Biogreenhouse: Optimisation de la fertilisation azotée en maraîchage biologique sous serre avec des sous-produits de la méthanisation

• Forschungsstelle: BLW
• Projektnummer: 16.21

Schlüsselwörter (Deutsch)

Biogas, Gewinnung von flüssigem Gärrest, Stickstoffdünger, Tomate, biologisches Gewächshaus

Schlüsselwörter (Englisch)

Biogas, recovery of liquid digestate, nitrogen fertilizer, tomato, biological greenhouse

Schlüsselwörter (Französisch)

Biogaz, valorisation du digestat liquide, engrais azoté, tomate, serre biologique

Kurzbeschreibung (Französisch)

En culture maraîchère biologique sous serre, la fertilisation azotée peut être apportée par des engrais organiques liquides ou solides. Pour des cultures ayant des besoins élevés en azote, les apports avant plantation ne sont pas suffisants. Mais, en cours de culture, seuls des produits liquides peuvent être utilisés via le système de fertigation. Mais ces engrais organiques liquides sont très chers si l’on veut apporter suffisamment d’azote. Les digestats liquides provenant de la méthanisation pourraient être intéressants à utiliser car ils contiennent une part importante d’azote directement assimilable. Toutefois, peu de connaissances existent actuellement sur une utilisation optimale des digestats, particulièrement en cultures maraîchères biologiques sous serre.
L’objectif global de ce projet est de développer des stratégies pour une valorisation optimisée des digestats liquides en cultures maraîchères sous serre. Les deux axes principaux du projet sont les aspects liés à l’application et les aspects agronomiques d’une telle valorisation.
Les méthodes utilisées permettront d’atteindre ces objectifs avec à long terme l’établissement de recommandations optimisées pour une utilisation raisonnée du digestat liquide en cultures maraîchères biologiques sous serre. Divers impacts positifs sont attendus, d’une part au niveau des producteurs qui disposeront de recommandations d’utilisation du digestat liquide comme une source d’azote bon marché, avec idéalement une augmentation des rendements. D’autre part, au niveau des méthaniseurs, qui devraient améliorer la valeur marchande du digestat et trouver de nouveaux débouchés
pour leur sous-produit.

Projektziele (Französisch)

L’objectif global de ce projet est de développer des stratégies pour une valorisation optimisée des digestats liquides en cultures maraîchères biologiques sous serre. La tomate sera prise comme plante modèle. Les deux axes principaux du projet sont les aspects liés à l’application et les aspects agronomiques d’une telle valorisation. Pour atteindre cet objectif, le projet sera organisé en 5 axes de travail:

(1) Optimisation de l’application des digestats liquides: (a) évaluer les possibilités techniques de traitement des digestats liquides pour permettre leur distribution dans les cultures. (b) évaluer les techniques d’épandage existantes quant à leur capacité à être utilisées avec des produits contenant des matières en suspension.

(2) Optimisation de la fertilisation de la tomate avec les digestats liquides: définir les meilleures stratégies d’apport (fractionnement dans le temps, combinaison avec d’autres fertilisants).

(3) Minimalisation des effets collatéraux sur l’environnement: évaluer les limites de différents types de sol de serre biologique en Suisse par rapport aux apports de digestats liquides. En particulier, les effets de divers apports de ces sous-produits sur les qualités physiques des sols, ainsi que sur les risques de lessivage et d’émissions gazeuses, seront étudiés.

(4) Optimisation de l’effet des digestats liquides sur la santé des plantes: étudier les possibilités d’apports raisonnés de digestats pour diminuer l’incidence des maladies du sol, aussi en combinaison avec du compost.

(5) Evaluation économique des stratégies de valorisation des digestats liquides

(6) Dissémination des résultats

Abstract (Französisch)

En Suisse, environ 300‘000 m3 de digestat liquide sont produits annuellement dans les installations de méthanisation thermophiles. Ces digestats liquides, contenant en moyenne 2,5 kg d’azote disponible par m³, 1,9 kg/m³ de P₂O₅, 4,5 kg/m³ de K₂O et 1,0 kg/m³ de Mg, pourraient représenter des engrais de recyclage intéressants, en particulier pour le maraîchage biologique, les engrais organiques du marché étant très onéreux. Alors que plusieurs références existent sur l’utilisation de ce produit en pleins champs, il existe encore très peu de connaissances sur son utilisation en cultures couvertes. Le but de ce projet était ainsi d’étudier les possibilités et limites de l’emploi de ces digestats liquides dans ce mode de production. La culture de tomates a été principalement utilisée pour cela. Voici les principaux résultats de ces travaux :

En donnant la moitié de la fertilisation azotée en fumure de fond d’une culture de tomates produisant 18 kg de fruits par m², environ 500 litres par are de digestat liquide sont nécessaires à couvrir les besoins de la plante en cet élément. Un tel apport couvre 95% des besoins de la culture en phosphore, 45% de ses besoins en potasse et 61% de ceux en magnésium. 

Possibilité technique d’emploi de digestat liquide en serre de production

Le premier défi à relever est d’ordre technique. Les matières organiques en suspension dans le digestat liquide peuvent être limitant pour la fertigation à cause des risques de colmatage des goutteurs. Alors que les systèmes de goutteurs T-Tape ne sont pas appropriés pour l’emploi de digestat liquide, les goutteurs de types UniRam et NetaFim ont pu être, après une pré-filtration du digestat à 0,1 mm, être utilisés de manière satisfaisante. Pour diminuer les travaux de maintenance au niveau de la fertigation avec le digestat liquide, un système de filtre autonettoyant pourrait être conseiller; un tel système doit toutefois encore être testé dans les conditions de la pratique.

Effet sur la croissance des plantes et sur leur production

Les essais en pleine terre dans des serres expérimentales ont montré que des productions de tomates, de mâches ou de salades au moins aussi bonnes que celles obtenues avec les engrais organiques du commerce. Ceci aussi bien en au niveau quantitatif que qualitatif.

Evaluation des risques environnementaux suit à l’utilisation des digestats liquides

Le lessivage d’éléments fertilisants, en particulier de l’azote, est négligeable. Dans trois des quatre terres testées, moins de 0,5% de la quantité d’azote fertilisé a été retrouvé dans l’eau de drainage, indépendamment de la stratégie de fractionnement des apports du digestat. Dans la quatrième terre, environ 1% de l’azote fertilisé a retrouvé dans l’eau de drainage ; cette quantité était moins importante que celle retrouvée dans le témoin avec engrais du commerce (2% de lessivage).

En ce qui concerne les risques de volatilisation d’ammoniac suite à la fertilisation des plantes, ceux-ci augmentent clairement plus les quantités données par apport augmentent, pouvant atteindre 35% de l’azote apporté. Un fractionnement des apports (par exemple avec fertilisation hebdomadaire) permet de limiter fortement ces pertes.

En ce qui concerne la physique des sols, le digestat liquide n’a influencé négativement ni la rétention en eau des terres ni la stabilité des agrégats du sol, pour autant qu’un sur-fertilisation momentanée soit évitée, ce qui est atteint en fractionnant les apports de digestat liquide.

L’activité biologique des sols, caractérisée par l’activité FDA, n’a pas été influencée par le digestat liquide. Au niveau de la réceptivité des sols aux maladies telluriques, le digestat liquide semble diminuer le développement de la maladie causée par Pythium ultimum, mais de légèrement augmenter celle causée par Rhizoctonia solani. Toutefois, des essais supplémentaires à ce sujet seraient, au vu de la forte variabilité des résultats, nécessaires.

Aspects économiques

Concernant les cultures de salades, l’utilisation du digestat comme engrais liquide a permis une économie de l’ordre de 80% comparée à l’utilisation de l’engrais biologique de référence, soit entre 1’000.- et 1'500 CHF/ha. Pour les tomates, la réduction des coûts due à l’utilisation du digestat avoisine les 88%, ce qui représente entre 4000.- et 5'200 CHF/ha.

Recommandations pour la pratique

Le digestat liquide représente un engrais très intéressant pour le maraîchage, en particulier, vu le prix élevé des engrais organiques du commerce, pour le maraîchage bio. Toutefois, certains points doivent être respectés pour que son utilisation soit couronnée de succès.

•    respecter, pour les producteurs bio, la distance de transport maximum autorisée pour le digestat liquide (20 km à vol d’oiseau).

•    faire est un bilan de fumure clair pour définir les quantités de digestat liquide utilisée. Ceci en tenant compte des analyses du digestat liquide en question, les valeurs fertilisantes pouvant fortement varier entre deux installations.

•    définir est une  technique d’épandage du digestat liquide adapté à son système de production: soit par tuyaux semi-manuellement, soit par fertigation.

•    fractionner les apports de digestat liquide. Avec un système de fertigation, un apport hebdomadaire est à conseiller. Lors d’apport manuel, un apport tous les quinze jours pourraient être optimal.

•    pour les cultures comme les salades (consommées crues), il faut absolument, pour des régions hygiéniques, n’utiliser que du digestat liquide provenant de systèmes thermophiles (comme celui provenant d’installations de type Kompogas), les digestats provenant d’installations mésophiles n’étant pas appropriés pour ces cultures.

Conclusions

L’emploi de digestat liquide en maraîchage bio est donc possible et représente même une pratique sensée du point de vue aussi bien économique qu’environnemental. Employé de manière correcte, le digestat liquide n’a montré aucun effet négatif sur la fertilité du sol, la santé des plantes et l’environnement. Du point de vue hygiénique, le digestat liquide produit de manière thermophile ne représente pas de risques, pour autant que la gestion de l’installation de méthanisation soit gérée selon les règles (éviter toute possibilité de court-circuit entre les matières entrant sur l’installation et les produits en sortant).

Ainsi, suite à ce projet, nous pouvons recommander l’emploi de ce produit en maraîchage. Ceci est vrai aussi bien pour le maraîchage bio que pour le maraîchage conventionnel. Pour ce dernier, il faut toutefois noter que l’avantage financier est moindre, les coûts pour les engrais minéraux étant nettement inférieurs aux engrais bio.

Publikationen / Ergebnisse (Französisch)

Rapport BioGreenHouse