Valorisation en agriculture des apports organiques contenus dans les déchets urbains:qualité des matières organiques et service écosystémique

2.4. Discussion

2.4.1. Cinétiques de minéralisation de carbone

Pour les 12 matières organiques testées, le dégagement rapide de CO2 au début d'incubation jusqu'au 10^ème jour correspond à la décomposition des composés solubles facilement dégradable contenus dans les apports organiques. (Hermann et al, 2002). Un autre processus également peut se produire : « le priming effect ». Suite à l'apport de composés organiques riches en énergie utilisable par les microorganismes, l'activité microbienne est stimulée et accélère la minéralisation du carbone organique native du sol (Fontaine et al, 2004). Au-delà de 10^ème jours, les cinétiques de minéralisation de carbone organique diminuent pour toutes les matières organiques. La diminution est fonction de la nature des matières mais la minéralisation des composées continue.

Selon Francou (2003), on peut interpréter les cinétiques de minéralisation de carbone en
fonction du degré de maturité des matières organiques. D'après la gamme de stabilité²² que

²² La stabilité d'une matière organique est communément appelé la maturité (Francou, 2003)

l'auteur a réalisée à 108 jours, on a ainsi les matières fortement stabilisées (entre 0 et 10%), les matières stabilisées (de 10 à 15%), les matières moyennement stables (de 15 à 20%), les matières instables (de 20 à 30%) et les matières très instables (supérieur à 30%). Les niveaux de stabilité des 12 matières testées sont basés sur cette gamme.

Ainsi, le terreau d'Andralanitra (TA) et le compost d'ordures (OC) qui ont une cinétique de minéralisation très faible sont hautement stabilisés. Et le compost de feuille (CF) et le taroka, (Tk), qui ont des taux de minéralisation du carbone apporté entre 15 et 19% sont moyennement stables. Ces matières en relation avec leur teneur en carbone organique total, ont une valeur amendante. C'est pour cette raison que les paysans recourent aux terreaux d'Andralanitra pour substituer ou compléter les fumiers bovins en cas d'indisponibilité.

Le Guanomad (Gm) et les ordures incinérées (OI) présentent un comportement similaire. Au début d'incubation, ils se minéralisent fortement. L'incinération subie par OI facilite la libération de son carbone. Mais à partir du 10^ème jour jusqu'au 28^ème, le dégagement de CO2 est décroissant. Plusieurs hypothèses sont possibles. L'erreur expérimentale paraît peu probable, les mesures étant faites à 10, 14, 21 et 28 jours, la tendance se répète. La deuxième hypothèse est expliquée par la consommation de CO2 par le développement de micro algues vertes photosynthétiques alors que la troisième hypothèse évoque la possibilité d'un piégeage du CO2 par ces matières pauvres en carbonates. Cependant la minéralisation reprend faiblement pour le Guanomad qui atteint un taux de 24% et plus fortement pour OI qui atteint 80%.

Le fumier de volaille (FV), le terreau d'Ilafy (CAi), l'activateur biologique de Prochimad (Pm) et le fumier de porc (FP), présentant des taux de minéralisation compris entre 41 et 48% sont considérés comme étant instables. Leur effet sur l'entretien de la matière organique du sol est modéré au regard des quantités de carbone initial. Les paysans classent ces matières organiques à la deuxième place après le fumier de bovin.

Le fumier de bovin (FB) qui s'est minéralisé à 65% au terme de l'incubation est instable. Sa minéralisation est assez rapide pour une matière utilisée pour l'entretien de la fertilité. La gestion²³ de cette matière ne lui a pas permis d'atteindre un degré de maturité élevé, et son incorporation au sol suscite le développement d'une forte activité microbienne dégradant les matières organiques facilement métabolisables. Mais la quantité restante de matières plus difficilement minéralisables (lignine) et la quantité élevée en carbone organique total dans les fumiers lui confèrent un fort pouvoir amendant et une fertilité intéressante. D'après Chabalier, (2006), le fumier sert à l'entretien du stock d'humus du sol et joue surtout sur l'amélioration

²³ Gestion de fumier par les paysans : Les paysans étendent les résidus de récoltes et les bozaka dans les fosses fumières, Les bétails piétinent en même temps les résidus et ses excréments, quand les litières sont mouillées ou boueux, les paysans ajoutent une deuxième couche de résidus sans attendre la dégradation de la première couche et les bétails y piétinent de nouveau, les paysans continuent ces procédures jusqu'à ce qu'il ne reste plus de résidus. Certains paysans laissent les fumiers se décomposer dans les fosses fumières, d'autres les sortent et laissent s'entasser dans la cours pour être utilisés aux champs sans attendre la maturité.

de la structuration du sol (apport de matière organique jeune) et des activités biologiques. L'apport d'humus au sol est de l'ordre de 100 kg par tonne de fumier apportée. Ceci explique la prédominance d'utilisation du fumier de bovin dans la pratique paysanne comme produits d'amendement du sol (paragraphe 1.3.2.2 et 1.3.2.3.3).

Pour le compost de Vohitra environnement (VE), qui a un taux de minéralisation de carbone organique 110%, le carbone produit au cours de l'incubation provient de la minéralisation d'une MOS autre que celle qui a été introduite. En présence d'un phénomène de priming effect, l'apport organique a provoqué une sur-minéralisation de la matière organique du sol en place. Ce processus est dû à une stimulation de l'activité microbienne par l'apport de matières organiques fraîches qui a augmenté la minéralisation de la matière organique du sol (Kuzyakov Y. et al., 2000 ; Fontaine S. et al., 2003b). Cette matière n'a pas de pouvoir amendant du sol.

Les produits stables tels que le terreau d'Andralanitra (TA), le compost d'ordure (OC), le compost de feuille (CF), et le taroka (Tk) sont des produits qui ont subi un processus de compostage aérobie ou anaérobie et les produits instables comme le fumier de volaille (FV), l'activateur biologique de Prochimad (Pm), le fumier de porc (FP) et le fumier de bovin (FB) n'ont pas subi un processus de compostage.

Les taux de minéralisation des produits compostés sont inférieurs aux taux de minéralisation des produits non compostés. Ces résultats conformes aux études de Gebhart, (1986) et de Busby (2006). Busby (2006) a comparé la minéralisation de carbone organique dans les sols incubés avec des déchets urbains compostés et des déchets urbains non compostés. Le pourcentage de C minéralisé est significativement inférieur dans les sols incubés avec des déchets compostés. Dans les produits compostés, les proportions des composés facilement dégradables (cellulose et hémicellulose) qui sont exploitables par les microorganismes sont faibles ou nulles, donc l'activité microbienne diminue.

Enfin, l'apport des matières organiques fraîches pourrait induire une accélération ou un retard de la décomposition de la matière organique du sol, en plaçant les différents types de microorganismes en compétition vis-à-vis des éléments nutritifs (Kuzyakov et al., 2000 ; Fontaine et al., 2003). Cette étude ne permet pas de quantifier cet effet, il faudrait pour cela mener une analyse simultanée de la dynamique des nutriments libérés et de l'activité microbienne dans le sol (Kuzyakov et al., 2000). D'autant plus que le priming effect semble être influencé par le type de matières fertilisantes (chimiques et organiques) apporté au sol, cette analyse permet de tenir compte de cet effet dans la comparaison de la qualité de ces matières ; étude que nous abordons par la suite.