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colloque soere-prospective2018 Contaminants Innocuité des épandages de PRO

 

Le site expérimental d’Ensisheim

Le dispositif d’Ensisheim est un site expérimental de plein champ, mis en place en 1995, avec une vocation de démonstration et pour répondre aux questions concrètes et légitimes des exploitants agricoles : des épandages de boues réalisés selon la réglementation en vigueur, génèrent-ils un risque de dégradation de la qualité des sols et des récoltes, comparés à une fertilisation minérale classique ?

Durant la première phase de 10 ans, 5 épandages de boues ont été réalisés sur un sol à tendance acide. Le suivi a porté sur les principaux paramètres d’innocuité visés par la réglementation dans les compartiments sol et plante en particulier. En parallèle un suivi de l’évolution des paramètres agronomique a été mené.

A l’issue des 10 premières années d’expérimentation, le suivi du site a été prolongé pour évaluer l’aptitude du sol à revenir à son état calcique initial et suivre les paramètres pour lesquels une évolution a été constatée durant la 1ere phase.

UN DISPOSITIF EN BLOC POUR COMPARER 3 MODES DE FERTILISATION

3 traitements sont comparés, 2 modes de fertilisation avec des boues et un témoin fertilisé uniquement avec des engrais minéraux :

  • BCH : une boue urbaine biologique déshydratée chaulée, complémentée par des engrais N, P, K
  • BOUE : une autre boue urbaine biologique déshydratée, non chaulée complémentée en engrais N, P, K
  • MIN : une fertilisation minérale avec des engrais N, P, K
plan-ensisheim

Plan du dispositif expérimental d'Ensisheim

L’essai a été implanté sur une parcelle exploitée par un agriculteur, à Ensisheim dans le Haut-Rhin. Le pH initial du sol est à peine de 6 en surface. Ce dernier critère a été volontairement choisi à la limite réglementaire (pH 6), de façon à maximiser la probabilité de transfert des éléments traces vers les cultures et à identifier l’effet chaux de la boue chaulée.

Le sol est de texture limono-argilo-sableux à argilo-limono-sableux.

La parcelle est cultivée en non labour depuis la campagne 2001, avec un travail superficiel sur 5 cm, sans retournement. La parcelle est conduite en monoculture de maïs irrigué, sauf en 2005 ou un blé a été récolté. Les grains récoltés sont exportés, les résidus de culture eux retournent au sol. Des bandes tampons entre les blocs permettent de limiter les transfert entre microparcelles.

Conduite du dispositif durant 20 ans d’expérimentation

La fertilisation organique :

  • Les épandages de boues sont réalisés à la fourche. Les boues sont ensuite enfouies par labour (jusqu’en 2001) ou par un travail du sol superficiel sur 5 cm (après 2001).
  • Les doses d’épandage pratiquées reflètent ce qui est réellement pratiqué dans le secteur, soit 20 t MB/ha par épandage pour les 3 premiers épandages et 15 t MB/ha pour les 2 derniers. 5 épandages ont été réalisés pour un total de 20,7 tonnes de matière sèche hors chaux (soit 27,3 t MS totale) pour les boues chaulées et 13,3 tonnes de MS pour les boues non chaulées.
  • Les boues, les doses et les périodes d’épandage sont conformes à la réglementation en vigueur sur le recyclage agricole et à la directive « Nitrates », puisque l’essai est situé en « zone vulnérable ».

La fertilisation minérale :

  • Les épandages d’engrais N, P et K sont réalisés à la main, les doses apportées étant différentes pour chacun des 3 traitements, l’objectif étant d’obtenir un rendement culture optimum.
  • Les deux traitements comportant des boues sont complémentés par une fertilisation minérale de façon à ce que les différents traitements soient à des niveaux équivalents en éléments N, P et K supposés disponibles pour la culture, en provenance des boues et des engrais. Le calcul des doses d’azote repose sur la méthode du bilan simplifié. La disponibilité du phosphore de la boue chaulée était évaluée à 70 % équivalent engrais et celle de la boue non chaulée à 100 %.
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Calendrier des interventions sur le site expérimental

Des boues et des engrais caractérisés à chaque apport

Les boues ont été analysées lors de chaque apport.

Les paramètres mesurés dans les boues et les engrais lors des différents apports sont :

  • la valeur agronomique (uniquement pour les boues)
  • les 13 élément traces (As, B, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Zn)
  • les 7 PCB réglementaires et 16 HAP.

Un suivi des sols régulier

Les paramètres analysés dans les différents horizons du sol sont :

  • des paramètres agronomiques classiques (C organique, pH, CEC…) et des reliquats azotés pour piloter la fertilisation
  • le phosphore Olsen et le phosphore isotopiquement échangeable (permettent d’évaluer la disponibilité effective du phosphore provenant des boues.
  • les 13 éléments traces (As, B, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Zn) avant chaque épandage de PRO, pour voir l’impact de l’épandage précèdent
  • Huit éléments traces extractibles à l’EDTA et au CaCl2 (Cd, Cu, Co, Cr, Mn, Ni, Pb, Zn), depuis le 3eme épandage de boues (soit 4 campagnes de mesures) pour évaluer leur disponibilité et son évolution.
  • les composés traces 7 PCB et 16 HAP lors de 3 campagnes de mesures (état initial en 1995, 2001 après 2 épandages de boues et 2004 après 3 épandages)
  • des indicateurs biologiques : la biomasse et la diversité microbienne (3 campagnes de mesures de février 2005 à avril 2006) et le dénombrement et l’identification des lombrics (en avril 2007).

Les prélèvements sont effectués à la tarière manuelle. Dans chaque micro-parcelle, pour chaque horizon, un échantillon moyen est constitué à partir de 16 prélèvements élémentaires (8 seulement pour les analyses des reliquats azotés et du phosphore) pour chaque horizon.

Un suivi de la qualité des cultures

Les cultures sont récoltées à la main. Les grains sont séparés manuellement des résidus de cultures.
Les paramètres mesurés dans les végétaux récoltés sont :

  • le rendement, le poids de mille grains (PMG), le taux d’amidon (maïs), les protéines (blé)
  • les éléments majeurs (N et P…)
  • les 13 éléments traces (As, B, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Zn) dans les grains et dans les résidus de cultures, soit 13 récoltes analysées
  • les 7 PCB réglementaires et 16 HAP cités précédemment, dans les grains et les résidus récoltés de 1999 à 2004 (6 récoltes analysées)

 D’autres analyses peuvent encore être réalisées puisque tous les échantillons (terres, boues, engrais et végétaux prélevés) sont conservés dans une échantillothèque.