azote a induit une fixation de N2 sauf daps
a
le cas de la figure 28 courbe 12 (inoculation retarddo d’Entérobacter par
l'alginate). Dans un cae,de figure: fig. 2A courbe I2 (inoculum liquide de
Bei.jerinckia après phase exothermique) la fixation de N2 a entrainé uno
plus-value d'azote par rapport au stock d'azote initial; dans deux autres
cas: fig. 2A courbe I, et fig .3A courbe Iq
(inoculum liquide de Sei,ierinc-
kia et d ‘Enterobactcr
inoculé & to au moment du premier arrosage), 10
stock d’azote initial s’est grosso-modo maintenu. On remarque fig, 3 st 4,
la remontde du stock d’azote du t0moin après une deperdition brutale du
cet azote qui est do 28 $ au 50e jour et de 45% au 75e jour. Cette remontee
.
du stock d'azote est probablement due $ une contamination par les fixateurs
de N2,
Ces premiers resultats ont donc montré que les systèmes organiques
c o n s i d é r é s (iOOg d e p a i l l e s è c h o s o i t 900mg d'N total)étaient l e siege de
portes importantes d’azote, de l’ordre de 400 mg au 750 jour, qu'on oout
considérer comme maximum. Nais on a montré par contre qu'on pouvait gagn6
de l'azote grace ü l'inoculation: avocJnterobactor de 150 a 200 mg d'azote
et avec Bei.jerinckia, de 350 à 400 mg d'azote. Il importe de considurer ces
gains d'azote comme minimum car ayant étÉ calculés par rapport à des to-
moins qui ont probablement Bté contamines par l'inoculation do fixatours
.
d ’ a z o t e , ce qui ressort assez nettement aux graphiques 2 et 3. A coi;
6 g a r dlon admettant que le stock d'azote total dans les temoins ait Gto
celui mesuré avant l'inoculation 1 2 suppos6c contaminantc, les gains d'azote
auraient été alors de 300 à 350 mg d'N pogrr Gnterobacter et de 350 & bOUmy
d'N pour Beijerinckia.
On r.emarqucra,onfin,l e s p i c s d e f i x a t i o n d e N 2 a p r è s i n o c u l a t i o n ,
trés nets dans le cas de ‘dei.,ierinckia et qui, au moment du prélévement on-
viron 50 jours après l*inoculation, semble avoir atteint
leur maximum.
Apres cette accumulation dtN2 fixe, il semble bien qu'une partie de cet
azote soit perdu hors du systémo. Cette remarque nous suggére qulcntre I1
(inoculation en début de compostage) et le premier prclèvement au 750 jour
la quantite de N2 fixécst vraisemb2iblemanh: passée par un maximum vers ïo
5Oe j o u r , maximum qui n’apparaft pas sur la fig. 2
.
1 1 r Q ,s t e a savoir sous quelle forme cet azoto
s'est accumule (minera1 et/ou organique labile ?).
Sur un plan pratique les premières conclusions tirées de cotte
oxperionco (qui doit f!trc consid6rGc comme une oxpericnce d’orientation)
s o n t l e s s u i v a n t o s :
- L'inoculationlsous forme liquidc,devrait f?tre faite entre le 30~ i3t
l e 5Oe j o u r s d e f e r m e n t a t i o n d e l a p a i l l e .
- L e c o m p o s t a g e d e v r a i t 6tre arr&té p a r sochage: à l ’ a i r p a r oxomplo,
5 0 j o u r s apres l ’ i n o c u l a t i o n ,
En raison de l’importance agronomique de telles conclusions, nous
confirmerons cette annec , par une nouvelle oxperience, ces resultats.
25- Importance de l'humification du compost
.
,;
.
’
.
‘1”
.C’
,.
,
.
.j
,
i L
..,++..
-
a*g
9--.-.
.--_
_
-
,
.
c
;
+
.,_...
-”
-...
._
*.
_..--
+.j
~.L?#....“.%j
,:
,< I:.,,
:
.a
*:
^
%a
”
.
:
‘1i f
*‘.
I
BJK, 12
hz!
11
’
1.
-
f
T’
i
I
I 74 jours
!
!
!130 jours I
!
I
I Témoin
!
2935 ;
2,17 ;
!
I
(39,9 I
(40,3) 1
!
!
!
I 1, liquide I
2,40
1,97 f
I
(4W i
(43,2) !
I-
!
1 1. Solide
1,50 f
!
(42,4) I
Tableau 4: Taux de carbone des acides humiques on $,da C par rappo r$ à lû
matière sèche,. Entra porenthbao figure 10 C total $.
BJK, 12 : inoculation retardée à 12 avec le Baijerinckia
Mesure faite sur un compost de 74 jours
BE, Il : inoculation à Il avec 1’Enterobactor B8
Mesure faite sur un compost de 140 jours (2e prdlhvo-
ment)
!l RJK ; 12 bal:Iq f
.J
!
f 74 jours
!
!
!
, 130 jours I
!
f
i
I
! TQmoin
1
!
I
(ly,
;
(1:;:) ;
!
!
I
!
I 1. liquide !
1
(,y) 1
!
(147:5) ;
!
I 1. solido
I
Tableau 6: Taux d'humification en $ 1
Entre parenthèses , onnexprim8
*
le C/N
D’après les tableaux q- et 5, l'inoculation a tendance 5 ruduiro
.
le taux d'humification dans 10 cas d’Enterobacter. Cotte diminution du
taux d'humification correspond à une augmentation du C/N, ce qui est noriata
a priori. Il convient cependant d’&tre prudent dans cette interprétation
en raison des faibles variations de ces paramètres. Notons que le taux
I
d'humification qui vario de 4 & 68 est sonsiblomcnt le:,tir?me que celui trou-
vé dans le compost CIDR
(5 3 0s) analyse dans la promiére partio.
.
SYNTHESE ET CONCLUSION
En vue d'induire et/ou d'accroftre la fixation de N2 dans un
compost en cours de fabricaticn, nous avons 6tudi.é c e r t a i n s f a c t e u r s dc
l’environnement au sein de ce compost tels quo la temperature
et la Phy-
I
t o t o x i c i t é ,
qui nous ont sembl6 a priori les plus déterminants.. Paral-
l%lcment, on a mesuré l’activite fixatricc de N2 et le bilan de l'azote.
Im.portante d e l a date
d'inoculation
Le suivi do la courba des tsmpgraturos
nous a permis de ropS-
rer le début do la période post-cxothermique pendant laquelle l'inocula-
tion, a priori, aurait le plus de chances de réussir. Les résultats :lnt
montré que pendant les 30 premiers jours, c e t t e temporature
o s c i l l a i t
autour de 70°C (température vraisemblablement inhibitrice) pour e'abnis-
ser e n s u i t e v e r s 50°C e t s’y s t a b i l i s e r .
En ce qui concerne la fixation de N2 il apparaft d’abord que,
e
spontanément,
le compost est le siege d'une telle activité,faible copen-
dant, et accrue sous l'action de l'inoculation. Il semble que les fixa-
teurs de N2 inocules en dubut de compostage SC soient maintenue durant
la phase exothermique, et qu'ils aient pu fixer des quantités de N2 non
nogligeables, comprises entre &?l$ et’&* d'azote par rapport ausko&dks&
dutemoin non inoculd. Mais cette fixation de N2 semble tout de m&mo s'etrc
mieux développée en phase post-exothermique.
Les resultats montrent,après llinoculation en phase post-axo-
thermique, une augmentation rapide de la quantité d'azote. Celle-ci sum-
x e
ble maximum environ SO jours apres llinoculation, d'où la necessitb qu'il
9
y aurait d’arr@tcr la fermentation à cotte data. Il serait intéressant
* .
de connaftre sous quelle forme cet azote a étb immobilis6.
Modalitd dtinoculation
L1inoculum liquide slost rQw010 sup6rieur B llinoculum matri-
c i e l a l g i n a t e ; il conviendrait cependant de tester un autre inoculum
m atriciel que l’alginato.
L'ensemble de ces rosultats mdritent d’Qtrc confirmes. Necnmoins
ils nous permettent d’ores et ddjti d’avancer que l’inoculation d'un com-
post par des fixateurs de N2 en vue du qaqnor de l’azote par rapport au
II
stoc!: initial contenu dags las pûillus - sinon de limiter les pertes .:
.
en azote lors du compostage - est une technique prometteuse et realista,
applicable en milieu paysan. A cet égard, pour terminer sur un propos
opbimiste, nous prendrons le traitement où nous avons obtenu la plus
forte plus-value de fixation de N2, à. savoir 200 mg d'azote pour un
poids de paille initial de 100 grammes. Ceci representc 2 kq d'azote
gratuit au niveau de l'exploitation par tonne de paille susceptible
.
d'6tre compostee.
.
Par ailleurs le compost réalise un apport en acides humiquos
non n6gligeable qui peut @tre estimé de 15 à 20 kg de carbone/t de paille
par hectake.Rappalona quaun sol sableux de Cambey renferme de 1500 à
2000 kg de carbone d'acides humiques par hectare (sur 20 cm de prafon-
deur), Une augmentation de 107: du taux dlacides humiques du sol est donc
plausible après un enfouissement, en compost, de llequivalent de 10 t
de paille.
2.5
B I B L I O G R A P H I E
l- KWAKYE (P.K.), 1977
Tho cffoct of mothod of dung storage and its nutricnt (NPK) content
and trop yiold in thc north eaçt Savannah zone of Ehana
Workshop on organic recycling in agriculture
5-14 décembre 1977 - Buea (Cameroun)
2- PREVOST (A.R.), 1970
Humus.
Biogbn&so - Biochimie - Eliologio
Edition de la Tourelle,
c
FONDATION INTERNATIONALE
PRIMATURE
POUR LA SCIENCE
. I i.
" .
D.G.R.S.T.
-':' +*"
,:ti),, '
‘.,.. '.
BOURSE DE RECHERCHE '
& 8, g f$ y, 'y ;
.
No G 133
:..-
.
ETUDE DU COMPOSTAGE DES RESIDUS DE RECOLTE
DE
LEUR VALEUR AGRONOMIQUE AVANT ET APRES COMPOSTAGE
DE LEUR VALORISATION POSSIBLE PAR FIXATION DE N2
Réalisation
: Mlle Fatou GUEYE
Direction de l'étude: F. GANRY
Programme
1’ F S du 1 Juillet 19’76
au 1 Juillet 1977
FQvrier 1 9 7 8
Centre National de Recherches Agronomiques
du Bambey
INSTITUT SENEGALAIS DE RECHERCHES AGRICOLES
.
PLAN DE L'ETUDE
==========z====
PREMIERE PARTIE: ETUDE COMPARATIVE D'UN PROCEDE TRADITIONNEL ET D'UN PRO-
CEDE PILOTE DE COMPOSTAGE DES RESIDUS AGRICOLES,
INTRODUCTION
1 - MATERIEL ET METHODE
Il- Description technique des deux procéd8s de compostage
- ProcBdé de compostage traditionnel
- Proc&dB de compostage en atelier pilote
12.. Analyses chimiques et biochimiques des composts obtenus
Bilan
- Analyses chimiques
- Analyses biochimiques
2 - RESULTATS - DISCUSSION
211. QualitS minérale et biochimique des composts
22- Bilan organique et azot6 sur un compost traditionnel
23- Quels sont les facteurs d'appr6ciation des composts ?
Conclusion
DEUXIEME PARTIE: ETUDE DE LA VALEUR AGRONOMIQUE DES COMPOSTS COMPARATIWE-
MENT AU MATERIEL VEGETAL NON COMPOSTE.
INTRODUCTION
1 - MATERIEL ET METHODE
l'?- Dispositif expdrimental
‘l2- Milieu expdriaental
2 - RESULTATS ET DISCUSSION
C o n c l u s i o n
1
TROISIEME PARTIE: UNE VOIE POSSIBLE DE VALORISATION DES COMPOSTS:
- .
INOCULATION PAR DES FIXATEURS D'AZOTE.
INTRODUCTION
1 - MATERIEL ET METHODE
Il- Dispositif expérimental
12- MQthodes d'étude4 des principaux parambtres
- TempBrature
- TaxicitB des percolats
- Activité fixatrice de N2
- Bilan d’azote par Kjeldahl
- Degr6 d~humificatkon.
2 - RESULTATS - DISCUSSION
21- Evolution de la température
21- Evolution de la toxicité des percolats de compost
221. Test sur la germination des graines
222. Test sur la croissance de la plante
23- Evolution de l'activit8 fixatrice d'azote sur compost inocul6
24- Etablissement de bilan de l'azote
25- Importance de l'humification du compost.
Conclusion.
PREMIERE PARTIE
ETUDE COMPARATIVE D'UN PROCEDE TRADITIONNEL ET D’UN
- :
PROCEDE PILOTE DE COMPOSTAGE DES RESIDUS AGRICOLES
:-
INTRODUCTION
.
Cette etude a pour but de comparer les produits issus de deux
I
procédés de compostage: un procede traditionnel n’exigeant pas ou peu
d’infrastructure, dont la durée de fermentation en semi-anaérobiose est
de 4 à 6 mois et un procédé pilote,'plus rapide, d'une duree de 7 jours
environ, mais exigeant en infrastructure. Ce deuxieme procéde applique la
méthode CIDR*. L'investissement technologique qu'il requiert n'est pas ac-
cessible au paysan mais peut 1’8tre à une entreprise agricole à caractéro
industriel qui accumule souvent, sous forme de residus, des sous-produits
de recolte sans les valoriser; c e procedé p e r m e t t r a i t a l o r s d e r e c y c l e r
en agriculture ces sous-produits de récolte, Au Sénégal, on peut citer 10s
huileries qui accumulent des coques d’arachide, les usines de decorticage
du riz qui accumulent les enveloppes (glumes) du riz, l’usine sucrière qui
accumule de la bagasse de canne à sucre.-
_,_.
boum--""
~._"--.-'-
-
--+ Dans le texte nous conviendrons d’appeler le compost fabrique
par ce proc8d6 >. 10 oompoçk CIDR.
* Compagnie Internationale pour le DQueloppement Rural
3 3 , r u e f%rbeuF - 7 5 000 Paris.
4
1 - MATERIEL ET METHODE
I l - D e s c r i p t i o n t e c h n i q u e d e d o u x procédes d e c o m p o s t a q c
- procBd6 d o c o m p o s t a g e t r a d i t i o n n e l o u proc6dé d i t “a l a f e r m e ” (G)
_c--_-----------__--______________
Le compost est fabrique en fosse cimentée de 3,6mX3,6mxl,2m
à
partir do pailles de mil broyées (résidus d’environ 2 à 1 0 c m d e longuouz)!
.- *
D e s c o u c h e s d e paillas h u m i d e s s o n t intorcaloes a v e c d e m i n c e s l i t s d e Pu-
mier qui sert d’inoculum. En général, d e u x a r r o s a g e s s o n t e f f e c t u e s e n
s a i s o n seche, a v a n t l a s a i s o n d e s p l u i e s . Les percolats de compost sont
cécupéres dans une petite fosse en contre-bas par rapport à la compostiSre
et recycles dans cette dernière afin do maintenir le bilan minéral (hormis
D
l’azote) équilibre. La durde d u c o m p o s t a g e e s t d e 4 B 6 m o i s p e n d a n t los-
q u e l s o n e f f e c t u e u n r e c o u p a g e (homocdntiisation)de l ’ e n s e m b l e .
- Procede de compostage en atelier pilote (procedé CIDR)
------I---__------_-----“--------------
Les matières végétales, broyées préalablement au broyeur à mar-
t e a u ,
sont introduites dans une cuve de fermentation de 7 m3 de volume.
Un apport d’eau, a i n s i q u ’ u n i n o c u l u m b i o l o g i q u e s o u s f o r m e d e fumier ot
u n e s o l u t i o n minerale a d é q u a t e , o s t réckisé a f i n d ’ o b t e n i r u n melange semi-
pateux. Un surpresseur d’un debit de 95 mybpermet l*aeration du mélange. : . .
Un contrble périodique du pH est fait afin d’empécher l’acidification du
melange. A p r è s s t a b i l i s a t i o n d e c e p H , soit après 7 a il jours de fcrmonta-
.
t i o n , l e m é l a n g e c o m p o s t é e s t p o m p e d a n s u n e c u v e d e s t o c k a g e e n surelova-
- .
.Y -;
t i o n , LT
essorage éSt.fait d a n s u n e assorwse debitant 8 4 kg/h. L e liquida
-. e s t pomp6 d a n s u n e c u v e d e s t o c k a g e d ’ u n v o l u m e d e 7 mJ. C O
liquide d’essorage est réutilise dans la fermentation suivanto. Lc compost
e s t s t o c k é d a n s d e s s a c s .
Les premiers essais de compostage en atelier-pilote ont ote r6a-
l i s e s d ’ a b o r d sur d e l a p a i l l e d e s o r g h o p o u r l a mi,se e n r o u t e d u d i s p o s i -
tif et llont‘été, par la suite, sur coque d’arachide. Malheureusement, la
m i s e a u p o i n t d u procéde d e c o m p o s t a g e CIDR sur c o q u e d ’ a r a c h i d e a 6t6
i n a c h e v é e ;
nous avons pu cependant obtenir un compost pour les tests agrti-
nomiquss..
12- A n a l y s e c h i m i q u e ot b i o c h i m i n u o d e s c o m p o s t s o b t e n u s - B i l a n
Les analyses chimiques des éléments totaux (N, P, K, Ca, Mg) ont
BtE realisées au laboratoire d’analyses du CNRA de Bambey (1). Les analyses
b i o c h i m i q u e s o n t porte sur l e c a r b o n e t o t a l p a r l a m é t h o d e A n n e modifiEo
(2) et le carbone des acides humiques.
- Extraction des acides humiquas
Dn extrait las matieres humiquos totales par un agent alcalin.
Le compost passé au tamis de 0,5mm est mis en contact du pyrophosphato de
sodium M/?O. RprBs agitation intormittsnta pendant 9 heures et abandon do
la suspension pendant 15 heures, on agite de nouveau et centrifuge pen-
dant 10 ? 15mn à 3000 t/mn. Après filtration, on ajouts de l'acide sul-
furique 'sur une aliquote des matieres humiques totales . On 1 a i s s o
prkipiter pendant une nuit et on centrifuge pendant 5 mn à 6000 t/mn. On
recueille alors le précipité qui csrraspond a la fraction nammée acides
humiquos.
On rince le culot de centrifugation avec H2SO4 N/I0 et effectue
une 2e centrifugation. Après on redissout le précipita d'acides humiquos
par NaOH N/I0 et on amène a volume connu.
.
- Dosaqe
Sur une aliquote, on effectue le dosage du carbone par la méthode
Anne modifiée.
Expression des resultats
. Taux d'acides humiques
C$ des acides humiques par rapport h la matière organique.
, Taux d'humification
Cg des acides humiques X 100
C % total
2 - RESULTATS ET DISCUSSION
21- Qualité minerale et biochimiquc des composts (Tableau 1)
*r
!
Eléments en $
f
I
!
f
!
f
1 N
ip
fK
; ca
f f4 r3 ,
---*
1-
i
!Paille de mil
f 0,78;0,065;0,296f0,262~0,499/
~-~-m.--m--~
;Paille de mil compostée (compost ferme) ; 1,47~0,178~0,13+,040~0,973f
.P
-_I_--
f
[Paille de sorgho
I
, 1,83~0,115~~,024~0,416~0,625f
*_I*-“----‘---.---
--’
i Pailla do sorgho compotée (compost CIDR)f 2,08~0,372~0,635)0,~170~0,325~
I
P-P.-*
f
!
Coques d'arachide
f
I 1,20;0,214~2,132~0,484~0,195~
-- ---
;Coques d*arach.compostéas (compost CIDR)f 1,05~0,155~0,777f0,254~0,096f
.P - A.-œ-M.-M - -
!
ILiquide d'essorage compost
174; 110 ; 6355; 254 f 105 f
!Paille de sorgho (compost CIDR)
!
p wmf wm f wm I wm I wm I
Tablaau 1
: Analyses chimiques des principaux résidus de récolte compos-
tes ou non compostes expérimentés pour la fabrication du
compost,
Dans les deux cas de compostage on observe une augmentation
relative de l'azote, du phosphore et du calcium (par concentration de
l'élément due aux pertes en carbone) et une diminution importante du po-
tassium qui est facilement entrafné dans les percolats et qui n'a pas 6t(i!
recyclé au cours de ce compostage. L'avantage du compost CIDR résida dans
la possibilité de recuperer ces percolats et de les r8utiliser pour 10s
?
fermentations successives, donc de freiner 3.0s pertes minérales et dc
.--
jouer un rble d'inoculum (pied de cuva).
Nous avons pris comme critère d’appréciation de la qualitb bio-
taux
chimique, le w d'humification du compost caracterise par sa teneur en
acides humiques
. Nous avons comparé le compost de ferme au
compost CIDR, Dans les differents composts CIDR, ces teneurs varient pour
1)
le compost de paille de mil de 2 à 5% de carbone d’acides humiques par
rapport à la matière sèche (taux d'humification do 5 à 8%) contre 2 & 3%
pour le compost do ferme de paille de mil fabriqué en 1976 et 1977 (taux
d'humification de 5 h 0%). Le taux d'acide humiquc est donc sensiblomunt
le meme,
environ 3$, quel que soit le procéde de compostage utilisa.
22- Bilan orqanique et azote sur un compost traditionnel
- Bilan organique fl# (experience 1976)
e-..-w.ea.*--...m---w - -
. Poids de matière organique en début de compostage: 4598 kg do
paille à 5% H20 soit 4400 kg M.S.
Poids de matière organique en fin de compostage:2400kg de N.S.
?
Los portes en matiùre orqanique, exprimees en pour cent par
rapport au poids initial mis à composter, sont de 45%;
- B-ah organiquefa) (expsrionce 1 9 7 7 )
-‘..--y------” - -
. Poids de matière organique en debut do compostage: 1760 kg de
paille à 5$ H20 soit 1672 kg M.S.
. Poids de matierc organique en fin de compostage: 3257 kg à 71% H20
soit 950 kg F1.S.
Les pertes de matière orqanique s’élevonk. à 43%.
Donc d’apres les experiences de compostagc 1976 et 1977, l'irai-
portante des pertes de matière organique,pour une m@me texture de paille
broyée (morceaux variant de 2 à 10 cm do longueur) est de l’ordre de 43s
2 45%. Par le procédé CIDR, ces pertes sur matiére organique ont Qté eva-
luées à 20% 93f.
7
- Bilan azote $11 (experionco 1976)
. ..---1--11--- -
La paille originelle avait O,OO$ N ot le compost final 'l,18$ N.
Il en résulte une augmentation relative apparente du taux d'azote de 477;
mais en realité, des pertes r6cllo.s en azote par rapport au stock d'azote
initial,de 19%.
23~ auels sont les facteurs d'appréciation des composts ?
?? ?
?
Nous avons retenu sept facteurs pour une appreciation globale
des composts, hormis leur valeur agronomique qui sera étudiea dans. la
deuxième partie de la presentc étude.
1
!
,Facteurs dtappréciatiAJ Compost do ferme
I
1
Compost
C .I .D ,R ,
1
1
1
;Temps de fermentation i4 a 6 mois
7 j o u r s
I
1
.
.
i
1
1
Qodalité d’arrosage
INécossite p l u s i e u r s
[Un seul apport d’eau rbalii
arrosages en saison
1
I
!sé par la suite avec camp17.
I
! sèche
Iment
!
I
I
IEconomie d'éléments
1
!Pertes importantes de !Apport minéral NPK au débu
minéraux
I
Imais recyclage des perco-
1
I Bilan négatif
]lats dans les composts suo:
1
I
Icessifs.Eilan bquilibro
i
!
I
I
.
f
J
. :Très bonne pour le temps
I
IHumification
If30nna et stabilisée
!de compostage,Se poursuit !
!
I
Iprobablement
dans les sacs!
I
!Pertes d e m a t i è r e orgai
!
I
!Maximum 20s à la mise en !
!nique MS (sous forme
1
I de carbone essentielle7 Environ 45 $
I sac
!
f ment)
i
I
I
1
!
!
!Perte N t o t a l
!
I
f
!
Environ 20 $
I Maximum 10 $
!
I
I
;
!
!Investissement
Minimum...
1
IImportant, Inconcevable
I
lTechnologiquo
lRBalisablc chez le
!en milieu paysan
f
paysan
1
I
I
1
CONCLUSION
Le compost CIDR, présente une qualité biochimiquc sur les fac-
teurs pris en considération plutBt supérieure à col10 du compost do forme;
en outre , gract3 a u “ s y s t è m e f e r m é ” d e f a b r i c a t i o n i l e s t p o s s i b l e d o t e n -
dre vers un bilan minéral équilibré (ce qui serait néanmoins possiblo on
compostage de forme mais avec une fosse et une pompe pour recyclage des per-
colats) e t d e reduirc l e s p e r t e s e n m a t i è r e o r g a n i q u e .
Cependant sur le plan de la réalisation pratique la technologue
du proc6d6 devrait 6tre amélior6o on particulier au niveau du brassage
dans la cuve de fermentation et de l’essorago.
Il reste B préciser d’une part la valeur agronomique des produits
et d’autre p a r t à voir si le temps de fermentation pour un matériel plus
ligneux : résidus d’ananas, de cotonnier par exemple, serait assez long
pour obtenir un degré d’humification acceptable. L’Btude de la valeur
agronomique des composts obtenus F&it l’objet de la deuxi&ma partie.
.
3
BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE
.œ"CII"~..l
In OLIVER (R.), 1978
Méthodos d'analyses des sols-Eaux-Plantes en usage au CNRA do Barnbey
SQnOgalRapport ronéo, ISRA/CNRA de Bambey - 68 p et 30 p
-
2- DUCHAUFOUR (P.), 1970
Précis de p8dologie - Troisiéme édition
Masson et Cie gditeurs.
3- Etudes ISRA/CNRA, 1976
Rapports internes, CNRA do Bâmbey Sénbgal
4- GANRY (F,), 19'75
Fiche technique provisoire de fabrication du compost an milieu paysan
ISRA/CNRA de Bambey SBnégal
DEUXIEME PARTIE
ETUDE DE LA VALEUR AGRONOMIQUE DES COMPOSTS
COMPARATIVEMENT AU MATERIEL VEGETAL NON COMPOSTE
INTRODUCTION
L8enfouisscmont des matières organiques disponibles sur LOS ex-
ploitations agricoles est un dos thèmes directeurs de l’intensification
agricole au SBnégal. Malheureusement, l’enfouissement des pailles, proco-
nisé initialement, sIos t revelé, malgrb les nombrouscs aet.ipnisr: mo+8cs. a$ ‘: *.-
.
nivo.au.: dtr
Développement,
impossible à appliquer en milieu paysan, Il
apparaît donc de plus en plus nécessaire de faire des restitutions de
pailles transformées et différées dans le temps, plutbt que de pratiquer
leur brulage qui est à prohiber.
Par ailleurs, comme nous l’avons souligné dans la première partie,
une des voies possibles de la valorisation des residus de recolte produits
dans les entreprises agricoles à caractére industriel serait leur cornpos-
tage.
Donc,quelle que soit l’unité de production, paysanne ou indus-
trielle, le compostagc apparaft comme une technique d’avenir. Dans les
exploitations paysannes integrant l’élevage, le fumier bien entondu,serait
considéré comme un compost, susceptible des m@mes techniques de valorisa-
tion.
Le but de la presente étude, conduite au champ, a pour objet de
tester l’effet sur le rendement dumil,de différents types de résidus de
récolte: mil, sorgho et coque d’arachide, non compostés et compostés.
11
1 - MATERIEL ET METHODE
Il- D i s p o s i t i f e x p é r i m e n t a l
Dc2s p a r c e l l e s d e 5 0 m2 chacune,constituont u n e s s a i b l o c à six
r é p é t i t i o n s . E l l e s o n t r e ç u l a måmo f e r t i l i s a t i o n : 1 5 0 kg/ha d’un e n g r a i s
t e r n a i r e 10-21-21, p l u s 1 0 0 kg/ha d ’ u r é e e n fumure compldmentaire,
c e q u i
représente un apport d’azote de 60 kg/ha.
L e s p a i l l e s e t c o q u e s n o n c o m p o s t é e s o n t QtB apportaes 3 l a d o s e
d e 1 0 t d e matiere s è c h e (M,S,) p a r hectare e t l e s P a i l l e s e t coque com-
postées à la dose de 8 t MS/ha (lfcnfouissemcnt d’une moindre dose de pail-
l e compost8e a Qté r é a l i s é e p o u r t e n i r c o m p t e d e l a p e r t e e n matiére o r g a -
nique lors du compostago),
Preparation du compost
le compost de ferme a été préparé selon la technique décrito
dans la Première partie.
L a p a i l l e d e s o r g h o et l e s coques d’arachide ont 6te compostéus
avec la méthode CIDR, en 7 jours, d é c r i t e é g a l e m e n t d a n s l a premibru partiu.
12- Milieu cxpérimontal
- Climat
Le climat du SénBgal se caractérise par l'opposition cntro.dcux
saisons (une saison des pluies et une saison sèche) et par l’irrégularitd
des pluies pendant la saison pluvieuse. A Bambey, la pluviométrie moyenne
(sur 40 ans) est de 650 mm étalés sur trois à quatre mois; ~110 accuse
depuis 1972 une baisse très nette de 300 mm qui n’a cependant pas induit
d e d é f i c i t h y d r i q u e prejudiciable
à c e t t e c u l t u r e à c o u r t c y c l e d a n s 10
cadre de l’expérimentation,
-
S
o
l
L’expérimentation est implantée sur un sol ferrugineux tropical
p e u l e s s i v é d o n t l e s c a r a c t é r i s t i q u e s s o n t les suiuantes d a n s l ’ h o r i z o n
O-20 cm (tableau 1).
Tableau 1: P r i n c i p a l e s caractéristiquas
a n a l y t i q u e s d u s o l
fGranulom6trie
($)
I
!
Argile t Limon
!
1
!
f
4,5
1
1
Sables totaux
95,l
I
! C a r b o n e t o t a l ($0)
1
2;83 f
!Azbte t o t a l ($ )
I
0.19 I
!Complexe absorbant (en meq/lOO g)
1
I
f
Ca
I
0,7
!
!
MQ
A
!
0,2
1
(
Na
I
0,04 I
!
K
I
0,os I
I
Somme
1
0,99 !
i
T
!
1,8 I
I
v = S/T x 100
I
I ..II
-~55
1
t/hc
.
. .
- Plante
La céréale utilisée est le Nil Sauna III, mil hatif a cycle de
90 jours, Eo'.plus cultivé par les paysans dans la zone pluviométriquo de
500 mm à 700 mm,
2 - RESULTATS ET DISCUSSION
Le tableau ci-dessous rassemble les résultats sur les rondçmcnt-
fqo cdhohla
obtenus en fin de cycle, Ces résultats sont illustrés h la figure P;k.
R E N D E PI E N T
.kq/ha
I
1
I
f
i Failles (P) f
Graines (G)
f Total (P+C) ,.
l
f
f
!
IiYatièreiAzote
!MatiErcfAzote IProtéinosiMatièrrfAzBtc I
I sèche
!total !sBcha
!total l
f sèche ;totûl I
I
f
I
!
!
'1
yTémoin sans
f t-3522 !
I
ienfouissement
1 7040 t 55 I 2488 I 44 I
275 '! '106E3)l 99 I
I
a c f-
- I -
X
~
f
I
J
I
I
!
!Coques d'arachide I
I
r
!
I
7640 I 68 f
2493 I 42 I
262
;(11699); 110 i
-
acf
1.
!
I
I
8C !
I
, 4043-j I
I
iC$ues d'arachide i
I
!
f
l
!
7380 1
66 I
2626 I 44 !
275 ;(12523\\ f 110 I
IcOmpostécs
1
acf!
t
a 1
I
J -looo6 [
I
!
1
I
1
!Paille de sorgho I
5560 i 3E f 1756
31 f
194
; (8211 )f 69 f
b'
I
I---V
b I_
I
1
:- .
1
1 ?346 1
I
I
IPaille de sorgho ,
1
!
1
l
.
6720 I 57 I
2430 I 39 r
244 ; (1041Oj; 96 j
r composteo
!
CB I
I
ac !
I
! 9150 1
1
I
I
5940 ; 47 f
I
1
!Paille de mil
!
2211 [ 39 {
244
; r9209) f 86
;
f
I
' J
I
c !
II
f
8'54 - I - !
!
!Paille de mil
!I 7860 f 64 f 2510 f 43 f
"2GY:., ;(11715) ; 107 i .
composteo
f
!
f !
ac
I
I
1
1 ‘-Jo 330 1
I
Tableau21: Influence sur le rendement en matière sèche, en azote et on
protéines du mil,de 3 résidus agricoles compostes ou non com-
POStéSa t?nh-tL PdrCtithe$cj
?:cJ~Y~ \\e re,,d cw\\ent to~cxl ii\\tlwuzt krxih;qlulnyj
Le rendement en protéines a été
calculé en multipliant Par 6,25
le rendement !Y' .kg/na.
Les résultats qui portent une mbme lettre ne diffèrent pas signi-
fiactivement au seuil de 0,05.
Ces rgsultats montrent un effet dépressif du résidu non. composte
(sauf pour la coque d'arachide) sur le rendement bien que lion ait apportO
de l'azote minéral à la dose de 60 N, Le compostage fait disparaftre cet
effet dépressif.
L a s r é s u l t a t s d e m o b i l i s a t i o n e n a z o t e t o t a l v o n t d a n s le meme
sens que les resultats de rendements matière vegétale. Notons que le sou1
fait de composter la paillo augmente de 10% et 25% las rendements en pro-
t é i n e s d u m i l p o u r l ’ e n f o u i s s e m e n t d e s p a i l l e s d e m i l ot d e s o r g h o . I l e s t
probable aussi que la valeur nutritionnelle du mil ait augmente sous l*ac-
tion du compost, comme cela a déjà Qtt-3 montr6 a Elambey dans le cas du mil.(l) a
On remarque que les plus-values dues au compost,enregistréos sur
le rondement en paille,no se retrouvent pas sur le rendement en grain.Ccci
peut s’expliquer par la sécheresse intervenue en fin do cycle au moment
du remplissage des grain5 qui a pdnalis4 le rendement en grain sur les
traitements 2 développement vog0tati.f mieux dtKeloppés, d'où un nivelle-
ment de ces rendements.
La valorisation des pailles par compostage procédé CIDR semble
moins poussée que celle par compostage procéde traditionnel. En effet le
rendement en paille de mil en~pr6scnce.dekcompoat sorgho CIDR'n'attoint pas
le rendement témoin, alors que le compost traditionnel améliorG ce rondo-
ment.
Nous pensons pouvoir dire avec assez de certitude que le compos-
tage permet une valorisation des pailles de mil et de sorgho, en Qtant un
r e m è d e sClr a l ’ a c t i o n phytodepressivc d e s p a i l l e s q u i p e u t s e m a n i f e s t e r
en effet annuel direct sur les cultures. Nous'basant sur le critàro du
rendement des plantes, le compost traditionnel semble de meilleure quolit
que le compost CIDR, mais ce dernier a l'avantage d'avoir et& produit plus
rapidement et avec une meilleure Qconomio des éléments matériaux.
5 4
B I B L I O G R A P H I E
l- GANRY (F.)
et BIDEAU (3.). 1974
L
Action de la fertilisation azoth et de l'amendement organique sur
le rondement at la valeur nutritionnelle d'un mil Souna III.
Agron. Trop. vol XXIV, nolO. p 1006 à 1015.
TROISIEME PAR‘TIE
I====~==z=~=====
INTRODUCTION
Nous avons montre dans la première partie que le compost en cours
de fabrication est le siàge de pertes importantes en mati&re organique et
. .
on azote qui peuvent atteindre 45% du stock initial de matière organique
et 20% du stock initial en azote total dans le cas d’un conpostage de’ type
. .
traditionnel.
On sait que certaines techniques simples et Pau onéreuses, telles
que phosphatage , permettent de diminuer ces pertes (1). Par contre,à notre
connaissance, très peu de recherches ont 6tQ faites sur la possibilit6
d'induire une fixation de N2 dans le compost. On peut citer les travaux de
PREVOST (2) mais ce dernier attache surtout une importance au rble humifi-
cateur des fixateurs d'azote.
No&re souci estd’induire une fixation biologique de N2 dans le
compost, en vue de maintenir le stock initial et si possible d’induire un
gain net d'azote au cours du processus de compostage. Dans ce but nous
avons realisé une expérience drinoculation d’un compost de paille de mil
par des fixateurs d’azote.
REMERCIEMENTS
Cette étude a pu Btre réalisée grace à l’appui technique du
laboratoire de microbiologie de 1'O.R .S.T,O.M. de Dakar qui nous ia fourni
les souches bacteriennes. Nous tenons particulièrement 21 remercier HIY.
DDMMERGUES, DIEM et RINAUDO.
16
1
- MATERIEL ET METHODE
Il- D i s p o s i t i f expdrimental
- Mise en place des microcompartiments de compost
L e s t r a i t e m e n t s s o n t a p p l i q u e s ‘3,
des micro-compartiments de
paille de poids defini de 1009 de matière seche dans un volume approxima-
t i f d a ’ 1 dm3. C e s c o m p a r t i m e n t s s o n t delimites
p a r u n e t o i l e moustiquaire
cousue sous forme de sac, Ces sacs sont enfouis à un metre de profondeur
dans la compostière à raison de deux sacs par micro-parcelle. Chaque sac
regoit 40 ml de milieu inoculum,
Pour la mise en place des micro-parcelles, on a confectionn6 une
grille metallique de 3,20m x 3,2Om à mailles carrees de 40 cm x 40 cm. U
chaque micro-parcelle ainsi constituee correspondent deux sacs de paille
convenablement étiquetbs et attachés (donc deux micro-compartiments)‘. Nous
avons en tout 130 Echantillons (128 + 2) dans la compostière. La grille est
posée à la surface du compost; l a s u r f a c e d e l a c o m p o s t i è r e e s t d e
3,6m x 3,6m; il reste donc 20 cm entrs l a g r i l l e e t l e b o r d d e l a compos-
tiere. L ’ e n s e m b l e d e s t r a i t e m e n t s e s t randomise,
- I n o c u l a t i o n
L e c o m p o s t e s t i n o c u l e a v e c t r o i s s o u c h e s bacteriennos, f i x a t r i c o s
d ’ a z o t e : - 1tEnterobacter Dl4 anatsrobie
- 1’Enterobacter B 8 anaerobie
- l e B e i j e r i n c k i a c a m a r q u e n s i s , aerobie
Ce compost inocule sera compare aux temoins compost,-Inon Bnooulbs.
Nous avons utilisé deux modalites d’inoculation pour chaque souche:
- l i q u i d e (batteries e n s u s p e n s i o n )
- s o l i d e s o u s f o r m e d’alginate ( b a c t é r i e s i n c l u s e s ) .
L’inoculation slcst effectuée en deux temps :
- au temps to, en debut de compostage, au moment du prcmiw arrosage;
- au temps ti , juste aprEs la phase oxothermique (voir courbe do tcm-
peratures, paragraphe 21).
Dans les deux modalités d’inoculation, on apporte le m&me nombre
de germes ( 10y/ml d f inoculum) .
Les germes sont cultivbs dans des wilicux de culture liquides
adequats :
- p o u r 1’Enterobacter c l o a c a e , l e PLG’*avcc p c p t o n c ;
- p o u r l e Bai jorinckia, PLC t 1 0 0 mg/1 d e (NH4)2 SO4
.
4+ PLG = Milieu de pomme de terre avec oxtrait de levure et glucose
17
Préparation de l’inoculum alqinate
La culture bactérienne est mélangee à la solution d’aaginate. Un
laisse tomber 10 mdlange(alginate + culture)rgoutte a goutte, dans une
solution de CaC12 à 17,5$. Chaque goutte qui tombe forme une bille dans la
solution de CaCl2.
.”
-
Le contact du melange (alginate + culture) et du CaC12 provoque
une prise en masse qui reduit le volume d’inoculum à 54ml au lieu de IOOml.
Cln peut retenir que lg d’alginate dans 50 ml d’eau distillée + 50 ml de
milieu de culture donne 54 ml de milieu inoculum.
ProcBdé d e cc,mpostaqe
Nous avons composté 1760 kg de paille de mil par le proc0ds do
compostage traditionnel. La paille de mil contenue dans 10s sacs de toile
a O t é broy0e plus finement que celle do,la compostière.
IZ- Méthodes d’etudes des principaux paramètres
- TempBrature
Au début du compostage, la température est enregistrée pGriodi-
quement tous les deux jours et par la suite d’une façon plus espacbc dans
le temps. La profondeur d’enregistrement de cette température est de 40 cm.
Chaque r6sultat de mesure ost la moyenne de ID enregistremepts,& un méme
moment,dans la compostiére,
- Toxicité des percolats
com pas
I
Sur la qermination
Dans des boftes de pétri contenant un papier filtre comme support,
nous mettons 50 graines de mil ou sdrgho, arrosées avec 9 ml de percolat
avc?c
dilué ou non selon le traitement, et/da l’eau distillée pour le témoin, On
laisse incuber à 30°C pendant deux jours et on observe la toxicite sur la
germination des graines.
Sur la croissance
Dans des pots de vegétation de 500 ml de capacite, nous avons
fait pousser des plants
de mil ou de sorgho sur un support sableux de quartz.
Les mdmes traitements quo précbdemment sont appliqués aux plantes ageos
d’une semaine. Les plantes traitées sont observees tous les jours sur leur
a s p e c t vdgétatif,
- Activité fixatrice de N2 sur compost inoculé
Les mesures sont effectuées dans des sacs en plastique confection-
nes de dimensions 30cm X 4Dcm. La piqhre d’injection des gaz se fait à tra-
vers le bouchon d’un tube vaccutainer collé au sac. Les micro-compartiments
2..
“6
i
,:
de compost prélevée en entier sont enfermes dans ces sacs et incubes aprbs
injection d'acetylene et de propane: Le propane joue le rdle de gaz traceur:
il permet en m0me temps que la connaissance du volume des échanges gazeuxI
la prise en compte des fuites eventuelles, Le dosage de l*ethyléne formé
est realisé au chromatographe en phase gazeuse.
- Bilan d’azote
On réalise les dosages d'azote par la methode Kjeldahl incluant
les nitrates (réduction ffos nitrates par addition à H2 SO4 pur,d'acide
salycilique et de thiosulfate de Na.
1 Ces dosages dtN-total sont faits on
debut, en cours et en fin de compostage, Le bilan d’azote alors calcul6 est
soit négatif, Qquilibre ou positif.
. Deqre d'humification (voir Premiere partie de 1’Qtude)
2 - RESULTATS ET DISCUSSIONS
21- Evolution de la température au sein du compost (fig.1)
Les enregistrements périodiques des temperatures nous ont pcrrnis
de localiser non seulement la fin de la phase exothermique mais aussi d'ap-
precier l’importance de la doperdition Qnergétique de la paille.
En moins de dix jours, la température a atteint son maxium; cor-
tains enregistrements nous ont donne-4 des temperatures comprises entre 70 et
73 p 6,
Après une phase plateau comprise entre 60 et 70°C durant environ
30 jours, la’température moyenne a baissé jusquI 50-55OC ot s'y est stabia
Usée, ne décroissant que 16gèrcment pour atteindre 50°C environ 50 jours
après, donc 80 jours après le debut du compostage.
22- Evolution de la toxicité des percolats de compost
221. Test sur la germination des graines
“--“““---L”--“““---““--~~--------”-
Pour exprimer la toxicitts du percolat, noue avons coneidéro le
pourcentage des graines germbes par rapport aux graines incubees et la lon-
gueur des plantules juste apres la germination (voir tableaux 1 et 2)
I
! Nature
I
!
I Age du I
D i l u t i o n d u
percolatl
I plante
r compost
I testée I
1
I TBmoin Ir
I/l0 ; 1/4 f
1/2 ;Non dilue:
I
I
!
!31 j o u r s I
54
!
54
f 56
f 36
; 34
'I
f SORGHO I
!
r
I
I
147 jours I 54
I
52
1 48.
f 44
; 34
i
1
!
l
!
1
!31
jours I 54 ! 38
I
;MIL
I
!
34
; 24
f 26
i
1
!
!
!47 jours ! 42
20
; 20
f 24
f 14
[
-=-=-=-=-=-=-=r=-=,=--
!
-...="z-=-=r=r=-~r- -"=-=-="=-=-="=-=-=r="="="=-="
Tableau 1: Influence du percolat de compost sur le pourcentage de germi-
nation des graines.
.I 3
.
-=-=-=-=-=-=“=“=-=-=“=-=-=“=“=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=~=”=-=-=-=-
I Nature f Age du !I
D i l u t i o n d u
porco1at;
!
t~-plwrtc
I compost I
f testee I
!
I Témoin I
l/lO~ 1/4
f 1/2 :Non dilué!
I
!
I
I
I
I:
I 24 jours: 7,5 I 4,5 I 3,6 I 2,6 I
297 f
; SORGHO
I
I 31 jours!
5,3 ;
4 , 0 !
3,5 i 2,9 ;.
1,o ;
I
!
!
!
I
!
1
t
1
I 24 jours; 7,6 I 5,5 I 4,8 I 4,2 I
3,3 ;
;MIL
I
I
I
!
I
!
t 31 jours! 5,4 I 5,l I 5,3 I 3,9 I
184 i
-=-=r=~=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=r=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-
Tableau 2: Influence du percolat de compost sur la longueur des plantules
exprimée en cm.
Les résultats des tableaux 1 et 2 montrent que les psrcolats de
paille en cours de compostage ont un effet phytoxique et que le mil est plus
sensible à cette toxicité? que le sorgho. L'aspect et la longueur dos plan-
tules revèlont bien les symptbmes de toxicite: racines rouges et plantulcs
recroquevillees.
A la dilution la plus forte (l/lO)., l'effet toxique est très
faible; dans l'ensemble, à cette dilution, l'aspect des plantules ne rdvèlo
plus les symptbmes de toxicite. Par extension, on peut expliquer que dans
le sol, lorsqu'une graine,lors de sa germination, rencontre une paille en
decomposition,
elle ait une phase germinative inhibée,
222. Test sur la croissance de la plante
--I---------------"-------~--"--"--
Dès le dcuxiéme jour de croissance, les feuilles basales des plan-
tes ayant pousse sur percolat non dilué commencent; à:jatinir. Trois a quatre
jours après, le jaunissement basa1 se généralise au niveau de tous les trai-
tements. Notons qu'à la dilution I/l0 quelques feuilles seulement sont jau-
nes.
1
Neuf jours après, les plantes du percolat non dilué sont mortes.
Les plantes de la dilution I/l0 ont resisté plus que les autres. Compartcs
8
au temain, leurs feuilles ont la méme hauteur, mais un peu moins dévelop-
pr5es at moins vertes. La m@me remarque que precédomment peut fZ?tre faitc en
ce qui concerne l'extension in situ de ce phdnomène in vitro, à savoir les
consequences néfastes sur la plantule, de paquets de paille insuffisamment
homogfineisée
au sol, pouvant Btre a l'origine d'une phytotoxicitfi.
On peut penser qu'on debut de croissance des plantes surtout on
cas de pluviométrie faible, les
racines par hydrotropisma
sIetant concen-
trées a proximite des pailles enfouies, subissent la ph,yt&Q&$te do Ws
pnilleaen cours de décomposition. Cette action phytoxique des percolats do
.
paille en cours de fermentation avait déjà étQ étudie par GANRY et 31. (3).
-
A la différence de nos resultats, ces auteurs ont montré qu'après 20 jours
l'essentiel des acides phénols phytotexiques a dejà Bte extrait. Nous dovcns
reconnaftre que dans notre Btudo,
donc dans un milieu plutflt anadrobie,
l'évolution biochimique est sans doute ralentie voire differents .
23.. Evolution de l'activite fixatrice d'azote eur compost inocule
1'
11
,, Tbmoin
!
!
3
J
294
J
664
664
il
II
SI
J
f
J
,, Inoculum
t
643
f
11'76
!
3296
'
,1 liquide
I
J
!
iI
I f -
!
1
J
If
,, InoculuQ
J
1625
I
783
I
1747
"
l, solide
J
J
J
II
Tableau 3: Action do Ilinoculation sur l'activite réductrice de lfacEty-
lène: resultats moyens expriimés en nanamoles C2Hq,/h/lOOg de mo-
tièrc sèche.
-PrBlèvement sur un compost de 55 jours pour 88 et Dl4
II
sur un compost do 74 jours pour Sjk
Les résultats indiquent que le compost a Bte le siàge d'uno fixa-
tion d'N2)accrue sous l'action de l'inoculation. Cotte fixation dans II?
compost inoculé varie en moyenne de 6430 à 32960 nanomoles CZH4/h/kg de
paille seche. Signalons l'importance des variations intra-traitement qui
témoignent de la grande hétérogénbit6, normale dans un processus biologiquo,
mais imputable en partio à la methodologie de mesure de la fixation de N2
utilisée.
24- Etablissemont du bil,an d'azote
,
L’observation des figures 2, 3 et 4 montre clairement que l'ino-
culation par des fixateurs d'azote a induit une fixation de N2 sauf daps
a
le cas de la figure 28 courbe 12 (inoculation retarddo d’Entérobacter par
l'alginate). Dans un cae,de figure: fig. 2A courbe I2 (inoculum liquide de
Bei.jerinckia après phase exothermique) la fixation de N2 a entrainé uno
plus-value d'azote par rapport au stock d'azote initial; dans deux autres
cas: fig. 2A courbe I, et fig .3A courbe Iq
(inoculum liquide de Sei,ierinc-
kia et d ‘Enterobactcr
inoculé & to au moment du premier arrosage), 10
stock d’azote initial s’est grosso-modo maintenu. On remarque fig, 3 st 4,
la remontde du stock d’azote du t0moin après une deperdition brutale du
cet azote qui est do 28 $ au 50e jour et de 45% au 75e jour. Cette remontee
.
du stock d'azote est probablement due $ une contamination par les fixateurs
de N2,
Ces premiers resultats ont donc montré que les systèmes organiques
c o n s i d é r é s (iOOg d e p a i l l e s è c h o s o i t 900mg d'N total)étaient l e siege de
portes importantes d’azote, de l’ordre de 400 mg au 750 jour, qu'on oout
considérer comme maximum. Nais on a montré par contre qu'on pouvait gagn6
de l'azote grace ü l'inoculation: avocJnterobactor de 150 a 200 mg d'azote
et avec Bei.jerinckia, de 350 à 400 mg d'azote. Il importe de considurer ces
gains d'azote comme minimum car ayant étÉ calculés par rapport à des to-
moins qui ont probablement Bté contamines par l'inoculation do fixatours
.
d ’ a z o t e , ce qui ressort assez nettement aux graphiques 2 et 3. A coi;
6 g a r dlon admettant que le stock d'azote total dans les temoins ait Gto
celui mesuré avant l'inoculation 1 2 suppos6c contaminantc, les gains d'azote
auraient été alors de 300 à 350 mg d'N pogrr Gnterobacter et de 350 & bOUmy
d'N pour Beijerinckia.
On r.emarqucra,onfin,l e s p i c s d e f i x a t i o n d e N 2 a p r è s i n o c u l a t i o n ,
trés nets dans le cas de ‘dei.,ierinckia et qui, au moment du prélévement on-
viron 50 jours après l*inoculation, semble avoir atteint
leur maximum.
Apres cette accumulation dtN2 fixe, il semble bien qu'une partie de cet
azote soit perdu hors du systémo. Cette remarque nous suggére qulcntre I1
(inoculation en début de compostage) et le premier prclèvement au 750 jour
la quantite de N2 fixécst vraisemb2iblemanh: passée par un maximum vers ïo
5Oe j o u r , maximum qui n’apparaft pas sur la fig. 2
.
1 1 r Q ,s t e a savoir sous quelle forme cet azoto
s'est accumule (minera1 et/ou organique labile ?).
Sur un plan pratique les premières conclusions tirées de cotte
oxperionco (qui doit f!trc consid6rGc comme une oxpericnce d’orientation)
s o n t l e s s u i v a n t o s :
- L'inoculationlsous forme liquidc,devrait f?tre faite entre le 30~ i3t
l e 5Oe j o u r s d e f e r m e n t a t i o n d e l a p a i l l e .
- L e c o m p o s t a g e d e v r a i t 6tre arr&té p a r sochage: à l ’ a i r p a r oxomplo,
5 0 j o u r s apres l ’ i n o c u l a t i o n ,
En raison de l’importance agronomique de telles conclusions, nous
confirmerons cette annec , par une nouvelle oxperience, ces resultats.
25- Importance de l'humification du compost
.
,;
.
’
.
‘1”
.C’
,.
,
.
.j
,
i L
..,++..
-
a*g
9--.-.
.--_
_
-
,
.
c
;
+
.,_...
-”
-...
._
*.
_..--
+.j
~.L?#....“.%j
,:
,< I:.,,
:
.a
*:
^
%a
”
.
:
‘1i f
*‘.
I
BJK, 12
hz!
11
’
1.
-
f
T’
i
I
I 74 jours
!
!
!130 jours I
!
I
I Témoin
!
2935 ;
2,17 ;
!
I
(39,9 I
(40,3) 1
!
!
!
I 1, liquide I
2,40
1,97 f
I
(4W i
(43,2) !
I-
!
1 1. Solide
1,50 f
!
(42,4) I
Tableau 4: Taux de carbone des acides humiques on $,da C par rappo r$ à lû
matière sèche,. Entra porenthbao figure 10 C total $.
BJK, 12 : inoculation retardée à 12 avec le Baijerinckia
Mesure faite sur un compost de 74 jours
BE, Il : inoculation à Il avec 1’Enterobactor B8
Mesure faite sur un compost de 140 jours (2e prdlhvo-
ment)
!l RJK ; 12 bal:Iq f
.J
!
f 74 jours
!
!
!
, 130 jours I
!
f
i
I
! TQmoin
1
!
I
(ly,
;
(1:;:) ;
!
!
I
!
I 1. liquide !
1
(,y) 1
!
(147:5) ;
!
I 1. solido
I
Tableau 6: Taux d'humification en $ 1
Entre parenthèses , onnexprim8
*
le C/N
D’après les tableaux q- et 5, l'inoculation a tendance 5 ruduiro
.
le taux d'humification dans 10 cas d’Enterobacter. Cotte diminution du
taux d'humification correspond à une augmentation du C/N, ce qui est noriata
a priori. Il convient cependant d’&tre prudent dans cette interprétation
en raison des faibles variations de ces paramètres. Notons que le taux
I
d'humification qui vario de 4 & 68 est sonsiblomcnt le:,tir?me que celui trou-
vé dans le compost CIDR
(5 3 0s) analyse dans la promiére partio.
.
SYNTHESE ET CONCLUSION
En vue d'induire et/ou d'accroftre la fixation de N2 dans un
compost en cours de fabricaticn, nous avons 6tudi.é c e r t a i n s f a c t e u r s dc
l’environnement au sein de ce compost tels quo la temperature
et la Phy-
I
t o t o x i c i t é ,
qui nous ont sembl6 a priori les plus déterminants.. Paral-
l%lcment, on a mesuré l’activite fixatricc de N2 et le bilan de l'azote.
Im.portante d e l a date
d'inoculation
Le suivi do la courba des tsmpgraturos
nous a permis de ropS-
rer le début do la période post-cxothermique pendant laquelle l'inocula-
tion, a priori, aurait le plus de chances de réussir. Les résultats :lnt
montré que pendant les 30 premiers jours, c e t t e temporature
o s c i l l a i t
autour de 70°C (température vraisemblablement inhibitrice) pour e'abnis-
ser e n s u i t e v e r s 50°C e t s’y s t a b i l i s e r .
En ce qui concerne la fixation de N2 il apparaft d’abord que,
e
spontanément,
le compost est le siege d'une telle activité,faible copen-
dant, et accrue sous l'action de l'inoculation. Il semble que les fixa-
teurs de N2 inocules en dubut de compostage SC soient maintenue durant
la phase exothermique, et qu'ils aient pu fixer des quantités de N2 non
nogligeables, comprises entre &?l$ et’&* d'azote par rapport ausko&dks&
dutemoin non inoculd. Mais cette fixation de N2 semble tout de m&mo s'etrc
mieux développée en phase post-exothermique.
Les resultats montrent,après llinoculation en phase post-axo-
thermique, une augmentation rapide de la quantité d'azote. Celle-ci sum-
x e
ble maximum environ SO jours apres llinoculation, d'où la necessitb qu'il
9
y aurait d’arr@tcr la fermentation à cotte data. Il serait intéressant
* .
de connaftre sous quelle forme cet azote a étb immobilis6.
Modalitd dtinoculation
L1inoculum liquide slost rQw010 sup6rieur B llinoculum matri-
c i e l a l g i n a t e ; il conviendrait cependant de tester un autre inoculum
m atriciel que l’alginato.
L'ensemble de ces rosultats mdritent d’Qtrc confirmes. Necnmoins
ils nous permettent d’ores et ddjti d’avancer que l’inoculation d'un com-
post par des fixateurs de N2 en vue du qaqnor de l’azote par rapport au
II
stoc!: initial contenu dags las pûillus - sinon de limiter les pertes .:
.
en azote lors du compostage - est une technique prometteuse et realista,
applicable en milieu paysan. A cet égard, pour terminer sur un propos
opbimiste, nous prendrons le traitement où nous avons obtenu la plus
forte plus-value de fixation de N2, à. savoir 200 mg d'azote pour un
poids de paille initial de 100 grammes. Ceci representc 2 kq d'azote
gratuit au niveau de l'exploitation par tonne de paille susceptible
.
d'6tre compostee.
.
Par ailleurs le compost réalise un apport en acides humiquos
non n6gligeable qui peut @tre estimé de 15 à 20 kg de carbone/t de paille
par hectake.Rappalona quaun sol sableux de Cambey renferme de 1500 à
2000 kg de carbone d'acides humiques par hectare (sur 20 cm de prafon-
deur), Une augmentation de 107: du taux dlacides humiques du sol est donc
plausible après un enfouissement, en compost, de llequivalent de 10 t
de paille.
2.5
B I B L I O G R A P H I E
l- KWAKYE (P.K.), 1977
Tho cffoct of mothod of dung storage and its nutricnt (NPK) content
and trop yiold in thc north eaçt Savannah zone of Ehana
Workshop on organic recycling in agriculture
5-14 décembre 1977 - Buea (Cameroun)
2- PREVOST (A.R.), 1970
Humus.
Biogbn&so - Biochimie - Eliologio
Edition de la Tourelle,
c