La gestion des déjections animales est un enjeu central pour les éleveurs, impactant à la fois la rentabilité de l'exploitation, la santé animale et l'environnement. Le choix entre un système à fumier ou à lisier, et les méthodes de stockage et d'épandage associées, est complexe et doit intégrer de multiples facteurs, y compris une réglementation environnementale en constante évolution. Cette dernière, notamment la directive nitrates, a une incidence directe sur la capacité de stockage des déjections et leur épandage, incitant à une réflexion approfondie sur le type de déjections à gérer et la conception des stabulations. Si la lutte contre les gaz à effet de serre (méthane, dioxyde de carbone et protoxyde d'azote) et l'ammoniac n'est pas encore pleinement intégrée dans le cadre réglementaire pour l'élevage bovin, il est crucial d'anticiper cette évolution.
Actuellement, 97 % des émissions françaises d'ammoniac sont d'origine agricole, dont 79 % proviennent de l'élevage. Bien que l'élevage bovin échappe pour l'instant à une réglementation stricte en la matière, contrairement aux secteurs porcins et volailles soumis à la directive européenne IED sur les installations classées, une autre directive européenne, la National Emissions Ceiling (NEC), pourrait changer la donne. Cette directive fixe des plafonds d'émission d'ammoniac par pays et par activité. Jusque-là, la France n'était pas inquiétée, ses émissions étant inférieures à son plafond, ce qui explique l'absence de mesures spécifiques sur le sujet, contrairement aux Pays-Bas où la couverture des fosses à lisier est obligatoire. Cependant, il y a de fortes chances que la NEC, en cours de révision, abaisse le plafond français, ce qui pourrait avoir des conséquences significatives sur la gestion des déjections dans les bâtiments laitiers, le stockage et l'épandage.
Malgré l'incertitude quant à l'échéance de cette révision, il est préconisé d'intégrer dès à présent ces évolutions potentielles dans tout projet de construction de bâtiment d'élevage. Les recherches en cours, qu'elles concernent les GES ou l'ammoniac, démontrent qu'une conduite optimisée est le meilleur garant de leur réduction. Comme le constate Jean-Luc Ménard, de l'Institut de l'élevage, le temps d'utilisation des bâtiments augmente avec l'accroissement de la taille des troupeaux, ce qui risque d'entraîner une augmentation des émissions, surtout d'ammoniac.
Comprendre les Déjections : Fumier et Lisier
Les fumiers et les lisiers sont des déjections animales produites par les installations d'élevage agricoles, riches en matières organiques et en éléments fertilisants. Le lisier est un mélange de déjections d'animaux d'élevage et d'eau dans lequel domine l'élément liquide, pouvant contenir des résidus de litière en faible quantité. Les déjections animales peuvent se présenter sous forme solide (fumier), semi-liquide ou liquide (lisier). La consistance est déterminée par le mode de gestion dans les bâtiments (avec ou sans ajout de paille ou de ripe) et le mode d'entreposage.
Caractéristiques et Utilisation des Fumiers
Les fumiers sont particulièrement utilisés en maraîchage. Ils proviennent principalement des élevages de bovins laitiers ou de boucherie, d'ovins, de volailles et de chevaux. Ils permettent d'enrichir le sol en matière organique grâce à leur contenu en paille, copeau de bois ou ripe. Les fumiers de ruminants et de chevaux contiennent une proportion de phosphore par rapport à l'azote et au potassium plus faible que les fumiers de granivores, une caractéristique à considérer pour limiter l'apport de phosphore et maximiser celui de potassium.
Il est important de noter qu'il est illusoire de vouloir prendre des décisions de fertilisation sur la base de valeurs moyennes, car les fumiers obtenus sont très variables et diffèrent habituellement substantiellement des valeurs moyennes. Les rapports d'analyse fournissent des informations complètes sur les quantités totales de macro-éléments et micro-éléments (oligo-éléments) contenus dans les fumiers.
Caractéristiques et Utilisation des Lisiers
Les lisiers et les effluents semi-liquides proviennent souvent des élevages porcins ou bovins et même parfois des élevages de volaille. Ils sont moins utilisés en maraîchage, d'autant plus qu'il est recommandé de les appliquer au printemps pour minimiser les pertes, ce qui est incompatible avec les délais de 90 ou 120 jours avant la récolte exigés pour la certification biologique.
La fraction ammoniacale (NH4+) est très élevée dans les lisiers de porcs, de volailles et de bovins. Étant la fraction minérale de l'azote, cet azote est rapidement disponible pour les plantes. Cependant, lorsque ce type de déjection est épandu à l'automne sans engrais vert, cette fraction (50 à 70 % de l'azote total) est en grande partie perdue dans l'environnement par lessivage ou volatilisation.
L'impact des Déjections sur les Émissions Gazeuses
Le choix entre un système fumier et un système lisier ne peut se faire uniquement sur le critère des émissions. D'autres éléments, tels que la préférence de l'éleveur, la disponibilité en paille ou la conduite sanitaire, concourent à privilégier l'un ou l'autre. Néanmoins, il est essentiel de chercher à réduire les émissions à chaque étape de la gestion des déjections, car cela signifie valoriser des engrais organiques plus riches en azote, réduisant ainsi l'achat d'engrais minéraux.
L'Idele et l'Inra ont mené des recherches approfondies pour mieux comprendre les processus en jeu. Des mesures d'émission de méthane et d'ammoniac ont été réalisées dans vingt bâtiments laitiers de l'Ouest, répartis en bâtiments paillés et logettes.
Méthane (CH4)
Les bâtiments paillés émettent plus de méthane que les logettes. Un essai mené à la ferme Inra de Méjusseaume a confirmé que la litière accumulée produit 25 % de méthane en plus que le bâtiment raclé. Cela est logique, car le paillage apporte de la matière organique, donc du carbone potentiellement dégradable. De plus, le tassement des fumiers par les vaches favorise la production de méthane.
Ammoniac (NH3)
Les résultats concernant l'ammoniac sont plus contradictoires. Les mesures en élevages ont montré des émissions des bâtiments à logettes deux fois supérieures aux paillés. À l'inverse, sous expérimentation, les émissions étaient équivalentes ou inférieures pour les lots « litières accumulées ». Cette différence s'explique par le fait que les déjections des lots « logettes » sont évacuées par raclage, tandis que les « litières accumulées » intègrent la dimension de stockage.
Le mélange fécès-urine favorise les émissions d'ammoniac. En effet, en seulement deux heures, les enzymes microbiennes présentes dans les bouses transforment l'urée en azote ammoniacal. Pour limiter ces émissions, il est crucial d'évacuer l'urine le plus rapidement possible.
Conception des Bâtiments et Gestion des Déjections
L'intégration de la gestion des déjections dans la conception des bâtiments d'élevage est fondamentale pour optimiser leur valorisation et réduire les émissions. « Le temps d'utilisation des bâtiments augmente avec l'accroissement de la taille des troupeaux, constate Jean-Luc Ménard, de l'Institut de l'élevage. On risque donc d'avoir une augmentation des émissions, surtout d'ammoniac. » Élise Lorinquer, sa collègue de l'Institut de l'élevage (Idele), souligne que les bâtiments d'élevage bovin intègrent au moins une litière paillée, une spécificité française qui complique l'évaluation des émissions du trio bâtiment-stockage-épandage, d'où le peu de références existantes sur ce système.
Systèmes à Fumier
Pour les systèmes à fumier, éviter les fumiers mous est essentiel. Un fumier plus pailleux sera plus facile à stocker et à épandre. Le système de litière accumulée, par exemple, génère un fumier pailleux qui peut être stocké au champ après deux mois, réduisant ainsi les coûts de stockage. Cependant, ce système est gourmand en paille, ce qui peut être un inconvénient si le prix de la paille est élevé.
Les élevages qui produisent un fumier mou peuvent recourir à un système d'égouttage. Une grille ou un caillebottis sur le couloir bétonné permet l'écoulement des jus vers un canal ou une fosse, la partie la plus sèche étant poussée vers une fumière. Ce dispositif est fortement conseillé en système logettes où il est plus difficile d'obtenir un fumier qui se tienne. La fumière doit être conçue avec une pente de 1 à 2 % pour évacuer les jus vers un caniveau. Une couverture permet de limiter les eaux de pluie et de conserver la capacité de stockage. Si la fumière n'est pas couverte, elle doit être associée à une fosse.
Systèmes à Lisier
Dans les systèmes à lisier, pour maintenir propres et secs les pieds des vaches, les éleveurs ont augmenté la fréquence de raclage des couloirs bétonnés, allant de quatre à douze fois en 24 heures en hiver. Pour une efficacité maximale, il faut également changer les pièces d'usure du racleur.
Un autre élément peut contribuer à l'évacuation rapide des urines : une pente de 2 à 3 % maximum sur la longueur du bâtiment. Cependant, avec l'augmentation de la taille des troupeaux et la longueur croissante des bâtiments, un tel pourcentage de pente est plus difficile à obtenir en régions de plaine. Des pentes entre 0 et 1 % sont fréquentes. Même avec une pente à 2 % sur un bâtiment long, les pissats mettent du temps à s'écouler.
L'Idele a lancé un programme d'étude, SOLVL, pour tester des solutions innovantes, dont une reposant sur deux pentes transversales de 2 à 3 % vers le centre du couloir. Cela suppose une conception du sol et un racleur adaptés, capables de transférer les urines rapidement. Des fabricants de racleurs proposent déjà des solutions, comme l'entreprise CRD qui installe un canal en PVC sous le rail du racleur, permettant aux jus de s'y écouler grâce à un obus relié au racleur. Cet équipement peut être complété par un système de flushing dans le canal à partir des eaux de salle de traite, par exemple.
Pour les couloirs-caillebotis, il est conseillé de les racler pour améliorer l'hygiène des pieds et limiter le contact urine-fécès. De la fosse sous les caillebotis, de l'ammoniac est également émis. Trois éléments y concourent : l'apport de lisier frais par au-dessus, le brassage régulier qui élimine la croûte en surface et une surface importante d'échange avec l'air. Puisqu'on ne peut pas se passer du malaxage, une solution est d'installer des caillebotis qui ne laissent pas échapper l'ammoniac, en réduisant leurs ouvertures ou en créant une réserve sous chaque fente qui s'ouvre une fois remplie. De tels caillebotis, subventionnés aux Pays-Bas, sont en cours de test en France pour s'assurer de leur efficacité avec les lisiers « à la française », souvent plus pailleux en raison de l'apport de maïs et de l'utilisation de paille comme litière.
Stockage des Déjections : Optimisation et Conformité
Le stockage des effluents doit être envisagé globalement, en fonction du système d'élevage et des besoins agronomiques. Il est crucial d'anticiper et de ne pas sous-estimer les besoins de stockage. « Il ne faut pas penser uniquement logement des animaux, mais bien réfléchir au produit qui en sortira », insiste Sylvain Foray, ingénieur d'études à l'Institut de l'élevage. Le plus économique est encore de produire le moins d'effluents possible, en favorisant le pâturage des animaux lorsque c'est possible.
« Une vache laitière à 7 000 kilos de lait, c'est soixante litres de déjection par jour, rappelle Sylvain Foray. Si elle est au pâturage, c'est moins d'effluents à gérer. » Les systèmes plus herbagers produisent généralement peu de paille et optent pour un système lisier, plus facile à valoriser par les prairies. Si le système est plus orienté maïs - cultures annuelles, il est préférable d'avoir du fumier, même si cela implique plus de mécanisation et de temps de travail pour l'épandage. Il est impératif de choisir entre fumier et lisier, car un système « entre les deux » produit un effluent très difficilement gérable.
Stockage du Fumier
Le fumier se stocke sur fumière, avec une pente de 1 à 2 % pour évacuer les jus vers un caniveau. Une couverture de la fumière permet de limiter les eaux de pluie, conservant ainsi la capacité de stockage. La couverture de la fumière peut également avoir un impact sur la réduction des trois gaz à effet de serre (CH4, CO2 et N2O) et de l'ammoniac. Des études sont en cours pour évaluer cet intérêt, avec des mesures réalisées sur des tas de fumier couverts et non couverts.
Stockage du Lisier
Le lisier peut être stocké en fosse caillebotis, sous le bâtiment, ce qui présente l'avantage de ne pas collecter les eaux de pluie et de ne pas créer de pollution visuelle. Cependant, ces fosses dégagent de l'ammoniac et ne peuvent pas être facilement agrandies.
La fosse extérieure offre un meilleur environnement pour les animaux et l'ambiance du bâtiment, mais elle collecte les eaux de pluie. Si elle n'est pas enterrée, l'intégration paysagère est plus difficile. Elle nécessite également une pré-fosse de stockage des lisiers et une pompe hacheuse pour remonter le lisier dans la fosse aérienne. Bien que moins coûteuse au départ en raison d'un terrassement moindre, cette solution peut s'avérer moins avantageuse en raison du surcoût de gestion du lisier et d'un coût d'entretien plus élevé. Le choix entre fosse aérienne ou enterrée peut aussi dépendre de la topographie de l'exploitation.
En fosse enterrée, il est possible d'opter pour une fosse géomembrane, ce qui réduit les coûts de terrassement, une bâche EPDM étanche remplaçant le béton. Un autre intérêt est la facilité d'agrandissement de la fosse si les besoins évoluent. Cependant, sa durée de vie est inférieure (environ dix ans), et il existe un risque de déchirure de la bâche lors du brassage. La fosse géomembrane requiert une surface au sol plus importante que les fosses en béton, car elle est moins profonde et ses parois sont évasées.
La citerne souple est une solution hermétique qui ne récolte pas les eaux de pluie. Toutefois, elle est vulnérable aux hivers rudes, où le liquide stocké peut geler et détruire la poche. De dimension variable (30 à 400 m³), elle est posée sur terrain plat et ne nécessite pas de permis de construire. Elle n'est cependant pas adaptée à tous les effluents, étant principalement utilisée pour des effluents peu chargés (eaux vertes, eaux blanches ou jus issus de séparation de phase) ou des lisiers très liquides, comme ceux des élevages laitiers.
Couvrir l'ouvrage de stockage limite les contacts entre l'air (oxygène) et les déjections. La couverture de la fosse à lisier, largement pratiquée en Europe du Nord, permet une réduction des émissions d'ammoniac de l'ordre de 80 % avec une couverture tendue ou solide. Son coût est de 40 à 60 €/m². En France, les élevages bovins n'y ont pas recours, n'étant pas encore concernés par cette réglementation. De plus, leurs lisiers souvent pailleux contribuent à limiter les émissions d'ammoniac par la formation d'une croûte naturelle, réduisant les émissions de 40 %. Toutefois, cette croûte n'est plus systématique avec l'utilisation d'autres matériaux que la paille dans les logettes. Investir dans une couverture de fosse peut être intéressant pour gagner en capacité de stockage (protection contre la pluie) et obtenir un lisier plus riche en azote. L'anticipation de l'évolution de la réglementation peut inciter à prévoir les éléments nécessaires à cet équipement (emplacement du mât central, points de malaxage du lisier, etc., en fosse bétonnée). Il est également possible d'investir directement dans une poche à lisier de grande capacité.
Phytobac® : les avantages de ce système pour la gestion des effluents
Le Séparateur de Phase
Le séparateur de phase est une option intéressante pour certains systèmes lisier. Il permet de produire un effluent liquide d'un côté et un effluent solide de l'autre, qui peut être épandu ou exporté. Cette solution est particulièrement utile pour les exploitations dont les surfaces sont situées dans des périmètres de captage où la réglementation interdit l'épandage de lisier. Cependant, ce système reste assez onéreux.
Stockage Prolongé pour une Meilleure Valorisation
Stocker les effluents d'élevage ne se limite pas à respecter la réglementation. « Il ne faut pas chercher à stocker uniquement pour répondre aux exigences réglementaires, suggère Tanguy Morel. On peut aller parfois jusqu’à six ou sept mois plutôt que se limiter aux quatre mois et demi réglementaires si cela permet de l’épandre au meilleur moment, quand la végétation en a besoin, et ainsi valoriser au mieux ces effluents. » La durée de stockage peut être supérieure au minimum réglementaire en fonction du temps de présence des animaux en bâtiment, des pratiques agronomiques, de l'assolement et des pratiques. Il est essentiel d'anticiper les évolutions des pratiques, comme l'augmentation du cheptel ou l'évolution de la surface en pâturage. « Il ne s’agit pas de faire du béton à tout prix, mais considérer que les changements de pratiques peuvent avoir une incidence non négligeable sur ses capacités de stockage », insiste Sylvain Foray.
Il est préférable de pouvoir stocker les déjections pendant six mois si cela répond aux pratiques de l'éleveur en termes d'épandage, plutôt que de se retrouver en situation de débordement en plein hiver. Même pour les élevages qui ne sont pas en installations classées, il est crucial de prévoir un stockage qui couvre toute la période hivernale. Les installations de stockage sont peu évolutives, et il est rare qu'un bâtiment n'évolue pas au cours de la carrière de l'éleveur.
Épandage : Réduire les Pertes et Valoriser l'Azote
L'épandage est une étape cruciale dans la valorisation des déjections, mais il est aussi une source importante de pertes d'azote par volatilisation sous forme d'ammoniac gazeux. L'épandage avec une buse-palette génère le plus de volatilisation, avec des pertes d'azote ammoniacal estimées entre 10 et 40 % de l'azote total épandu.
Techniques d'Épandage à Faible Émission
Pour limiter le contact de l'azote avec l'air, trois types de rampes sont recommandés : les pendillards à tubes traînés, les pendillards à sabots traînés et les injecteurs. Le taux d'abattement par rapport à la buse-palette est en moyenne de 30 %, 50 % et 70 % respectivement.
Enfouissement Rapide
L'idéal est que l'épandage s'accompagne d'un enfouissement le plus rapide possible. Le faire aussitôt réduit les émissions de 70 %, 4 heures après de 50 % et 24 heures après de 30 %, en comparaison avec aucun enfouissement.
La Méthanisation : Une Alternative pour la Valorisation des Déjections
La méthanisation est un processus naturel biologique par lequel la matière organique est dégradée en absence d'oxygène (anaérobie). Une partie de la matière organique est transformée en un produit humide riche en matière organique, appelé digestat. Ce digestat est généralement déshydraté et mis en tunnels de maturation pour achever la réaction anaérobie et commencer la phase de compostage, devenant ainsi un sous-produit traité et stabilisé. Sa richesse en azote lui confère une valeur intéressante comme amendement. Le digestat peut être utilisé pour des cultures alimentaires ou non-alimentaires (espaces verts), selon la réglementation et la nature des produits entrants dans le processus de méthanisation.
Une autre partie de la matière organique est transformée en biogaz, un mélange gazeux saturé en eau à la sortie du digesteur, composé essentiellement de méthane (CH4). La cogénération permet d'utiliser ce biogaz dans des moteurs à gaz (MAG) ou des turbines à gaz (TAG) pour produire de l'électricité et de la chaleur. L'électricité est utilisée sur le site ou réinjectée dans le réseau.
L'Importance des Analyses pour une Fertilisation Précise
Les engrais de ferme sont des sources précieuses d'éléments nutritifs. Savoir comment traiter les parties solides et liquides n'est pas simple. L'agriculture doit relever de nombreux défis, et la fertilisation doit répondre à des exigences de production et d'écologie, en assurant un cycle des éléments nutritifs aussi fermé que possible entre la garde animale et la production végétale.
Il est recommandé de faire analyser systématiquement les fumiers, lisiers et composts utilisés sur la ferme, car leurs compositions peuvent varier considérablement. Même des fumiers provenant de la même espèce animale peuvent présenter des différences importantes. Pour les composts commerciaux, l'analyse peut également varier de manière significative, les fabricants étant tenus de fournir une analyse garantie minimale.
Les rapports d'analyse fournissent des informations complètes sur les quantités totales de macro-éléments et micro-éléments (oligo-éléments). Il est essentiel de faire analyser les déjections par un laboratoire accrédité. L'analyse standard des fumiers, lisiers et composts permet de connaître l'humidité, le contenu en matière organique, ainsi que les quantités d'azote total et ammoniacal, de phosphore sous forme de P2O5 total, de potassium sous forme de K2O total, de calcium, de magnésium et des éléments mineurs.
Caractéristiques des Composts
Les composts peuvent être d'origine animale ou végétale. Actuellement, il existe peu de données sur les composts végétaux. Les composts comportant des matières animales, qu'ils soient fabriqués à la ferme ou achetés, sont plus détaillés. Les lombricomposts manquent encore d'informations fiables.
Un ratio C/N de départ faible ou un nombre de retournement élevé entraînent des pertes en azote par volatilisation élevées. L'absence de couverture de l'amas entraîne des pertes importantes de potassium et d'azote par lessivage. L'analyse du compost peut donc être très variable, et il n'existe pas d'analyse moyenne de compost basée sur un grand nombre d'échantillons comme pour les fumiers.
La teneur en azote après compostage est plus faible que la teneur en phosphore, cette dernière étant plus élevée dans les composts que dans les fumiers. Pour les composts produits avec un apport de paille élevé et une humidité adéquate, l'azote est beaucoup mieux conservé, restant proportionnellement plus élevé que le phosphore. Les composts commerciaux sont souvent fabriqués à partir de fumier auquel des matériaux riches en carbone ont été ajoutés pour augmenter le ratio C/N de départ (mousse de tourbe, bran de scie, ripe, copeaux de bois, et plus rarement de la paille).
Il est important de noter que les analyses de fumiers, lisiers ou composts sont normalement données sous forme de quantités de P2O5 ou de K2O, tandis que les analyses de tissus végétaux sont données sous forme de P et K. Le calcul des éléments fertilisants apportés par des doses de 15 à 35 t/ha montre que seule une partie de l'azote total sera disponible aux plantes l'année de l'application (minéralisation estimée à 20 ou 30 % la première année). Le reste grossira le pool d'azote de la matière organique du sol et se minéralisera au cours des années subséquentes.
