Les lisiers et les fumiers sont des déjections animales produites par les installations d'élevage agricoles, reconnus pour leur richesse en matières organiques et en éléments fertilisants. Leur gestion et leur utilisation sont cruciales pour une agriculture durable et performante. Ils représentent une ressource précieuse, bien que parfois sous-estimée, pour la fertilisation des cultures et l'amélioration de la qualité des sols.
Nature et composition des effluents d'élevage
Les effluents d'élevage se déclinent principalement en deux catégories : le lisier et le fumier. Le lisier est un mélange de déjections d'animaux d'élevage et d'eau dans lequel domine l'élément liquide. Il peut aussi contenir des résidus de litière en faible quantité. Les fumiers, quant à eux, sont plus solides et riches en litière. Ces produits sont essentiels en agriculture, par épandage direct ou après compostage.
Le lisier : un engrais organique à action rapide
Le lisier est assimilable à un engrais organique en raison de sa minéralisation rapide. Son effet sur la stabilité structurale des sols est très limité. Sa conservation est primordiale pour éviter toute contamination de l'environnement : le lisier, qui est liquide, est conservé dans des fosses étanches pour éviter les fuites dans l’environnement.
Le fumier : un amendement organique à effet durable
Les fumiers sont des amendements organiques. Leur minéralisation est lente et progressive. Ils sont donc plutôt destinés à entretenir ou reconstituer le stock de matière organique du sol et apportent de l’azote qui minéralise progressivement. Les autres éléments fertilisants sont par contre facilement disponibles. Le fumier de bovin, par exemple, représente en moyenne 3 kg/t brut de phosphore (P2O5), 7 kg/t brut d’azote total (NTK) et 9kg/t brut de potassium total (K2O). Cependant, les analyses sont très hétérogènes selon l’échantillon de fumier prélevé. Cela dépend du type d’animaux, des modes de logement, de l’alimentation, du niveau de paillage, des conditions de stockage. L’analyse des effluents reste la méthode la plus précise pour les caractériser.
Autres fertilisants organiques
D'autres fertilisants organiques sont également utilisés, chacun avec ses spécificités. Le compost de fumier de bovin permet un épandage possible toute l’année, mais l’apport de fin d’automne est plus intéressant. Si le compost a bien été effectué, les risques sanitaires sont faibles. Le fumier de volaille, quant à lui, est à proscrire en raison de risques sanitaires élevés.
Valeur fertilisante et agronomique des effluents
Les fumiers, comme les lisiers, ont d’abord des valeurs fertilisantes et agronomiques. La première étape consiste à « connaître les teneurs en éléments fertilisants pour optimiser les doses et ainsi éviter le lessivage de l’azote ou les carences en éléments fertilisants pour les cultures ». L'analyse de vos effluents reste la méthode la plus précise pour les caractériser.
L'azote sous ses différentes formes
Quel que soit le type d’effluent, l’azote se retrouve principalement sous deux formes. L’azote ammoniacal (NH4), peut être utilisé immédiatement par la plante en se transformant rapidement en nitrate, forme préférentielle d’absorption de l’azote par les plantes. L’azote organique est, lui, contenu dans la matière organique. Cette MO devra être dégradée par les bactéries du sol pour libérer l’azote sous une forme assimilable par les plantes. La dégradation a lieu lorsque les bactéries se trouvent en conditions favorables (température, humidité…). L’azote organique est donc disponible à plus ou moins long terme. L’azote disponible la première année d’épandage comprend donc l’azote ammoniacal et la part d’azote organique qui se minéralise vite. Pour un fumier pailleux, comptez 20 % la première année.
Phosphore et potassium
La potasse des effluents d’élevage, elle, est disponible à 100 % immédiatement, et le phosphore entre 80 % et 100 % la première année mais 100 % sur la rotation. « Le principe général est d’assurer chaque année à la plante une nutrition en phosphore et en potasse. Un sol pauvre reste pauvre, mais nécessitera des apports réguliers, alors qu’un sol riche autorisera quelques impasses. »
Oligo-éléments et amendements basiques
Tous les engrais de ferme contiennent aussi des oligoéléments, tel que le soufre, nécessaires dans les rotations avec céréales, colza ou prairies, et des bases calciques qui contribuent à limiter l’acidification naturelle des sols. Ainsi, les épandages d’effluents d’élevage permettent de réduire significativement les apports d’amendements basiques.
Impact sur la qualité des sols
Une autre valeur des effluents d’élevage est qu'ils permettent de limiter la perte de matières organiques des sols cultivés. Ces matières organiques ont un rôle important sur les propriétés physiques et chimiques du sol. « Un sol riche en matières organiques est un sol fertile, avec une activité biologique riche, qui présente une meilleure travaillabilité… En bref, elles rendent les sols plus résilients». On détermine la contribution de ces effluents dans le bilan humique grâce à l’Ismo (indice de stabilité de la matière organique). Plus l’Ismo est élevé, plus le produit fournit au sol de l’humus. Ainsi, les fumiers de bovins présentent un intérêt important pour la matière organique (MO) des sols : environ 170 kg/t de MO brute.
Réglementation et bonnes pratiques d'épandage
Webinaire Méthanisation pour les collectivité : Digestats et bonnes pratiques d’épandage
L'épandage des lisiers et fumiers se fait selon des règles très précises pour une fertilisation efficace et juste des plantes. Dans ce cadre, un plan d’épandage parcelle par parcelle est élaboré. L’éleveur tient notamment compte des besoins des cultures, de l’aptitude des sols à recevoir l’engrais et des distances avec les habitations voisines. Tous les épandages sont enregistrés sur un cahier de fertilisation consultable par les services de l’État. Dans l’attente de la période propice à la fertilisation des cultures (stade de développement des plantes, structure du sol, conditions climatiques…), le fumier et le lisier sont stockés.
Quand épandre et à quelle dose ?
Tout dépend du produit, de sa fraction ammoniacale et de l’effet recherché (azote par le lisier ou engrais de fond avec les fumiers ou composts). Attention à bien prendre en compte la valeur fertilisante de chaque produit pour déterminer sa dose. La part d’effet direct des effluents à prendre en compte dans le plan de fumure variera aussi selon les périodes d’apport et les cultures fertilisées. Pour une efficacité optimale, les lisiers et les fumiers de volailles, où l’azote est majoritairement présent sous forme ammoniacale, doivent être épandus au plus proche du semis. Dans les fumiers, l’azote est majoritairement présent sous forme organique et une partie seulement (de l’ordre de 30 % pour un fumier de bovins) sera disponible pour la culture de maïs qui suivra l’épandage. Un épandage trop tardif risque d’induire des effets dépressifs sur la culture, liés à la décomposition des pailles et à l’organisation de l’azote.
Valorisation sur les prairies
Les experts de l’Institut de l’élevage sont unanimes : il faut cibler en priorité des prairies de fauche où les restitutions de matière organique sont plus faibles. Les apports d'effluents de ferme sur prairies assurent de bons rendements.
Cultures valorisant le mieux les effluents
Parmi les cultures, la betterave est celle qui valorise le mieux le fumier. On compte 20 à 30 points de plus d’azote grâce à l’apport de fumier. Le maïs et le colza le valorisent aussi très bien. « Il faut retenir un besoin général de 70 U de phosphore et de 200 U de potasse. En fait, 25 t/ha de fumier bien décomposé suffisent pour fertiliser deux ans. Souvent, mieux vaut diminuer les doses d’effluents et fertiliser plus régulièrement. »
Risques sanitaires et précautions d'utilisation
Les fumiers et lisiers constituent des sources potentielles de contamination. De nombreux agents pathogènes responsables de maladies infectieuses ou parasitaires sont présents dans les sécrétions ou les déjections animales. Les effluents d'élevage sont concernés par cette situation et demandent donc la mise en place de précautions particulières lors de leur utilisation.
Nature des risques : une population microbienne conséquente
Pendant les périodes de stabulation, les échanges microbiens entre animaux ou entre les animaux et l'environnement sont considérablement augmentés par rapport aux périodes de pâturage. Un certain nombre d'animaux seulement infectés et non-malades sont des excréteurs permanents, temporaires ou intermittents de bactéries ou de virus ; les malades sont toutefois les excréteurs les plus importants. L'excrétion des divers agents infectieux se fait par différentes voies : air expiré, lait, desquamations, suintements… ; urines et fèces sont en général particulièrement actives. De ce fait, le stockage des déjections et de l'ensemble des effluents d'élevage, c'est-à-dire outre les fèces et l'urine, les eaux de lavage des salles de traite ou des aires d'attente et les eaux de pluie ruisselantes sur les aires non couvertes de déplacement des bovins, concentrent des populations microbiennes susceptibles d'entraîner la persistance de morbidité dans le troupeau dont elles proviennent et d'être dangereuses pour d'autres troupeaux et dans certains cas pour l'homme.
Bactéries : agents des diarrhées et zoonoses
Les effluents concentrent en premier lieu les bactéries responsables des diarrhées, excrétées avec les fèces. De plus, les eaux fœtales, les sécrétions utérines et vaginales, les placentas peuvent contenir en grandes quantités les agents responsables des avortements et des infections génitales des ruminants. Enfin, des bactéries responsables de diverses infections cutanées, podales, ombilicales, rénales peuvent être évacuées vers les effluents avec les suppurations, l'urine et divers excrétats. À l'exception des formes sporulées, la durée des risques engendrés va de quelques jours à quelques mois. Mais si la relative brièveté de la survie des bactéries minimise les risques avec le temps, le fait qu'elles soient capables de provoquer des maladies chez l'homme (zoonoses) nécessite une prudence soutenue.
Virus : persistence et modes de transmission
Les virus persistent plusieurs mois dans les déjections à des concentrations élevées. Ils ne sont que faiblement touchés par les fermentations et par l'élévation de température. Cependant, au cours de l'utilisation agronomique des effluents d'élevage, seules quelques maladies virales animales peuvent être occasionnellement transmises par leurs écoulements ou par leur épandage. Ce sont essentiellement des maladies digestives : gastro-entérites dues aux entérovirus, coronavirus, rotavirus. Les maladies respiratoires, dont les agents viraux peuvent résister dans les déjections, ne sont transmises que par la contamination aérienne due aux animaux excréteurs. La résistance du virus BVD dans le milieu extérieur est faible (moins de 10 jours dans les fèces, quelques minutes sur une pince mouchette ou dans une aiguille) et l'air est contaminant sur quelques mètres.
Parasites : résistance et dissémination
Par rapport aux agents infectieux, la plupart des parasites internes des bovins ne profitent pas d'un « effet stabulation » car ils dépendent pour se développer de conditions physico-chimiques qu'ils trouvent dans l'herbe (strongles) ou d'hôtes intermédiaires vivant dans les pâturages (limnées pour la grande douve, tiques pour les piroplasmes…). Toutefois, certains assurent leur recyclage par les bouses en stabulation, à condition que le relais de contamination soit direct (léchage…) et, de ce fait, qu'il ne passe pas par le lieu de stockage des effluents : c'est le cas des coccidies et cryptosporidies ou des ascaris. Si la contamination directe des prairies en parasites par les bouses des animaux qui les pâturent est plus efficace que l'épandage des effluents, les œufs ou les ookystes de certains parasites sont si résistants que leur dissémination par les effluents peut constituer la chaîne de transmission entre animaux d'une année à l'autre.
Pathologies particulièrement à risques
En matière de diarrhées néonatales, le risque d'infection bactérienne et virale et d'infestation par les ookystes (coccidies, cryptosporidies) est élevé et durable si les excréteurs sont des malades, particulièrement les veaux (niveau d'excrétion très élevé en relation avec le faible niveau de défense immunitaire). Les virus sont très persistants dans leur environnement. La pathologie observée évolue rapidement vers un stade d'épidémie avec des veaux présentant des excrétions massives d'éléments contaminants. Au cours de la saison, on observe une augmentation du nombre de veaux malades avec augmentation de la gravité de la maladie et donc une contamination massive du milieu.
Les clostridies sont très résistantes dans le milieu extérieur. Sous leur forme de spore, elles peuvent survivre plusieurs années voire plusieurs dizaines d'années. Les maladies, les plus connues, dues aux clostridies rencontrées dans les élevages s'avèrent être les suivantes : entérotoxémies, tétanos, botulisme.
La principale caractéristique de Mycobacterium paratuberculosis, germe responsable de la paratuberculose, est sa grande résistance dans le milieu extérieur, en particulier en terrain humide et acide. Le développement du germe se fait sur milieu acide. Les sols alcalins auraient un effet bactériostatique sur ce germe et ainsi réduiraient l'incidence de la maladie. La cause est mal définie, mais pourrait s'expliquer par la richesse et la disponibilité en fer sur sol acide, élément indispensable pour la croissance de M. paratuberculosis. À l'inverse, sur sol alcalin, on observe une chélation du fer par le calcium, ce qui le rend indisponible. Les fèces ont un effet bactériostatique sur le germe et l'urine un effet bactéricide (l'urine des bovins présente un pH alcalin). Le mélange fèces plus urine (lisier) donne un milieu plus hostile au germe que les fèces seules (fumier). La persistance du germe dans les fumiers se révèle être de l'ordre de 150 jours.
Traitement et valorisation avancée des effluents
Outre l'épandage direct ou le compostage, d'autres techniques permettent de valoriser les effluents d'élevage, notamment la méthanisation.
La méthanisation : une approche innovante
La méthanisation est le 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. Il est généralement déshydraté et mis en tunnels de maturation, pour achever la réaction anaérobie et commencer la phase de compostage. Le digestat devient alors sous-produit traité et stabilisé. Sa richesse en azote lui confère une valeur intéressante pour l'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 est transformée en biogaz, mélange gazeux saturé en eau à la sortie du digesteur et composé essentiellement de méthane (CH4).
Co-génération d'énergie
La co-génération, c’est-à-dire l’utilisation de moteurs à gaz (MAG), ou de turbines à gaz (TAG), crée de l’électricité, des produits de combustion et de la chaleur. L’électricité est utilisée sur le site ou réinjectée dans le réseau.
Stations de traitement spécialisées
Dans les grandes régions de production porcine, certaines exploitations disposent de stations de traitement qui fonctionnent comme les stations d’épuration des villes. Ces équipements permettent de transformer le lisier en engrais sec ou en compost, ensuite exporté vers des régions déficitaires en engrais naturel. Seulement 21% de l’azote agricole apporté au sol breton provient des élevages de porcs.
Conclusion partielle : vers une gestion optimisée des effluents
Chacun dans son élevage doit s'interroger sur le niveau de risques de contamination des effluents de son élevage. Une meilleure connaissance de ses effluents est essentielle pour une adaptation de sa prévention sanitaire dans son élevage. Les effluents, loin d'être de simples déchets, sont une matière précieuse à valoriser pour une agriculture durable. « Un fumier, c’est quelqu’un qui ne vaut pas grand-chose. Et pourtant, votre fumier est riche pour votre exploitation ! » C’est ainsi que Daniel Platel, conseiller en élevage bovin à la chambre d’agriculture de la Somme, introduit la journée « vos effluents ont de la valeur». Le respect des réglementations, la mise en place de bonnes pratiques d'épandage et la prise en compte des risques sanitaires sont autant de piliers pour une gestion optimisée de ces ressources.