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colloque soere-prospective2018 Contaminants Innocuité des épandages de PRO

 

Le site expérimental PROspective de Colmar

Le dispositif PROspective de Colmar est un site expérimental, particulièrement instrumenté, visant à évaluer les effets du recyclage agricole des produits résiduaires organiques (valeur agronomique et éventuels impacts environnementaux et sanitaires).

Impact du recyclage agricole de produits résiduaires organiques 

Étude des conséquences de l’épandage de produits résiduaires organiques (PRO) sur la qualité des sols, des eaux et des produits récoltés

La plate-forme observatoire de recherche en environnement sur les produits résiduaires organiques est un dispositif expérimental de longue durée implanté en 2000 sur le domaine expérimental du centre INRA de Colmar, en collaboration avec le Syndicat Mixte pour le Recyclage Agricole du Haut-Rhin (SMRA68) et l’Association pour la Relance Agronomique en Alsace (ARAA). Ce dispositif est dédié à l’étude des impacts de l’épandage agricole de produits résiduaires organiques (PRO) sur la qualité des sols, des eaux d’infiltration et des cultures, dans le cadre de pratiques agricoles courantes et depuis 2015 de pratiques prospectives.
L’objectif du dispositif est de caractériser la valeur agronomique et les impacts environnementaux et sanitaires de 3 types de PRO couramment épandus en Alsace – une boue d’épuration urbaine, un compost de biodéchets, un fumier de bovin – et de mettre en évidence l’effet du compostage sur ces impacts, dans le cadre d’un épandage raisonné d’un point de vue agronomique et conforme à la réglementation.
Cela inclut :

  • l’évaluation de la valeur agronomique, notamment en termes d’effets sur les rendements et la qualité des cultures, mais également des flux d’éléments d’intérêt agronomique et de leur disponibilité.
  • l’observation à long terme des éventuelles accumulations d’éléments traces (ETM) et de composés traces organiques (CTO) dans les sols, et leur éventuel prélèvement par les cultures ;
  • l’évaluation à court et long termes des impacts des épandages sur la qualité des eaux percolant à travers les sols ayant reçu les épandages

Cette expérimentation permet ainsi de mesurer, depuis 15 ans, l’évolution des différents compartiments (sol, plantes, eau) d’un agrosystème soumis à épandage de PRO.Le système étudié est le continuum sol-plante-eau-atmosphère, avec un suivi des flux d’éléments et de micropolluants entrant et sortant des différents compartiments du système. La profondeur de sol considérée est celle explorée par les racines. Les compartiments étudiés sont :

  • les PRO épandus,
  • le sol (subdivisé en horizons, dont le plus étudié est l’horizon d’incorporation des PRO),
  • les eaux gravitaires et capillaires de la zone non saturée du sol,
  • les plantes (parties récoltées et résidus de culture), les produits transformés issus des parties récoltées ;
  • les entrées d’eau via les précipitations atmosphériques,
  • l’air au-dessus des parcelles,
  • les intrants liés aux pratiques culturales (engrais, traitements phytosanitaires).

Localisation du site de Colmar

La plateforme expérimentale est implantée sur une parcelle du domaine expérimental agronomique et viticole de l’INRA de Colmar. Cette parcelle repose sur des limons profonds caractéristiques de la zone pédo-climatique.
Le dispositif expérimental comprend un essai central, partagé en deux sous-essais, de type « bloc Fischer » à quatre blocs. Chacune des parcelles élémentaires fait 10 m de longueur et 9 m de largeur, soit 90 m2 de surface brute. Des bordures cultivées, de mêmes dimensions, et des allées enherbées, de 6 m de largeur, isolent chaque parcelle élémentaire. Deux ilots de parcelles annexes, sans répétition, complètent le dispositif pour affiner la gestion de l’azote. L’ensemble du dispositif couvre 2 ha.

Dispositif central

Le principal facteur étudié est le type de PRO épandu tous les deux ans. Il comporte six modalités. Les doses sont calculées pour apporter 170 kg Ntotal / ha par PRO et par épandage (Directive Nitrates).

Modalité 1 :

Boue d’épuration urbaine déshydratée – BOUE

Modalité 2 :

Même boue urbaine compostée en mélange avec des déchets verts – DVB

Modalité 3 :

Compost de biodéchets (Fraction Fermentescible des Ordures Ménagères) – BIO

Modalité 4 :

Fumier de bovin – FUM

Modalité 5 :

Même fumier de bovin composté – FUMC

Modalité 6 :

Témoin sans apport organique – TEM

Le facteur PRO est croisé avec un deuxième facteur correspondant à la complémentation minérale azotée, qui compte deux niveaux : pas de complémentation minérale azotée / complémentation minérale azotée optimum telle que la pratique les exploitants agricoles.

Dispositifs annexes

Deux dispositifs annexes permettent un suivi plus poussé de l’azote.

Du côté sans N minéral, 6 parcelles élémentaires reçoivent les traitements organiques mais sont maintenues en sol nu, pour évaluer l’impact des seuls apports organiques sur la qualité des sols et des eaux (parcelles nommées SN sur le plan).

Du côté avec N minéral, 6 parcelles élémentaires sont cultivées sans apport organique mais avec apport de N minéral 2 ans sur 3 (parcelles codées N sur le plan). Chaque année, deux parcelles différentes ne sont pas fertilisées en azote minéral et sont destinées à évaluer, une année donnée, la fourniture en azote du sol, sans PRO ni engrais.

Dispositif_Colmar_DM_2017-français

Plan du dispositif expérimental longue durée PROspective de Colmar

Cultures

La succession de cultures choisie est la suivante : maïs grain / blé tendre d’hiver / betterave sucrière / orge de printemps brassicole. Toutes les parcelles sont implantées avec la même culture simultanément.

Le choix de la rotation maïs/blé/betterave/orge repose sur la diversité et la représentativité régionale des cultures et des produits transformés issus des récoltes, ainsi que la diversité des modèles biologiques.

Les épandages de PRO sont réalisés manuellement, tous les deux ans, avant l’implantation de la culture de printemps.

2000-2018

Instrumentation du site

L’instrumentation du site est conçue pour :
→ Mesurer les paramètres qui agissent sur la dynamique de la matière organique et celle des éléments fertilisants et polluants associés
→ Prélever les différentes phases mobiles ou jouant un rôle central dans les échanges d’éléments et de molécules entre compartiments (différents compartiments de l’eau dans les sols, eau de pluie)
→ Mesurer les flux entre compartiments

Tableau-équipements
Photos-instrumentation

Paramètres mesurés

→ Grandeurs descriptives du suivi du site et de sa gestion agronomique : pratiques culturales, peuplement…;
→ Mesures dans les différentes matrices après échantillonnage : doses d’apport et caractéristiques physico-chimiques des PRO, propriétés physico-chimiques et biologiques du sol, production végétale et qualité des récoltes, volumes d’eaux ayant percolé et qualité chimique des eaux, … ;
→ Grandeurs mesurées à l’aide des capteurs sur site ou lors de campagne de mesures : données climatiques, humidité des sols, potentiels hydriques, température des sols, conductivité hydraulique à saturation, …