La Fermentation du Fumier de Vache : Une Transformation Essentielle pour l'Agriculture Durable

Le fumier de vache est depuis longtemps reconnu comme une ressource précieuse en agriculture. Riche en matière organique, en azote, en phosphore, en potassium et en une multitude d'autres nutriments et oligo-éléments essentiels, il constitue un engrais organique de haute qualité. Il renferme également une variété d'enzymes biologiques et de micro-organismes bénéfiques, capables d'améliorer significativement la fertilité et la structure du sol. Cependant, son application directe sous forme non traitée présente des risques considérables pour les cultures, le sol, l'eau et l'atmosphère. La fermentation du fumier de vache n'est donc pas une simple étape optionnelle, mais une transformation cruciale qui déverrouille son potentiel agronomique tout en minimisant les impacts négatifs.

Les Dangers du Fumier de Vache Non Traité

L'utilisation de fumier de vache non fermenté peut engendrer plusieurs problèmes majeurs. Lorsqu'il est introduit directement dans le sol, ce fumier peut :

• Consommer l'oxygène du sol et générer des températures élevées : La décomposition anaérobie du fumier frais dans le sol consomme l'oxygène nécessaire aux racines des plantes. Parallèlement, ce processus peut entraîner une augmentation significative de la température, provoquant le phénomène de « brûlure des semis », où les racines des cultures sont endommagées ou détruites par la chaleur.
• Provoquer la pourriture des racines : Le fumier de vache non fermenté libère une grande quantité de gaz ammoniac lors de sa décomposition. Ce gaz est toxique pour les racines des plantes et peut entraîner leur pourriture, compromettant la croissance et le rendement des cultures.
• Contamination des cultures : Le fumier frais peut contenir des agents pathogènes (tels que des œufs d'ascaris) et des graines de mauvaises herbes qui peuvent être transférés aux cultures et au sol, réduisant la qualité des produits agricoles et favorisant la prolifération des adventices.
• Pollution environnementale : L'épandage de fumier non traité peut entraîner une pollution secondaire du sol, de l'eau et de l'atmosphère. Le lessivage des nutriments peut contaminer les nappes phréatiques, tandis que la volatilisation de l'azote sous forme d'ammoniac contribue à la pollution atmosphérique.

Pour ces raisons, la fermentation s'impose comme une étape indispensable pour valoriser pleinement le fumier de vache tout en assurant la sécurité des cultures et la protection de l'environnement.

Les Bénéfices Incontestables de la Fermentation

La transformation du fumier de vache par fermentation confère de nombreux avantages, tant pour les cultures que pour la santé du sol et la gestion environnementale :

• Amélioration de la qualité du sol : Le fumier de vache fermenté, ou composté, augmente considérablement la teneur en matière organique du sol. Cette matière organique optimise la structure du sol, le rendant plus aéré pour les sols lourds et plus perméable, tout en améliorant sa capacité à retenir l'eau et les engrais pour les sols légers. Il nourrit également la vie microbienne bénéfique, essentielle à la santé du sol.
• Amélioration de l'efficacité de l'utilisation des nutriments : Le processus de fermentation décompose la matière organique complexe du fumier de vache en composés plus simples, facilement absorbables par les plantes. Cela améliore l'efficacité de l'utilisation des nutriments, réduisant ainsi les besoins en engrais chimiques et le gaspillage.
• Éviter les dommages aux plantes : En fermentant avant l'application, les risques de « brûlure des semis » et de pourriture des racines dus au gaz ammoniac sont éliminés. Les nutriments sont libérés progressivement, fournissant une nutrition stable et durable aux cultures tout au long de leur cycle de croissance.
• Élimination des substances nocives : La chaleur générée pendant le compostage tue efficacement les agents pathogènes, les graines de mauvaises herbes et les œufs d'ascaris présents dans le fumier frais, rendant le produit final plus sûr et de meilleure qualité.
• Réduction des odeurs : La fermentation réduit significativement les odeurs désagréables associées au fumier frais, ce qui est un avantage considérable pour les exploitations agricoles situées à proximité de zones habitées.
• Une gestion plus précise des nutriments : Le compost de fumier libère ses nutriments progressivement, ce qui permet aux cultures de les absorber au fur et à mesure de leurs besoins, évitant ainsi un apport excessif ou insuffisant de nutriments.

Les Principes Fondamentaux de la Fermentation du Fumier de Vache

La réussite de la fermentation du fumier de vache repose sur la maîtrise de plusieurs facteurs clés.

Préparation des Matières Premières : L'Étape Initiale Cruciale

Avant même de commencer le compostage, une préparation adéquate des matières premières est essentielle. Le fumier de vache est une matière première précieuse, avec une teneur en humidité qui peut varier de 60 à 80 %. Pour obtenir le meilleur effet de fermentation, cette teneur en eau doit être ramenée à un intervalle optimal de 47 % à 58 %. Un mauvais contrôle de l'humidité peut inhiber le processus de compostage et influencer la qualité du compost final.

• Contrôle de l'humidité : Des équipements spécialisés, comme les machines de déshydratation de bouse de vache, peuvent être utilisés pour séparer l'eau excédentaire du fumier. Ces machines, qu'il s'agisse de séparateurs solide-liquide ou d'écrans inclinés, pressent le fumier pour en extraire l'eau. Le fumier déshydraté devient ainsi plus détaché et moins susceptible de s'agglutiner, favorisant un compostage efficace. L'eau séparée peut être valorisée pour produire du biogaz ou des engrais liquides. La teneur en eau du fumier traité peut même atteindre 30 % à 40 %. Il est important de nettoyer régulièrement l'écran des machines de déshydratation pour prolonger leur durée de vie.
• Ajustement du rapport carbone-azote (C/N) : Le rapport carbone-azote (C/N) de la bouse de vache se situe généralement entre 18 et 22,5:1, ce qui est généralement propice à la fermentation. Cependant, pour optimiser le processus et améliorer la perméabilité à l'air du tas, il est souvent judicieux d'ajouter des matériaux riches en carbone tels que la paille, les coques de riz ou la sciure de bois. Il est impératif que la paille et les coques de riz soient broyées en petits morceaux avant d'être incorporées, car des morceaux trop grands créeraient des espaces excessifs dans le tas de compost, ralentissant la fermentation.
• Concassage : Pour réduire la taille des particules et augmenter la surface de contact, les matières premières doivent généralement être concassées. Cela facilite l'activité microbienne et la décomposition ultérieure.

La Sélection de la Souche de Fermentation

Le succès ou l'échec de la fermentation de la bouse de vache est étroitement lié à la souche de fermentation utilisée. Ces souches sont généralement composées d'une variété de micro-organismes saprophytes. Leurs fonctions principales sont d'augmenter rapidement la température des matières premières au début de la fermentation, de raccourcir le temps de maturation et d'éliminer efficacement les odeurs. De plus, ces souches microbiennes peuvent éliminer ou tuer rapidement les substances nocives comme les œufs d'ascaris et les graines de mauvaises herbes, améliorant ainsi la sécurité et la qualité du compost.

Méthodes de Compostage du Fumier de Vache

Plusieurs techniques de compostage peuvent être employées pour traiter la bouse de vache, chacune avec ses spécificités.

• Compostage en andains : Cette méthode consiste à empiler la bouse de vache en longues rangées sur le sol, formant généralement une forme triangulaire ou trapézoïdale, d'une hauteur d'environ 1,5 mètre et d'une largeur de 4 à 6 mètres. Cette approche est simple et ne nécessite pas de structures de fermentation complexes.
• Compostage en tranchées de fermentation : Cette méthode implique la construction de tranchées avec au moins trois murs, où le fumier de vache est placé. La hauteur du fumier peut varier de 0,8 m à 1,5 m. Le composteur à tranchée hydraulique, par exemple, utilise une conception de tranchée unique et une structure de bac au sol, permettant de personnaliser plusieurs cuves de fermentation selon l'espace disponible. Cette conception offre une utilisation facile, un cycle de fermentation court, une fermentation complète, une pollution réduite et une expansion pratique. Les tranchées de fermentation doivent être en béton pour un support solide du retourneur de compost et pour éviter la pollution du sol.
• Compostage en cuves de fermentation : La cuve de fermentation représente une méthode de compostage aérobie dans un environnement fermé, avec un niveau d'automatisation plus élevé. Ces cuves, d'un volume variant de 5 m³ à 150 m³, occupent une surface au sol relativement faible (10 à 30 m²). Elles sont équipées de capteurs de température en temps réel, d'un système d'alimentation en air pour l'oxygène et, surtout, d'un système de désodorisation biologique pour gérer l'air vicié et les odeurs. Après avoir introduit le fumier et les autres matériaux, il suffit de régler les paramètres sur le système de contrôle PLC pour obtenir du compost en 7 à 10 jours. Un appareil de brassage intégré retourne régulièrement les matériaux et envoie de l'air par des trous.
• Lombricompostage : Une fois déshydraté, le fumier de vache peut être empilé sur un sol en béton et des vers de terre y sont introduits. Les vers de terre digèrent les déchets organiques et excrètent le lombricompost, un engrais organique riche en nutriments. Le tas doit être protégé de la lumière directe du soleil. Le lombricompost est précieux, bien que son rendement soit faible, et peut être ajouté à l'engrais de bouse de vache comme un supplément.

Le Rôle Crucial du Retournement du Tas

Pendant le compostage, les micro-organismes consomment de l'eau et de l'oxygène, libérant de la chaleur. À mesure que la fermentation progresse, la chaleur augmente et la teneur en oxygène diminue, ce qui peut inhiber l'activité microbienne. Il est donc indispensable de retourner régulièrement le tas de compost pour ajuster ces conditions et favoriser un compostage uniforme et complet.

• Fréquence de retournement : Lorsque la température du tas atteint 50-60 degrés Celsius, il est recommandé de le retourner une première fois. Pendant la première semaine, le tas devrait être retourné deux à quatre fois par jour. Après cette période initiale, la fréquence peut être réduite à une fois tous les deux jours.
• Équipement de retournement : Le retourneur de compost est un équipement clé pour la fermentation de la bouse de vache. Il a une fonction de broyage, éliminant le besoin de construire une cuve de fermentation pour le compostage en andains. En remuant et en écrasant régulièrement le fumier empilé en longue bande, il favorise la décomposition de la matière organique dans des conditions aérobies.
  • Retourneurs d'andains : Il existe des retourneurs de compost sur chenilles et des retourneurs de compost de type mobile. Les retourneurs sur chenilles, avec leur châssis en caoutchouc, assurent la stabilité et disposent souvent d'une cabine de conduite confortable. Les retourneurs mobiles, avec leurs quatre roues, sont flexibles en opération. Les lames sur l'arbre d'agitation écrasent les agglomérations et retournent uniformément les matières premières.
  • Retourneurs pour tranchées de fermentation : Pour le compostage en tranchées, on utilise des retourneurs de type tranchée, à roue ou à chaîne, tous contrôlés par des armoires de commande électriques. Le retourneur de compost à roue est particulièrement adapté aux compostages à grande échelle, avec une envergure de braquage pouvant atteindre 25 m. Le retourneur de compost de type tranchée est réputé pour son efficacité élevée.

Contrôle de la Température et de l'Humidité

Le contrôle de la température est crucial pendant le processus de fermentation. La progression est généralement surveillée par le changement de température du tas. La température idéale de compostage est de 50 à 60 ℃, ce qui contribue à améliorer l'effet de stérilisation des engrais organiques. Quant à l'humidité, elle doit être maintenue entre 55 % et 65 % pour soutenir l'activité microbienne.

Le Processus de Production d'Engrais Organiques Commercialisés

Après la fermentation, le compost de bouse de vache peut être utilisé directement ou subir un traitement approfondi pour fabriquer des engrais organiques commerciaux, sous forme de granulés ou de poudre. Ce processus comprend généralement plusieurs étapes.

1. Broyage et Criblage Post-Fermentation

Après la fermentation, les engrais contiennent souvent de gros morceaux de matériaux incomplètement décomposés, ainsi que des impuretés ou des particules de grand diamètre. Ils doivent être traités par des équipements de concassage et de criblage.

• Broyage : Des concasseurs à cage, des concasseurs en vrac, des concasseurs à chaîne, un nouveau type de concasseur vertical, des concasseurs de matériaux semi-humides ou des concasseurs à marteaux sont utilisés pour briser ces gros morceaux, assurant ainsi des particules d'engrais organiques uniformes et fines, essentielles pour la granulation ultérieure ou la production de poudre.
• Criblage : Des tamis à tambour rotatif ou des équipements de criblage à tamis vibrant sont employés pour séparer les particules ou les impuretés qui ne répondent pas aux spécifications, garantissant ainsi la qualité du produit final. Le tamis rotatif peut être personnalisé avec différents niveaux de criblage.

2. Mélange

Au stade du mélange, diverses matières premières et additifs sont combinés uniformément. Les additifs courants comprennent les minéraux, les oligo-éléments et les acides organiques. L'ajout de bactéries fonctionnelles, visant à augmenter certaines fonctions de l'engrais organique, peut avoir lieu avant la granulation, pendant la granulation ou après (lors du processus d'enrobage).

3. Granulation : La Transformation en Granulés Pratiques

La granulation est le processus de conversion des matières premières d'engrais organiques mélangées en granulés. Les engrais granulés sont plus faciles à utiliser et possèdent de meilleures propriétés de stockage. Les méthodes de granulation courantes incluent la granulation humide et la granulation sèche.

• Granulation humide : Le processus de granulation à tambour rotatif à vapeur est une méthode de granulation humide qui transforme des matières premières humides en granulés. Cette technique permet de mieux maintenir la résistance et l'uniformité des granulés, ce qui est particulièrement adapté aux matières premières humides. Les granulateurs à tambour sont reconnus pour leur forte adaptabilité aux matières humides, leur capacité à produire des particules uniformes et résistantes, leur processus simple, leur fonctionnement pratique, leur meilleure biodégradabilité, leur faible coût et leur haute efficacité. Ils ne nécessitent généralement pas trop de contrôle précis ni d'équipement à haute pression et conviennent à la production à grande échelle de divers mélanges d'engrais organiques.

• Comparaison avec d'autres méthodes de granulation :
  • Granulation sous pression : Bien que ce type de granulation utilise principalement la pression externe pour le pressage, elle peut entraîner de grandes différences de taille de particules et une uniformité moindre. Les coûts d'investissement et de maintenance sont relativement élevés.
  • Granulation à tour haute : La structure de l'équipement de granulation à haute tour est complexe et nécessite plusieurs processus tels que la pulvérisation et le séchage pour la formation et le séchage des granulés. Son coût d'investissement et d'exploitation est également plus élevé.

4. Séchage et Refroidissement

Après granulation, les granulés d'engrais organiques contiennent généralement une humidité élevée. Pour améliorer leur stabilité au stockage, ils doivent passer par un processus de séchage et de refroidissement.

• Séchage : Un séchoir à tambour rotatif ou un sécheur à lit fluidisé est généralement utilisé pour évaporer l'humidité des granulés, afin d'atteindre une teneur en humidité appropriée (généralement 10 à 12 %). Le contrôle strict de la température est crucial pendant le séchage pour éviter la perte de principes actifs dans l'engrais organique.
• Refroidissement : Cette étape suit le séchage, car les particules séchées ont une température élevée qui pourrait provoquer une agglomération lors du conditionnement.

5. Enrobage (Revêtement)

Le processus d'enrobage consiste à recouvrir les particules d'engrais organique d'un film protecteur spécial, grâce à une machine de revêtement ou un enrobeur. Ce film, composé de polymères, de liants, d'huiles végétales ou de paraffine, peut être naturel ou synthétique. L'enrobage améliore les caractéristiques et l'effet d'utilisation de l'engrais en :

• Améliorant la résistance et la résistance à l'usure des particules.
• Prolongeant le temps de libération de l'engrais : Le film contrôle le taux de libération des nutriments dans le sol, évitant le gaspillage dû à une libération trop rapide.
• Réduisant la perte de nutriments et améliorant l'efficacité d'absorption des cultures.
• Protégeant l'engrais des facteurs environnementaux externes tels que l'humidité et la température, augmentant ainsi sa stabilité.L'application de cette technologie rend l'engrais organique de bouse de vache plus compétitif, en permettant un contrôle plus précis de l'effet d'application pendant le cycle de croissance des cultures et en réduisant la pollution environnementale.

6. Criblage et Classement Final

Les particules d'engrais organiques refroidies doivent être criblées et classées pour garantir une taille uniforme et éliminer les particules non conformes. Des cribles vibrants ou des tamis à tambour rotatif sont utilisés pour classer les particules par taille et sélectionner celles qui répondent aux normes. Après le classement, les engrais organiques de différentes tailles peuvent être emballés selon la demande du marché.

7. Emballage

Enfin, les particules d'engrais organiques tamisées et classées entrent dans l'étape de conditionnement. L'équipement d'emballage met l'engrais organique dans des sacs, les scelle et ajoute les étiquettes nécessaires pour faciliter le transport et la vente. Les méthodes d'emballage courantes incluent l'ensachage, la mise en fûts et l'emballage en vrac. Il existe des ensacheuses d'engrais spécifiques pour les granulés et pour la poudre, dotées d'un silo d'alimentation et capables de finir le remplissage, le scellage et la couture, sans exigences particulières concernant le matériau des sacs.

L'Application du Fumier de Vache dans le Maraîchage Biologique et l'Agriculture

L'utilisation du fumier de vache en agriculture, et particulièrement en maraîchage biologique, est une pratique ancestrale qui répond à des exigences de fertilisation et d'amendement du sol.

Choix et Moment d'Application du Fumier

Les déjections animales peuvent se présenter sous forme solide (fumier), semi-liquide ou liquide (lisier), la consistance étant déterminée par le mode de gestion dans les bâtiments (avec ou sans ajout de paille ou de copeaux) et d'entreposage. En maraîchage, ce sont principalement les fumiers qui sont utilisés, provenant majoritairement des élevages de bovins laitiers ou de boucherie, d'ovins, de volailles et de chevaux. Ils enrichissent le sol en matière organique grâce à leur contenu en paille, copeaux de bois ou ripe.

• Fumier frais : Idéalement épandu à l'automne, après les récoltes. Cette période permet une décomposition naturelle durant l'hiver, évitant ainsi les risques de brûlure des racines et de contamination par des germes pathogènes. Les doses recommandées varient de 1 à 3 kg par m² pour un fumier frais épandu à l'automne.
• Fumier composté : Un fumier composté pendant au moins six mois devient utilisable au printemps. Ce compost de fumier libère ses nutriments progressivement et peut être incorporé directement dans le sol avant les plantations. Il convient particulièrement aux légumes gourmands comme les tomates, courges, choux et pommes de terre. Les doses recommandées varient de 0 à 3 kg par m² pour un fumier composté appliqué au printemps.
• Granules de fumier de vache : Offrent une solution hygiénisée et facile à épandre. Ce conditionnement élimine les mauvaises herbes, parasites et germes tout en conservant les propriétés nutritives du fumier. Elles sont particulièrement utiles pour les jardins urbains ou les cultures en pot. Cet engrais organique naturel convient aux arbres fruitiers, plantes ornementales et légumes du potager.

Précautions d'Usage et Recommandations

• Légumes racines : Les légumes racines comme les oignons, ails et échalotes préfèrent les sols non fumés récemment. Un excès de fumier peut provoquer un déséquilibre nutritionnel et favoriser les maladies cryptogamiques.
• Stockage du fumier frais : Le stockage du fumier frais doit respecter certaines normes : le tas doit être aéré, retourné régulièrement et protégé de la pluie pour éviter le lessivage des nutriments.
• Types de fumier :
  • Fumier de cheval : Plus léger et aéré, il convient aux sols lourds et froids. Sa décomposition rapide en fait un excellent activateur de compost.
  • Fumier de mouton ou de chèvre : Apporte une forte concentration en potasse. Ces fumiers secs se décomposent rapidement et conviennent aux cultures après des légumes gourmands.
• Analyse du sol : Une analyse du sol aide à déterminer les besoins nutritionnels et à adapter les apports, combinant judicieusement le fumier de vache qui améliore la qualité du sol sur le long terme, avec des engrais minéraux pour une nutrition rapide et ciblée si nécessaire.

Lisiers et Effluents Semi-Liquides

Les lisiers et les effluents semi-liquides proviennent souvent des élevages porcins ou bovins et parfois des élevages de volaille. Ils sont peu utilisés en maraîchage biologique, d'autant plus qu'il est recommandé de les appliquer au printemps pour minimiser les pertes. Cette pratique est incompatible avec les délais de 90 ou 120 jours avant la récolte exigés pour la certification biologique. Les lisiers, à forte teneur en azote ammoniacal, doivent être enfouis au plus vite ou épandus par pendillards pour limiter la volatilisation. L'apport doit être fait au plus près de la période d'absorption par les plantes, par exemple au printemps sur prairies, fin février sur blé et au plus près du semis sur maïs.

L'Importance de l'Analyse des Fumiers et Composts

Il est illusoire de vouloir prendre des décisions de fertilisation sur la base de valeurs moyennes, car les fumiers et composts sont très variables. Il est donc recommandé de faire analyser les fumiers, lisiers et composts utilisés sur la ferme de façon systématique par un laboratoire accrédité.

• Information complète : Les rapports d'analyse fournissent une information complète sur les quantités totales de macro-éléments (azote total et ammoniacal, phosphore sous forme de P2O5 total, potassium sous forme de K2O total, calcium, magnésium) et micro-éléments (bore, manganèse, zinc, molybdène) contenus dans ces matières. Ils permettent également de connaître l'humidité et le contenu en matière organique.
• Interprétation des résultats : Des teneurs élevées en azote et potassium dans le compost indiquent une bonne gestion du compostage (peu de pertes par volatilisation et lessivage). Lorsque les pertes d'azote sont élevées, le contenu en P2O5 devient souvent plus élevé que celui de l'azote, ce qui est désavantageux car cela peut entraîner un apport excessif de phosphore par rapport aux besoins en azote des cultures.
• Minéralisation de l'azote : Il est important de comprendre que seule une partie de l'azote total apporté par le compost sera disponible aux plantes l'année de l'application, la minéralisation étant estimée à 20 ou 30 % la première année. Le reste enrichira le pool d'azote de la matière organique du sol et se minéralisera au cours des années suivantes.

Les producteurs laitiers du Québec, par exemple, utilisent le fumier de leurs vaches pour fournir la majorité des nutriments nécessaires à la fertilisation de leurs cultures. Les trois quarts des superficies de leurs fermes laitières sont fertilisées avec des engrais de ferme, et aucun pesticide n'est appliqué sur les deux tiers des superficies cultivées, démontrant un bilan agroenvironnemental très positif. Cette approche, privilégiant le fumier de vache fermenté, est un pilier de l'agriculture durable, offrant une alternative efficace et écologique aux engrais chimiques.

tags: #fermentation #du #fumier #de #vache