VALORISATION DES APPORTS ORGANIQUES ......Matthieu Kabengele, Trésor Kayumba, Jean-Pierre...

UNIVERSITE DE LUBUMBASHI

Faculté des Sciences Agronomiques

Département de Phytotechnie

VALORISATION DES APPORTS ORGANIQUES EXOGENES EN

AGRICULTURE URBAINE ET PERIURBAINE :

Effet des doses croissantes de compost de fumiers de poules et des engrais

minéraux sur les propriétés chimiques des sols acides de Lubumbashi

Septembre 2013

Par MWAMBA ILUNGA Glady

Mémoire présenté et défendu en vue de l’obtention du grade

d’ingénieur agronome

UNIVERSITE DE LUBUMBASHI

Faculté des Sciences Agronomiques

Département de Phytotechnie

VALORISATION DES APPORTS ORGANIQUES EXOGENES EN

AGRICULTURE URBAINE ET PERIURBAINE :

Effet des doses croissantes decompost de fumiers de poules et des engrais

minéraux sur les propriétés chimiques des sols acides de Lubumbashi

Année Académique 2012-2013

Par MWAMBA ILUNGA Glady

Mémoire présenté et défendu en vue de l’obtention du grade

d’ingénieur agronome

Directeur : Professeur BABOY LONGANZA Louis

Encadreurs : Ass USENI SIKUZANI RAMAZANI Yannick

Ass. MWAMBA MULEMBO Théodore

I

Dédicace

A mes parents Daniel Ilunga et Christine Musambe et à tous les membres de ma

famille,GladisseManyonga, Ruth Mukoma, Deborah Malala et Neville Nzaïla que ce

travail soit le symbole de ma profonde reconnaissance pour votre amour.

Glady Mwamba

II

Remerciements

L’occasion m’est offerte pour exprimer ma gratitude à tous ceux qui ont contribué à la

réalisation du présent mémoire. Je tiens à leur dire merci.

L’élaboration de ce travail a bénéficié du concours de plusieurs personnes.

C’est ainsi que, nos remerciements s’adressent au Professeur Docteur Ingénieur

BaboyLonganza Louis pour avoir accepté la direction de ce travail et au Professeur

Docteur Ingénieur Nyembo Kimuni Luciens pour avoir accepté la lecture de ce travail

malgré ses multiples occupations.

Nos sincères remerciements s’adressent également aux assistants USENI SIKUZANI

RAMAZANI Yannick et Théo Mwamba qui ont consacré leur temps pour assurer

l’encadrement de ce travail, qu’ils trouvent ici l’expression de notre profonde gratitude.

Nous adressons nos vifs remerciements aux personnels académiques et administratifs de

l’Université de Lubumbashi en général, particulièrement ceux de la faculté des sciences

agronomiques pour les connaissances qu’ils nous ont inculqué. Que le Professeur NGONGO

LUHEMBWE Michel, doyen de la faculté trouve ici nos remerciements les plus distingués.

A mes compagnons de lutte qui m’ont aidé d’un énorme soutient, nous citons entre autres

Matthieu Kabengele, Trésor Kayumba, Jean-Pierre Kamalenge, Trésor Mbaya, Marlene

Kisimba, Donat Ngandu et Chris Ilunga pour leur esprit de franche collaboration et leur

échange scientifique.

Mes sentiments de remerciements s’adressent également à tous mes frères et sœurs d’Amen

Tabernacle et tous mes amis de l’’Université de Lubumbashi.

Nous rémercions également notre bien aimée sœur Eliel Bekakadi Mabosh pour tous ses

sacrifices dans l’ombre.

Enfin, nous tenons à témoigner notre profonde gratitude au Pasteur Elisé Bope pour son

soutient dans la prière.

Glady Mwamba

III

Résumé

Une expérimentation a été conduite sur un sol acide pour évaluer l’influence des fertilisants

organiques et minéraux sur les propriétés chimiques de ce sol. L’essai a été installé suivant un

dispositif expérimental en bloc complètement randomisé à six répétitions et six traitements:

T0 (témoin non fertilisé); T1 (175 kg NPK+87 kg Urée par hectare); T2 (350 kg NPK+47,5

kg Urée par hectare); T3 (15 tonnes par hectare de compost de fumiers de poules), T4 (30

tonnes .par hectare de compost de fumiers de poules); T5 (60 tonnes par hectare de compost

de fumiers de poules).

Avant l’installation de l’essai, un compostage de fumier de poules a été effectué pendant 36

jours.

Le compost ainsi obtenu, le NPK et l’urée ont été incorporées dans le sol. A la fin de

l’expérimentation (45 jours après) et des analyses chimiques ont été réalisées sur des

échantillons de sol et de compost de fumiers de poules pour évaluer la teneur en différents

éléments fertilisants et le pH eau du sol.

Nous avons observé les différences significatives sur différentes doses des composts utilisés

et des engrais minéraux pour ce qui des caractéristiques des sol. La différence entre la dose T4

(30 t.ha-1) et T5 (60 t.ha-1) n'est pas significative pour la plupart des paramètres étudiés. Les

résultats montrent une certaine efficacité des engrais minéraux utilisés pour certains

paramètres, mais tendent à dégrader d'autres.

Mots clés : Compost de fumiers de poules, engrais minéraux, sol acide, agriculture urbaine

et périurbaine et Lubumbashi.

IV

Abstract

Title :VALORIZATION OF THE EXOGENOUS ORGANIC CONTRIBUTIONS IN

URBAN AND OUT-OF-TOWN AGRICULTURE: Effect of the increasing doses of

manures of hens and the mineral manures on the chemical properties of the acidic soils

of Lubumbashi

Experimentation has been driven on one acidic soil to value the influence of the fertilizing

organic and mineral on the chemical properties of this soil. The test has been installed

according to an experimental device in bloc randomized completely to six repetitions and six

treatments: T0 (witness: no fertilized); T1 (175 Kg of NPK+87 kg of Urea by hectare); T2

(350 Kg of NPK+47,5 kg Urea by hectare); T3 (15 t.ha-1 of compost of manures of hens), T4

(30 t.ha-1 of compost of manures of hens); T5 (60 t.ha-1 of compost of manures of hens).

Before the installation of the test, a dating of manure of hens has been done during 36 days.

Compost gotten thus, the NPK and the urea that have been incorporated in soil.

At the end the experimentation (45 days after), some chemical analyses have been achieved

on samples of soil and compost of manures of hens to value the content in different fertilizing

elements and the pH water of soil.

We observed the meaningful differences on different doses of composts used and of the

mineral manures for that that of ground features. The difference between the T4 dose (30 t.ha-

1s) and T5 (60 t.ha-1s) is not meaningful for most the studied parameters. Results show a

certain efficiency of the mineral manures used for certain parameters, but offer to damage

others.

Key words: Compost of manures of hens, mineral fertilizer, acidic soil, urban and out-of-

town agriculture and Lubumbashi.

V

Table des matières

Dédicace __________________________________________________________________ I

Remerciements _____________________________________________________________ II

Résumé __________________________________________________________________ III

Abstract __________________________________________________________________ IV

Table des matières __________________________________________________________ V

Liste des figures ___________________________________________________________ VII

Introduction _______________________________________________________________ 1

Chapitre 1 : Revue de littérature _______________________________________________ 3

1.1. L’agriculture urbaine, en expansion dans les pays d’Afrique subsaharienne ________ 3

1.1.1. L’agriculture urbaine à Lubumbashi _______________________________________________ 3

1.2. La fertilité des sols en agriculture urbaine ____________________________________ 4

1.3. Fertilisation minérale en agriculture urbaine : atouts et limites ___________________ 5

1.4. Valorisation de biodéchets en agriculture urbaine ______________________________ 6

1.5. Compostage des biodéchets en Agriculture urbaine ____________________________ 7

1.5.1. Facteurs affectant le processus de compostage _______________________________________ 8

1.5.1.1. Température (T°) ____________________________________________________________ 8

1.5.1.2. pH __________________________________________________________________________ 9

1.5.1.3. Aération et humidité ____________________________________________________________ 9

1.5.1.4. Substrat _____________________________________________________________________ 10

1.5.2. La valeur agronomique des composts de fumiers de volailles ______________________________ 10

1.6. Effets de composts sur les propriétés chimiques du sol _________________________ 11

Chapitre 2. Milieu, matériel et méthodes ________________________________________ 13

2.1. Milieu ____________________________________________________________________ 13

2.2. Matériel __________________________________________________________________ 14

2.2.1. Sol _____________________________________________________________________________ 14

2.2.2. Fumier de poules _________________________________________________________________ 14

2.2.3. Fertilisant minéral _________________________________________________________________ 14

2.3. Méthodes _________________________________________________________________ 14

2.3.1. Description de l’essai ______________________________________________________________ 14

2.3.2. Conditionnent du sol soumis à l’étude et constituions des unités expérimentales _______________ 15

2.3.3. Conditionnement du fumier de poules _________________________________________________ 15

2.3.4. Conduite de l’essai ________________________________________________________________ 16

2.3.5. Paramètres observés _______________________________________________________________ 16

2.3.6. Traitements des données ___________________________________________________________ 17

Chapitre 3. Résultats _______________________________________________________ 18

3.1. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en phosphore dans le sol _________ 18

VI

3.2. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en matière organique dans le sol __ 19

3.3. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en Azote dans le sol _____________ 20

3.5. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en carbone dans le sol ___________ 22

3.5. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en calcium dans le sol ___________ 23

3.6. Effets de l’application des fertilisants sur le rapport Carbone Azote du sol __________ 24

3.7. Effets de l’application des fertilisants sur le pH du sol ____________________________ 25

Chapitre 4. Discussion des Résultats ___________________________________________ 26

4.1. Effet des fertilisants sur les propriétés chimiques du sol __________________________ 26

Conclusion _______________________________________________________________ 30

Références bibliographiques _________________________________________________ 31

VII

Liste des figures

Figure 1. Courbe théorique de l'évolution de la température au cours du compostage

(Mustin, 1987). _____________________________________________________________ 9

Figure 2. Champs expérimental ______________________________________________ 13

Figure 3. Schéma du dispositif expérimental sur terrain. __________________________ 15

Figure 4. Teneur en phosphore disponible dans le sol en fonction des traitements. _____ 18

Figure 5. Teneur en matière organique disponible dans le sol en fonction des traitements.

_________________________________________________________________________ 19

Figure 6. Teneur en Azote dans le sol en fonction des traitements. ___________________ 20

Figure 7. Teneur en Potassium dans le sol en fonction des traitements. ______________ 21

Figure 8. Teneur en carbone dans le sol en fonction des traitements. ________________ 22

Figure 9. Teneur en calcium dans le sol en fonction des traitements. ________________ 23

Figure 10. Rapport carbone-azote du sol en fonction des traitements. ________________ 24

Figure 11. Variation du pH du sol en fonction des traitements. ____________________ 25

1

Introduction

La fertilité ou richesse d’un agroécosystème se mesure par sa capacité à produire de manière

performante différents produits utiles à l’homme. Le maintien de cette performance est vital

tandis que sa baisse se traduit par une perte progressive des rendements (Kasongo et al.,2013).

Comme beaucoup de sols ferralitiques (Chaussodet al.,1992), les sols de Lubumbashi sont

pauvres et le rôle de la matière n’est plus à démontrer pour ces sols (Kasongo et al., 2013).La

mise en culture de ces sols conduit à une chute rapide de matières organiques et un

effondrement de la fertilité tant chimique que biologique (Mulaji, 2010), alors que d’ici 2030,

la population mondiale augmentera de 3 milliards d’individus et la production de nourriture

devra doubler, (Olanrewaju et al, 2004).

Cependant, la gestion durable de la fertilité des sols dans les zones tropicales humides

demeure d’actualité, parce que la majorité de la production agricole dans les sols tropicaux

reste encore basée sur le système traditionnel (de culture itinérante) (N’Dienor, 2006 ;

Kasongo et al.,2013). La recherche des alternatives porteuses de soulagement est très

importante. Dans un contexte d’insécurité alimentaire, de réduction de la fertilité des sols et

de la hausse des prix des engrais sur les marchés, il apparaît nécessaire d’utiliser pour

l’agriculture les nutriments disponibles et à faible coût.(Kasongo et al, 2013), de plus,

l’application exclusive des engrais minéraux n’est généralement efficace que pendant les

premières années d’apports continus ; on constate en effet une baisse de rendement après

quelques années à cause de la dégradation des propriétés des sols (Useni et al., 2012). Des

récentes recherches ont montré que les biodéchets, produits en grande quantité en ville avec

difficulté d’évacuation, constituent une alternative à la fertilisation minérale (Mulaji, 2010 ;

Useni et al.,2012). Ces biodéchets, à l’instar des fumiers de poules, contribuent dans

l’amélioration des propriétés du sol (Mulaji, 2010), fournissent les éléments nutritifs au sol et

contribuent ainsi à l’augmentation des rendements des légumes (Kiba, 2005 ; Mulaji, 2010) et

des céréales (Kiba, 2005 ; Useni et al.,2012).

Toutefois, ces biodéchets sont appliqués généralement sans compostage au préalable alors que

le compostage des déchets apparaît non seulement comme une méthode prometteuse de

recyclage mais aussi d’assainissement de ces déchets. Ce procédé (compostage) permet

d’hygiéniser les résidus ménagers et de les transformer en humus en une période relativement

courte (N’Dayegamiyeet al.,2005; Culot, 1996; Culot et al., 1999; Biey, 2001; Charnay,

2005). L’étude d’Aoyamaet al. (1999 in Rousseau, 2005) a montré un effet faible ou nul de la

fertilisation minérale sur la qualité du sol tandis que l’apport en matière organique (fumier

2

composté) est associé à une amélioration de la structure du sol et à un stockage de nutriments

dans le sol.

C’est ainsi, une étude a été réalisée sur des sols acides en vue d’évaluer l’effet de compost de

fumiers de poules sur les propriétés chimiques par rapport aux engrais minéraux. Les objectifs

spécifiques étant d’évaluer les effets des composts sur les propriétés du sol et de déterminer la

dose optimale. Les hypothèses émises sont : (i) le fumier de poule est une source d’éléments

fertilisants et améliore les propriétés du sol et (ii) il existe une dose optimale à l’application

du compost de fumiers de poules.

Outre l'introduction et la conclusion, ce travail s’articule en quatre chapitres: la revue de la

littérature (chapitre 1), le milieu d’étude, le matériel et les méthodes (chapitre 2), la

présentation des résultats (chapitre 3), enfin la discussion des résultats (chapitre 4).

3

Chapitre 1 : Revue de littérature

1.1. L’agriculture urbaine, en expansion dans les pays d’Afrique

subsaharienne

Pour Mougeot (1995), l’agriculture urbaine comprend les productions végétales (agriculture

vivrière ou non et arboriculture) et les productions animales (bovins, volailles, poissons, etc.)

dans les zones bâties (production intra-urbaine) et aux alentours.

Depuis une dizaine d’années, on assiste dans un nombre croissant des pays en développement,

à un intérêt accru des décideurs et de la recherche pour l’agriculture urbaine ou périurbaine

(Moustier et Fall, 2004). Ce regain d’intérêt s’explique par la rapidité de la croissance

urbaine que nous avons évoquée en introduction. Selon Skat (1996) deux moteurs distincts

alimentent ce processus d’urbanisation : (i) l’exode rural, qui entraîne chaque année de

nombreux agriculteurs vers les zones urbaines et (ii) la forte natalitéurbaine, qui constitue le

facteur endogène de croissance prépondérant de la plupart des agglomérations.

Selon Griffon (2003), cette croissance urbaine constitue un moteur potentiel important pour le

développement agricole des PED.De plus, cette stimulation de l’offre agricole par la demande

se fait surtout à proximitédes villes avec une influence qui décroît rapidement avec la distance

à la ville, et cela d’autant plus que les coûts de transport sont très élevés et les taxations

sauvages sont quelquefois nombreuses (Griffon, 2003). Onconstate en effet que la

contribution de l’agriculture proche des villes à l’alimentation mondiale n’a cessé de croître

depuis une décennie.

1.1.1. L’agriculture urbaine à Lubumbashi

Dans la ville de Lubumbashi, le milieu naturel est peu favorable à l’agriculture à première

vue. Les sols des plateaux, argileux et latéritiques, sont souvent pauvres. Plus fertiles, les sols

hydromorphes des fonds de vallées doivent être drainés en saison des pluies. Suite à leur

position topographique, ces sols sont également des récolteurs des déchets enrichis en ETM

provenant des usines installées autour de la ville, des lavages de minerais réalisés par les

exploitants artisanaux dans leur parcelle résidentielle, de bijouteries en malachite éparpillées

dans tous les quartiers de la ville, ainsi que des colluvions des scories épandues dans les

avenues pour lutter contre les poussières (en saison sèche) et des boues (en saison de pluies).

(Mpundu, 2010)

4

A Lubumbashi, les produits maraîchers cultivés dans le milieu urbain présentent bien

d’avantages comparativement à d’autres produits agricoles dans le contexte de la culture en

zone urbaine. Ces types de culture sont cultivés d’après les habitudes de la région et de

certaines qualités qu’ils présentent : un potentiel de rendement par unité de temps et par unité

de sol très élevé, une croissance rapide, une haute intensité de main d’œuvre, une valeur

marchande élevée, des qualités nutritionnelles et la santé. Actuellement le SENAHUP encadre

plusieurs maraîchers regroupés dans plus de 30 associations qui pratiquent leur activité dans

différents sites situés dans et autour de la ville de Lubumbashi. (Mpundu, 2010)

1.2. La fertilité des sols en agriculture urbaine

Si l’agriculture urbaine doit continuer à assurer sa fonction alimentaire croissante,

l’augmentation de la production agricole est une nécessité absolue et peut prendre deux voies

non exclusives : (i) l’intensification de la production à l’unité de surface et/ou (ii) l’extension

des surfaces cultivables. Dans les deux cas, la disponibilité en fertilisants (engrais chimiques

et matières organiques) est primordiale. On constate partout que lorsque l’extension se fait,

notamment en maraîchage, elle concerne des terres « marginales », ce qui nécessite

l’amélioration de leur fertilité. En effet, la pression foncière est telle, en intra ou périurbain,

que les meilleurs terrains sont depuis longtemps appropriés et colonisés et toute extension du

maraîchage doit se faire sur des terrains de moindre « fertilité » (Moustier et al., 2004). En

plus, les sols tropicaux sont caractérisés par le pH du sol souvent plus bas que dans les régions

tempérées. Cette acidité est surtout liée aux vieux sols, fortement altérés (pluviométrie >

évapotranspiration), composés pour la plupart en dehors des oxydes et des hydroxydes d’Al et

de Fe ; ceux-ci sont des sols rouges ou jaunes bruns avec une texture relativement élevée,

généralement pauvres en éléments fertilisants(Moustier et al., 2004).

Par ailleurs, cette pression foncière conduit à une réduction forte, voire à une suppression, de

la jachère ou des inter cultures, ce qui peut contribuer aux problèmes de maintien et de gestion

de la fertilité (Moustier et al., 2004). L’’exemple, d’Amman, en Jordanie, montre qu’au-delà

de la disponibilité en terre, c’est surtout la « faible qualité » du sol qui pose problème.

L’auteur mentionne que le manque de matières fertilisantes, notamment organiques, contraint

les agriculteurs à l’apport de « terrevégétale » sur les parcelles avant la mise en culture.

(Raddad, 2004).

5

Intensification et extension spatiale de l’agriculture urbaine rendent donc nécessaire l’accès à

des matières fertilisantes, notamment organiques, pour maintenir ou améliorer la fertilité des

sols conquis.

De ce fait, l’augmentationde la production en agriculture urbaine dans les PED met en cause

la question de la fertilité des sols, de sonétat et son entretien dans un contexte marqué par la

conquête fréquente de terres depotentialités limitées, par la rareté des matières fertilisantes

endogènes et par la cherté desintrants importés, nous renvoie à la question de la fertilité des

sols, et particulièrement à celle de la gestion de la fertilisation des cultures. (Fresco, 1994)

1.3. Fertilisation minérale en agriculture urbaine : atouts et limites

Les engrais minéraux améliorent l’état nutritif des sols. Ils compensent les pertes d’éléments

nutritifs dues à l’exportation par les plantes et/ou à l’érosion. Ils contribuent également à la

régénération et au maintien de la matière organique du sol. Mais ils sont plus efficaces sur des

sols qui ont été améliorés avec des amendements organiques ou minéraux que sur des sols

n’ayant pas connu une telle restauration (Fresco, 1994). L’amélioration de la fertilité des sols

dans un contexte de pression démographique et de pauvreté en Afrique représente un vrai

défi. Certains soutiennent que, vu les moyens limités des paysans, il faut encourager une

intensification agricole durable à faible utilisation d’intrants externes, basée sur l’usage des

sources locales de nutriments et soutenue par un faible apport d’engrais minéraux (Reijntjes et

al. 1992,). D’autres signalent qu’un apport substantiel d’intrants externes, notamment les

engrais minéraux, est indispensable pour accroître rapidement la productivité là où la

croissance démographique a fait exploser les besoins en aliments (Ouédraogo, 2005). En

particulier, le déficit des sols en azote est tel que sans un apport notable d’engrais azotés, les

amendements organiques (et même phosphatés) disponibles n’améliorent pas

significativement l’état de fertilité des sols face à l’urgence et au volume des besoins

alimentaires des populations. Pour d’autres, la bonne pratique des techniques culturales

simples (labour, désherbage, modes de semis, association et rotation culturales) est tout aussi

importante pour valoriser l’application des engrais minéraux que la quantité apportée (Bertone

. 1997).

6

1.4. Valorisation de biodéchets en agriculture urbaine

La gestion des déchets est un réel enjeu urbain au niveau économique, environnemental et

social. Elle entraîne des coûts considérables (transport, main d'œuvre...) et le recouvrement de

la redevance, pour l'évacuation et le traitement des ordures ménagères auprès des ménages,

est moins efficace dans les PED. Mais l'exploitation des gisements de déchets peut avoir des

impacts positifs sur la filière en termes de génération d'emplois et de ressources.

Des activités de récupération, de recyclage et de transformation sont souvent entreprises par le

secteur informel. L'utilisation des déchets en agriculture n'est pas un phénomène nouveau et

n'est pas spécifique au PED. Au XIXème siècle, à Paris, l'agriculture urbaine et périurbaine

utilisait une large part des déchets urbains et des eaux usées pour l'entretien du sol et

l'irrigation des cultures (Fleury et Moustier, 1999). Aujourd'hui, les matières épandues sont

des effluents d'élevage mais aussi des matières issues des filières agroalimentaires voire

urbaines : boues de stations d'épuration, ordures ménagères compostées, déchets verts

compostés. En Afrique, elle concerne divers types de matières organiques pour maintenir et

améliorer la productivité, la fertilité des sols (Asomani-Boateng et Haight, 1999).

Elle est également répandue en Asie sous de multiples formes (Furedy, et al 2000). Les

fermes en aquaculture utilisent des excréments humains et animaux, les plantations (riz,

légumes, vergers) sont irrigués avec des eaux usées, certains aliments destinés au bétail et à la

volaille proviennent de plantes aquatiques qui poussent dans les eaux usées (Furedyet al

(2000). Au Burkina Faso, un projet d'utilisation des excréments humains par séparation et

traitement des urines et des fèces a été mis en place au profit de l'agriculture familiale (projet

ECOSAN). Un peu partout apparaissent des stations de compostage de la fraction

fermentescible des ordures ménagères, dans la ville de Mahajanga à Madagascar (projet

GEVALOR), à Kumasi au Ghana (projet IWMI). A Cotonou, au Bénin, des maraîchers paient

les conducteurs pour qu'ils déversent un camion de déchets directement dans leur champ, ils

les laisseront plus ou moins se décomposer et en trieront ou non les déchets non organiques

(Brock, 1999).

Comme le souligne Furedyet al. (2000), les déchets sont souvent épandus dans les champs de

façon brute, tamisés ou après décomposition. Aujourd'hui, la pratique la plus répandue à

travers le monde, notamment en Inde, en Chine et en Afrique, est l'épandage des déchets

urbains issus des anciennes décharges naturellement compostés.

Cependant, on ne peut s'intéresser à la valorisation agricole des déchets sans évoquer les

risques environnementaux et sanitaires liés à leur utilisation. Les sols, l'eau ou les produits de

7

l'agriculture peuvent être contaminés par des métaux lourds, des produits chimiques ou des

organismes pathogènes. Des recommandations quant à l'utilisation des déchets doivent être

émises et le traitement adopté en fonction de leur nature et leurs finalités. N'Diénor et al

(2006) souligne que l'utilisation des déchets s'est accrue avec le renchérissement du coût des

engrais chimiques et que les PED présentent une carence voir une absence de textes

réglementant la gestion des déchets liquides et solides et notamment leur usage agricole.

Aussi, la valorisation agricole des déchets est une pratique ancienne à laquelle la recherche

s'est peu intéressée. Dès lors, les agriculteurs sont confrontés à un manque d'informations sur

les doses et les mélanges nécessaires à un bon équilibre de la matière organique utilisée

(Moustier et al., 2004). L'usage agricole des déchets est influencé et soulève des questions

d'ordre économique et logistique mais aussi agronomique. Des recherches menées à Hanoi et

à Bangkok ont démontré que les agriculteurs ne sont pas disposés à acheter un produit de

mauvaise qualité, quel qu'en soit le prix (Kim, 1995 ; Le, 1995 ; cités par Furedy et al.)

1.5. Compostage des biodéchets en Agriculture urbaine

Il existe de nombreuses définitions du compostage dans la littérature, mais une définition très

générale pourrait être, le compostage est un procédé biologique aérobie de dégradation et de

transformation de la matière organique permettant d’obtenir un produit valorisable à partir

d’un déchet. De façon précise, le compostage est défini comme « un processus contrôlé de

dégradation des constituants organiques d’origine végétale et animale, par une succession de

communautés microbiennes évoluant en condition aérobie, entraînant une montée en

température, et conduisant à l’élaboration d’une matière organique humifiée et stabilisée. Le

produit ainsi obtenu est appelé compost » (Francou, 2003).

Le compostage accélère la transformation biologique aérobie de la matière organique

impliquant la formation de substances humiques et engendrant un produit stable ; le compost.

Généralement, il existe deux types de compostage, en présence de quantités suffisantes

d’oxygène ou avec carence d’oxygène. La nature du processus de décomposition y est

directement liée. Lors de carences en oxygène (O2), les micro-organismes anaérobies

dominent et élaborent des composés intermédiaires tels que des acides gras volatils, du

méthane (CH4), du sulfure d’hydrogène (H2S) et quelques autres substances spécifiques des

fermentations anaérobies. En l’absence d’oxygène, ces composés ne sont pas métabolisés et

s’accumulent. Un grand nombre de ces composés présentent de forts pouvoirs olfactifs et

certains d’entre eux peuvent entraîner une phytotoxicité lors de l’épandage des composts

obtenus dans ses conditions comme amendements organiques. Le compostage avec des

8

poches anaérobies est un processus s’effectuant à basse température; ainsi, les graines

d’adventices et les pathogènes ne sont pas affectés et nécessite davantage de temps pour être

détruits qu’en cas de compostage parfaitement en présence d’oxygène (Albrecht, 2007). Pour

notre travail, nous avons utilisé le compostage aérobie.

De ce qui précède, le compostage aérobie est donc un processus qui requiert la présence de

l’oxygène pour favoriser la décomposition de la matière organique par les micro-organismes

en conditions contrôlées (Biey, 2001; Ryckeboer, 2001). Il permet la décomposition

(dégradation) des matières organiques simples et complexes par une succession écologique

des micro-organismes aérobies (bactéries, champignons, protozoaires) durant le processus

(Amir, 2005; Mustin, 1987; Leclerc, 2001) et une conservation des éléments nutritifs de ces

matériaux (Kaiser, 1981; De Bartoli et al.,1983; Anid, 1983; Francou, 2003; Girard et al.,

2005). Le but est de convertir biologiquement les composés organiques sous une forme

stabilisée et de détruire les organismes pathogènes pour l’homme et pour les plantes par un

échauffement naturel de la masse à composter à une température de plus ou moins 60°C.

1.5.1. Facteurs affectant le processus de compostage

Pour fournir un produit fini de qualité, le processus de compostage doit être aérobie, rapide,

sans mauvaise odeur et avec production de chaleur. Dans cette optique, plusieurs paramètres

sont à prendre en considération et doivent être maîtrisés.

Les paramètres fondamentaux du compostage sont la température, le pH, l’humidité,

l’aération, la taille des particules et la disponibilité des nutriments ainsi que la forme et taille

du mélange. Ils influencent conjointement la vitesse et l’activité des micro-organismes et

régissent donc le déroulement même de la fermentation.

1.5.1.1. Température (T°)

Plusieurs phases théoriques se succèdent au cours du compostage (figure 1). Dans les

conditions optimales, le compostage à prédominance aérobie se déroule en trois phases (

Ryckeboer, 2001; Godden, 1986; Leclerc, 2001a) : ( i) une phase mésophile durant les

premiers jours de compostage envahie par les micro-organismes mésophiles indigènes

(bactéries et champignons essentiellement), pendant laquelle les substances facilement

biodégradables (sucres simples, acides aminés, alcools, lipides) et une partie des polymères

(protéines, acides nucléiques, amidon, pectines, hémicellulose, cellulose…) sont rapidement

métabolisées, entraînant ainsi une augmentation de la température jusqu’à environ 40°C, (ii)

une phase thermophile, pendant laquelle la température atteint 50 à 80 °C et à laquelle ne

résiste que les micro-organismes thermophiles ou thermotolérants (actinomycètes et bactéries

9

thermophiles); et (iii) une phase de maturation et de stabilisation au cours de laquelle la

température tombe lentement jusqu’à la température ambiante, le matériau est recolonisé

progressivement par les micro-organismes mésophiles bénéfiques incluant ceux qui sont

antagonistes à des champignons pathogènes des plantes.

Figure 1. Courbe théorique de l'évolution de la température au cours du compostage (Mustin,

1987).

1.5.1.2. pH

Une phase acidogène se produit au début du processus de dégradation : production d’acides

organiques et de dioxyde de carbone (CO2) par les bactéries acidogènes, décomposeurs du

matériel carbone complexe, provoquant ainsi une diminution du pH initial. La seconde phase

correspond à une alcalinisation : hydrolyse bactérienne des composés azotés avec production

d’ammoniac (NH3) associée à la dégradation de protéines et à la décomposition d’acides

organiques (Charnay, 2005; Mustin, 1987). Le pH final optimal se situe donc vers la neutralité

en fonction de la nature du substrat (Damien, 2004). Le suivi du pH est un indicateur du degré

de décomposition biologique et biochimique. La première phase acidogène est difficilement

observable car les acides gras volatils sont rapidement consommés comme l’indiquent les

études de Canet et Pomares (1995) ou celles de Sanchez-Monederoet al. (2001) (Charnay,

2005).

1.5.1.3. Aération et humidité

L’humidité et l’aération sont étroitement liées (Lardinois, 1993). L’aération insuffisante

durant le processus de compostage produit des odeurs nauséabondes et des substances

toxiques. L’oxygène utilisé par les micro-organismes provient de l’air présent dans les

10

espaces ouverts entre les particules et la masse de compostage. Si les espaces (interstices) sont

remplis d’eau, l’air est exclu et l’activité aérobique diminue (anaérobie). L’aération peut être

accomplie par retournement d’andains (compostage ouvert), par les retourneurs tabulaires

(monts de compost), les enjambeurs (pour les andains triangulaires) ou par aération forcée

(soufflerie) souvent moins efficace que le retournement.

Le taux maximum d’humidité permissible varie avec la nature des déchets compostés, mais

un taux de 55 à 65 % est généralement adéquat. L’eau est nécessaire au développement des

micro-organismes et peut être apportée par arrosage selon le cas. Si le tas est trop sec, le

processus de compostage est lent ou arrêté, alors qu’au-dessus de 65 %, des conditions

anaérobies se rencontrent.

1.5.1.4. Substrat

Le substrat pour compostage peut être tout résidu organique qui fournit les nutriments requis

aux micro-organismes, pour notre étude nous avons utilisé les fumiers de poules. L’azote est

l’élément essentiel qui doit être ajusté dans le rapport C/N lequel ne doit pas dépasser 30/1. A

des rapports C/N élevés, le processus se ralentit et la qualité du produit final est parfois

mauvaise. Au faible ratio de C/N < 15, la perte d’azote peut se produire par volatilisation de

l’ammoniac. Le compostage est renforcé par l’uniformité des particules et la réduction de la

taille des particules avant le processus est avantageux mais une proportion de particules de

grosses tailles (minimum de 3-4 cm) est nécessaire pour éviter l’effondrement du tas et le

manque d’air consécutif. La taille optimale et la distribution dépendent des matériaux

compostés. Les micro-organismes ne peuvent prendre que des composés solubles dans les

(Daudin D., 2006cellules pour leurs métabolismes, les matières organiques solides sont

généralement dégradées plus lentement que les matières organiques solubles.

1.5.2. La valeur agronomique des composts de fumiers de volailles

Pour rappel le fumier de volailles est un mélange d’excréments de volailles frais et de litière.

Les fumiers de volailles proviennent essentiellement d’élevages de poulets de chair car les

poules pondeuses ne sont pas élevées sur litière.Au cours du compostage, les éléments

fertilisants augmentent, le rapport C/N et la matière organique diminuent. Ainsi, pour un

compost mûr, le C/N est bas (<8-9) et le taux d’azote est élevé. Les taux d’azote organique

sont plus élevés dans les composts par rapport aux fumiers d’origine surtout pour le poulet

(+25 %) contre les dindes (+6%). Le taux d’azote ammoniacal est quand à lui très voisin des

taux de départ car il se reconstitue au fur et à mesure qu’il y a des dégagements gazeux.

11

Contrairement aux autres les composts de fumiers de volailles contiennent une proportion

notable d’azote ammoniacal (15 à 20 % de l’azote total du compost). Le reste de l’azote est

sous forme organique et la minéralisation nette de l’azote organique en % de l’azote

organique total apporté est de 44 %. Pour un compost de volaille 20 à 30 % de l’azote est

utilisable par les plantes la première année. En effet, environ 30% de l’azote est minéral

(NH4+ et NO3-) la première année, 20% de l’azote organique est minéralisé dans l’année qui

suit et 50% de l’azote organique est minéralisé les années suivantes.

Par ailleurs, les taux de P2O5 et de K2O sont concentrés dans le compost surtout dans ceux

issus des dindes. Le taux de soufre est supérieur à celui du fumier d’origine.C’est le compost

d’engrais de ferme qui apporte le plus d’azote aux cultures, en comparaison des composts de

fumier de porcins ou de bovins, et ce grâce à sa richesse en azote et à la meilleure utilisation

de cet azote après épandage. Ainsi, le compost de fumier de volailles est une matière

fertilisante à faible capacité amendant. Elle a un plus grand pouvoir fertilisant que les

composts vu précédemment.

1.6. Effets de composts sur les propriétés chimiques du sol

En région tropicale humide dominée par les fortes précipitations et des températures très

élevées, le lessivage des cations basiques entraîne généralement une diminution du pH

(acidification) du sol. L’acidité du sol affecte la solubilité des éléments métalliques,

l’assimilation des éléments minéraux par les plantes et leur mouvement, la croissance

végétale, l’activité des micro-organismes du sol, et d’autres attributs et réactions du sol

(Epstein, 1997). L’acidité d’échange provient des ions hydrogène et aluminium du complexe

d’échange. Le pH-H2O est souvent utilisé comme indicateur caractérisant l’activité de

l’aluminium. La toxicité aluminique figure parmi les principaux facteurs limitant la

productivité des sols tropicaux. Cependant, l’aluminium n’existe pas sous forme échangeable

lorsque le pH du sol est > 5,5, suite à la formation de Al(OH)3, composé de très faible

solubilité. Dès que le pH de vient inférieur à cette valeur, la teneur en aluminium disponible

augmente sensiblement en des formes toxiques (Al3+, Al(OH)+, Al(OH)2+), et il devient

généralement le cation le plus abondant pour les sols à 3,5 <pH<5,5 car il provient des argiles

en dégradation (Boyer, 1982, Landon, 1990).

D’après Bray et Weil (2002), l’apport de la matière organique permet d’améliorer l’acidité

des sols par les trois voies suivantes : (i) fixation de l’aluminium par la matière humique en

limitant ainsi sa toxicité; (ii) formation des complexes solubles de l’aluminium avec les acides

organiques à faibles poids moléculaires produits de la décomposition microbienne et

12

exsudation des racines; (iii) l’apport en éléments minéraux peut entraîner l’augmentation de

pH et provoquer la formation des composés peu solubles non échangeables de l’Al.

La plante puise dans la solution du sol les cations utiles, dont la disponibilité est directement

fonction de la garniture du complexe d’échange (Gobatetal., 2003). Selon Brady et Weil

(2002), de fortes quantités de ces nutriments apportés par la matière organique sont associées

avec les particules inorganiques et organiques solides du sol. A travers une série de processus

chimiques et biochimiques, les nutriments sont libérés à partir des formes solides du sol pour

remplacer ceux de la solution du sol. Dans cet échange de cations, les éléments comme le

Ca2+, Mg2+, K+, sont libérés dans la solution du sol à partir des surfaces colloïdales et

peuvent directement être absorbés par les plantes. Les ions sont également libérés dans la

solution du sol à partir de la décomposition des tissus organiques par les micro-organismes du

sol.

Ces différents cations étant libérés au rythme de la minéralisation (Schvartzetal., 2003), les

quantités mises en jeu sont fonction des apports totaux; elles sont notamment importantes

lorsque les résidus sont entièrement restitués au sol. Le potassium par exemple est présent en

concentration variable dans les composts de déchets urbains et généralement très faible que

dans les sols cultivés (< 1 %) (He et al.,1992).

13

Chapitre 2. Milieu, matériel et méthodes

2.1. Milieu

L’expérimentation a été conduite au champ expérimental de la faculté des Sciences

agronomiques de l’Université de Lubumbashi (UNILU), de coordonnées géographiques :

027°48’61’’1 de longitude Est, 11° 61’55 3’’ de la latitude Sud, et 1257m d’altitude. La figure

2 présente la vue aérienne du milieu d’étude.

Figure 2. Champs expérimental

La région de Lubumbashi est caractérisée par un climat du type Cw6 de la classification de

Koppën (FAO, 2005). Elle est caractérisée par la température moyenne annuelle est de 20°C

(Mujinya et al.,2011). Les mois d’octobre et de novembre sont les plus chauds, avec une

moyenne de 32°C et 23°C de température maximale et minimale journalières ; tandis que le

mois de juillet est le plus froid, avec la moyenne des minima journaliers de 8°C (Moulaert,

1992).

14

2.2. Matériel

2.2.1. Sol

Le sol de la couche de surface (0-30cm) d’un bloc du champ expérimentale de l’UNILU a été

utilisé comme substrat d’étude. La couverture herbacée du bloc utilisé pour le prélèvement de

ce sol, était faite de Bidenspilosa, Bidensoligoflora, Ancathospermumhispidum, Panicum

maximum, Imperatacylindrica et Cynodondactylon, qui recouvraient le terrain à des degrés

variés.

Ce matériel est un ferralsol de la série Katuba, selon la classification de l’INEAC, et dont

l’analyse morphologique a révélé une texture argilo-sableuse. Ce sol était caractérisé par un

pH entre , 0,001% de Phosphore, 0,34 % d’Azote, 4,21 % de Potassium, 7,21 % de Carbone,

0,087 % de et un rapport C/N de 21,21%

2.2.2. Fumier de poules

Le fumier de poules obtenus à la ferme DAIPN, station Kilobe Lobe a été utilisé comme

amendement organique. Après analyse au laboratoire, les résultats ont montré 0,012 % de

Phosphore, 21,1% d’Azote, 12,22 % de Potassium, 24,04 % de Carbone, 16,27 % de Calcium

et un rapport C/N de 1,13 et après compostage , le compost ainsi obtenu contenait 3,25 % de

Phosphore, 5,6% d’Azote, 7,046% de Potassium, 19,24% Ca et un rapport C/N de 5 ceci

prouve que c’est un compost mature, car selon Namkoong et al, (1999) le rapport C/N voisin

de 5 -10 correspond à un compost mature.

2.2.3. Fertilisant minéral

L’Urée (46% d’azote) et le NPK 17-17-17 ont été utilisées comme fertilisants minéraux.

2.3. Méthodes

2.3.1. Description de l’essai

Cette étude a été conduite en pots de plastique en polyéthylène, de diamètre…et installé

suivant un dispositif expérimental en blocs complètement randomisé avec six répétitions.

Pour se conformer à l’objectif fixé, celui d’évaluer les effets de l’apport des composts sur la

dynamique des propriétés physiques et chimiques du sol dans les conditions locales ,6

traitements ont été préconisés, comprenant notamment 3 traitements organiques constitué des

composts de fumiers de poules (15t/ha, 30t/ha et 60 t/ha) 2 traitements minéraux constitué

d’un mélange d’urée et de NPK 17-17-17 (17 kg/ha urée + 350kg/ha NPK, et 43,5 kg/ha urée

+ 176 kg/ha NPK) un témoin sans apport extérieurs. Le choix des doses adoptées tient aussi

15

bien à des données de la littérature (Hofny-Collins, 2006) qu’à des pratiques usuelles dans la

région.

Le schéma de la disposition de l’essai sur terrain est repris dans la figure 2.3 ci-dessous.

R1 R2 R3 R4 R5 R6

Figure 3. Schéma du dispositif expérimental sur terrain.

Légende : T : Traitement ; T0 : témoin ; T1 :87kg d’urée +350kg de NPK Ha-1

; T2 :43.5kg

d’urée + 176kg de NPK Ha-1

; T3 :15t/ha de compost des fumiers de poule ; T4 :30 t/ha de

compost des fumiers de poule; T5 : 60t/ha de compost des fumiers de poule.

R :Répétition

2.3.2. Conditionnent du sol soumis à l’étude et constituions des unités

expérimentales

Après prélèvement dans la couche de surface (0-30cm), le sol d’étude a été débarrassé

d’éventuels débris végétaux et refus caillouteux, puis séché à l’air libre sous ombrage, avant

de servir à la constitution des unités expérimentales. 3 kg du sol ainsi conditionné ont été mis

dans chaque unité expérimentale, avant application des traitements proprement dits.

2.3.3. Conditionnement du fumier de poules

Dans la mesure où cette étude préconisait l’utilisation du compost de fumier de poules, il a été

utile de soumettre le fumier de poules frais à un processus de compostage. Un compostage

aérobie a été mis en œuvre à cet effet, pour une durée de 36 Jours (Ibrahim, 2002). Des

sachets plastic de 5 kg de capacité ont été utilisés comme bac de compostage ; et pour éviter

T2 T1 T0 T5 T3 T4

T3 T2 T4 T5 T1 T4

T0 T5 T4 T3 T2 T3

T2 T3 T4 T5 T0 T1

T1 T4 T5 T0 T1 T2

T2 T3 T0 T5 T0 T1

16

les pertes des éléments solubles par lixiviation, l’étanchéité de ces bacs de compostage a été

observée.

Ces récipients ont été installés dans la serre, le 31 Décembre 2012 aux conditions naturelles

de la serre.Trois kg de matière organique fraiche ont été placé par bac, et l’humidité du tas a été

assurée par des arrosages réguliers, faits de manière à apporter l’équivalent de 30% du poids de la

matière en compostage (Compaoré, 2010)

Pour satisfaire à cette préoccupation, au début du processus de compostage, 1 litre d’eau était

apporté tous les 2 jours ; et cette quantité était graduellement réduite jusqu’à atteindre la dose

de ¼ de litre en fin de la période de compostage retenu dans cette étude (36 jours)

Des remuages réguliers du tas en compostage étaient également pratiqué en vue

d’homogénéiser l’ensemble du tas, et d’assurer de bonnes conditions d’aération ; un rythme

de 2 fois par semaine a été retenu pour ce faire.

2.3.4. Conduite de l’essai

A la fin du compostage, des pots contenant 3 kg de sol chacun ont été installé. Après la

préparation des pots unitaires, chaque dose était appliquée par épandage de façon homogène,

et le même jour après un arrosage. Les apports dans 3 Kg de Sol étaient de 0,174 g d’urée et

0,70 g de NPK et 0,087 g d’Urée et 0,352 g de NPK pour le premier et le deuxième

traitements, puis 30 g, 60 g et 120 g de compost pour les trois derniers traitements.

Tout au long de la période de conduite de l’essai (45jours), une humidité suffisante a été

garantie au sein des unités expérimentales, notamment, par des arrosages à la dose journalière

de 500 ml d’eau par unité, ceci pour maintenir l’humidité des unités expérimentales. Avant et

après installation de l’essai, les échantillons des sols ont été analysés au laboratoire de Chimie

de la faculté des sciences, Université de Lubumbashi en vue de déterminer les teneurs en e

pH eau, l’Azote disponible ,le Phosphore disponible , le Potassium et le Calcium disponibles

dans le sol suivant les méthodes décrites par Mulaji (2010).

2.3.5. Paramètres observés

L’effet des traitements a été apprécié sur base

1. du pH-Eau

Le pH est un indicateur de l'état d'une terre au plan agronomique et renseigne sur sa

dégradation chimique éventuelle due à une dénaturation, la présence de certains sels toxiques,

17

son activité microbienne, et sur son niveau d'assimilabilité des éléments par la plante (Pansu

et Gautheyrou, 2003). Le pH a été mesuré dans une suspension sol ou compost/H2O

Un échantillon de sol tamisé (10 g) est placé dans l'Erlenmeyer, mis en contact avec 50 ml

d'eau distillée et placé sur une enceinte d'agitation pendant 2 heures. La mesure est alors

effectuée sur le surnageant, après un temps d'équilibre d'une demi-heure (dans un bécher après

lavage ou décontamination avec 10 ml du même surnageant). Le pH-mètre à électrode de

verre a été utilisé pour mesurer le pH.

2. de l'azote Kjeldahl total

L'azote est déterminé après digestion de la matière organique par l'acide sulfurique concentré

à l'ébullition suivi d'une distillation Kjeldahl d’un échantillon de 2 g de sol tamisé à 2 mm

(Bremmer, 1965)

3. Du phosphore disponible

Le phosphore assimilable a été déterminé par la méthode de Bray 2 (Van Ranst et al.,1999;

Okaleboet al., 2002). Après extraction par une solution d'acide chlorhydrique (HCl) et de

fluorure d'ammonium (NH4F), le phosphore (extrait) a été filtré, puis coloré en utilisant la

réaction de complexation du phosphore avec une solution acide de molybdate d'ammonium et

de chlorure stanneux. La concentration en phosphore assimilable a été déterminée par

colorimétrie (UV-visible 1205 Spectrophotometer). 24 heures (Anderson et Igram, 1993).

4. Du Potassium

Le K était dosé dans l'extrait acétique par spectrophotométrie d’absorption par émission.

5. Du calcium

La méthode par complexometrie(EDTA) a permis de doser la somme des ions calcium.

2.3.6. Traitements des données

L’Anova à un facteur a été utilisé pour évaluer les effets des composts sur les propriétés

chimiques et physiques du sol, avec test post hoc de TUKEY (P=0,05) en cas de différences

entre les traitements. Le logiciel Minitab a été utilisé à cette fin. En outre, les corrélations de

Pearson ont été établies en vue d’évaluer la tendance des teneurs en éléments majeurs suivant

l’apport des doses croissantes de fertilisants organique et inorganique.

18

Chapitre 3. Résultats

3.1. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en phosphore dans

le sol

Il apparaît sur la figure 4 que les apports des composts ont un effet sur la teneur en phosphore

dans le sol. Cet effet est fonction des doses apportées et de type de fertilisants.Les résultats de

l’ANOVA montrent qu’il existe des différences significatives (p < 0,00) entre traitements

appliqués. Le test de Tukey a permis de classer les moyennes en deux groupes (a et b) pour

le traitement témoin, le traitement à faible dose d’engrais et à dose moyenne des composts de

fumiers de poules et a pour les traitements à faible dose d’engrais minéraux de compost et

ainsi que le traitement à forte doses de compost. Il en résulte que le traitement témoin comme

le traitement à la forte dose des engrais minéraux NKP + urée ainsi que celui à dose moyenne

de composts ont donné un faible taux du phosphore. Au regard des comparaisons établies, les

traitements à base des fortes doses de composts et ceux à faible dose de composts et des

engrais minéraux NPK+Urée ont donné un taux de phosphore similaire et élevé par rapport

aux traitements témoin, à base des forte dose des engrais minéraux NPK+Urée et dose

moyenne de composts de fumiers de poules.

Figure 4. Teneur en phosphore disponible dans le sol en fonction des traitements.


; T2 :43.5kg




b

b

aa

b

a

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

T0 T1 T2 T3 T4 T5

ten

eu

r e

n p

ho

sph

ore

ass

imila

ble

d

ans

le s

ol %

Traitements appliqués

19

3.2. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en matière

organique dans le sol

Les résultats de l’ANOVA à un facteur contrôlé indiquent qu’il existe des différences très

significatives (p < 0,000) en ce qui concerne le taux de matière organique dans le sol.Le test

de Tukey a permis de classer les moyennes en 2 groupes (a et b). Le test révèle que le taux du

phosphore dans le sol varie en fonction des doses croissantes de composts de fumiers de

poules et des engrais minéraux et est faible sur le traitement témoin. Toutefois, le taux le plus

élevé a été obtenu sur le traitement à la forte dose de compost, suivi du traitement à dose

moyenne de compost; les traitements à base d’engrais minéraux ont donné un taux de matière

organique similaires comparativement au témoin et à celui à faible dose des composts de

fumiers de poules. Ces résultats montrent ainsi que cette augmentation est fonction de doses

des composts des fumiers de poules appliquées.

Figure 5. Teneur en matière organique disponible dans le sol en fonction des traitements.


; T2 :43.5kg




b

b b

b

a

a

0

5

10

15

20

25

30

T0 T1 T2 T3 T4 T5

MA

TIER

ES O

RG

AN

IQU

ES

TRAITEMENTS APPLIQUES

20

3.3. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en Azote dans le sol

Les résultats de l’ANOVA qui portent sur la teneur en Azote dans le sol ont montré qu’il

existe de différences hautement significatives entre les différentes doses de fertilisants

appliqués. Le test de Tukey qui a permis de classer les moyennes des traitements en 5

groupes (a, b, bc, cd et d), montre que la faible valeur a été obtenue avec le traitement témoin

et la valeur la plus élevée avec le traitement à forte dose d’engrais minéraux. Par ailleurs, en

comparant les traitements à forte dose de compost et à dose moyenne de compost et celui à

faible dose des engrais minéraux, les résultats montrent que la faible dose d’engrais minéraux

a donné une teneur faible d’Azote dans le sol. Le traitement à faible dose de compost de

fumiers de poules a donné une teneur élevé que le couple de dose moyenne et forte dose de

compost, ainsi que celui à faible dose d’engrais minéraux.

Figure 6. Teneur en Azote dans le sol en fonction des traitements.


; T2 :43.5kg




d

a

cd

b

bcbc

0

2

4

6

8

10

12

14

16

T0 T1 T2 T3 T4 T5TE

NE

UR

EN

AZ

OT

E D

AN

S L

E S

OL

(%)

TRAITEMENTS APPLIQUES

21

3.4. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en Potassium dans le sol

Les résultats de l’ANOVA à un facteur contrôlé indiquent qu’il existe des différences

significatives (p < 0,000) entre traitements pour ce qui est de la teneur en Potassium dans le

sol.

Le test de Tukey a permis de classer les moyennes en 4 groupes (a, b, c et d). Les tests

montrent que la teneur en potassium augmente en fonction des doses croissantes de composts

de fumiers de poules et elle est très faible sur le traitement témoin. La teneur en potassium la

plus élevée a été obtenu avec le traitement à la forte dose de compost de fumier de poules,

suivi du traitement à dose moyenne des composts de fumiers de poules; les traitements à

faible dose de compost et à engrais minéraux ont donné une teneur en potassium similaires.

Le traitement témoin a présenté la teneur la plus faible de cette expérimentation. Ces résultats

indiquent ainsi que les apports des composts des fumiers de poules favorisent l’augmentation

de la teneur en potassium dans le sol.

Figure 7. Teneur en Potassium dans le sol en fonction des traitements.


; T2 :43.5kg




d

c c

c

b

a

0

5

10

15

20

25

30

35

40

T0 T1 T2 T3 T4 T5

ten

eu

r e

n p

ota

ssiu

m d

ans

le s

ol(

%)

Traitements Appliques

22

3.5. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en carbone dans le

sol

Le compost, par son contenu en matière organique est un amendement capable de rehausser

considérablement le taux de carbone organique dans le sol en fonction de la dose apportée.

Une tendance à la réduction de la teneur en carbone a été généralement observée dans les

parcelles témoins (T0) et amendées aux engrais minéraux.

Il ressort du tableau 3.5 les résultats de l’ANOVA qu’il existe des différences très

significatives (p < 0,000) en ce qui concerne le taux de carbone dans le sol. Le test de Tukey

a permis de classer les moyennes en 2 groupes (a et b). Le test révèle que la variation du taux

du carbone dans le sol est fonction des doses croissantes de composts de fumiers de poules et

des engrais minéraux. Le taux de carbone le plus élevé a été obtenu sur les traitements à la

forte dose et à moyenne dose de compost de fumiers de poules, les traitements à base

d’engrais minéraux ont donné un taux de matière organique similaires comparativement au

témoin et à celui à faible dose des composts de fumiers de poules.

Figure 8. Teneur en carbone dans le sol en fonction des traitements.


; T2 :43.5kg




b

b b

b

a

a

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

T0 T1 T2 T3 T4 T5

Ten

eu

r En

Car

bo

ne

Dan

s Le

So

l(%

)

Traitements Apliques

23

3.5. Effets de l’application des fertilisants sur la teneur en calcium dans le

sol

Pour ce qui la teneur du calcium dans le sol, les résultats de l’ANOVA ont montré qu’il existe

de différences significatives entre les différentes type de fertilisants utilisé et les doses de

compost de fumiers de poules (figure 9.). Le test de Tukey qui a permis de classer les

moyennes des traitements en 3 groupes (a, b, et c), montre que les valeurs extrêmes ont été

obtenues avec le traitement témoin et le couple des traitements à dose moyenne et à forte dose

de compost de fumiers de poules. Par ailleurs, les traitements à base des engrais minéraux

présentent. Ces résultats montrent que l’apport de composts de fumiers de poules augmentent

la teneur en Calcium dans le sol.

Figure 9. Teneur en calcium dans le sol en fonction des traitements.


; T2 :43.5kg




cc c

b

a a

0

2

4

6

8

10

12

T0 T1 T2 T3 T4 T5

ten

eu

r e

n c

alci

um

dan

s le

so

l(%

)


24

3.6. Effets de l’application des fertilisants sur le rapport Carbone Azote du

sol

Pour ce qui est du rapport carbone azote, les résultats de l’ANOVA ont montré qu’il existe de

différences significatives entre les doses de fertilisants appliqués (figure 10.). Le test de

Tukey a permis de classer les moyennes des traitements en 4 groupes (a, b, bc et c), montre

que le traitement témoin présente une forte valeur du rapport carbone-azote et la faible valeur

est obtenue avec le traitement à forte dose d’engrais minéraux. Par ailleurs, les traitements à

base de composts de fumiers de poules présentent des résultats similaires.

Figure 10. Rapport carbone-azote du sol en fonction des traitements.


; T2 :43.5kg




a

c

b

bc

bc bc

0

5

10

15

20

25

30

T0 T1 T2 T3 T4 T5

rap

pp

ort

car

bo

ne

-azo

te


25

3.7. Effets de l’application des fertilisants sur le pH du sol

Les résultats qui sont illustrés sur la figure 11 montrent que le pH a varié entre 4,7 pour le

traitement témoin et 5, 6 pour le traitement à base des composts de fumiers de poules. Les

résultats de l’ANOVA montrent qu’il existe des différences significatives (p < 0,00) entre

traitements appliqués. Le test de TUKEY regroupe les traitements en 4 groupes (a, ab, b et c).

les traitements témoin et ceux à base des engrais minéraux présentent des valeurs de pH

similaires et faibles par rapport aux traitements à base des compost de fumier de poules. Par

ailleurs les traitements à base des fortes doses de composts a donné une valeur de pH plus

élevé que les traitements dose moyenne et forte dose de compost de fumier de poules.

Figure 11. Variation du pH du sol en fonction des traitements.


; T2 :43.5kg




c c c

b ab a

0

1

2

3

4

5

6

7

T0 T1 T2 T3 T4 T5

pH

Traitements Appliqués

26

Chapitre 4. Discussion des Résultats

4.1. Effet des fertilisants sur les propriétés chimiques du sol

Le phosphore est l’un des composants relativement mineurs, mais essentiel de la matière

organique du sol. Il intervient dans beaucoup de processus fondamentaux de la croissance des

plantes comme la photosynthèse et la fixation d’azote. C’est le cas dans la constitution de

certains éléments structuraux essentiels à la vie cellulaire (acides nucléiques, phospholipides),

dans les échanges d’énergie (phosphorylation d’un composé organique) et dans de très

nombreuses réactions métaboliques (réactivité de substrats ou changement de conformation

réactionnelle de coenzyme) (Albrecht, 2007).

Le phosphore représente approximativement 0,2 – 0,5% de la masse sèche des composts

d’origine urbaine (He et al.,1992; Iglesias-Jimenez et al., 1995; Erich et al., 2002; Petersen,

2003). Comme pour l’azote, il semble que la disponibilité en phosphore soit assez faible

(Pommel, 1982). Selon, Traore (1998) et Charland et al. (2001), le devenir du phosphore ou

sa disponibilité dans un sol amendé en compost est plus dépendant des propriétés intrinsèques

du sol (teneur en phosphore échangeable, pouvoir fixateur, concentration des ions

phosphatées en solution) que de la minéralisation de la matière organique du compost. Les

formes, l’échangeabilité et la disponibilité du phosphore des composts sont mal connues de

même que la dynamique du phosphore dans les sols qui reçoivent ces amendements (Traoré,

1998; Morel et al.,1996). Pour des concentrations en P de 0,6 % et 0,3 % dans des composts à

base d’ordures ménagères, Garcia et al. (1992) mesurent des concentrations de phosphore

disponible de 0,07 % et 0,04 % respectivement. De Haan (1981) rapporte même un effet

négatif d’un compost d’ordures ménagères sur le prélèvement du phosphore par des tomates.

Signalons cependant que d’autres travaux montrent que l’ajout de compost augmente la

quantité de phosphore disponible pour les plantes (Erich et al.,2002). Les résultats similaires

ont été observés par Perez-de-Mora et al.,(2006) avec un compost à base des déchets

organiques sur un Entisol fortement acide.

Pour ce qui est de l’azote, les composts contiennent relativement peu d’azote (0,5 à 6 % en

fonction des composants de base), leur apport en quantité peut fournir l’azote complémentaire

nécessaire et enclencher sa dynamique dans le sol (Mbonigaba, 2007). Les fumures

organiques libèrent de l’azote sous forme assimilable pour la plante et leurs actions sont lentes

et progressives. Par contre, dans certains cas (lisiers, purins, etc.) ou le NH4+ est en grande

27

quantité et le rapport C/N faible, la libération de l’azote assimilable se fait rapidement parfois

au détriment de son utilisation optimale par rapport aux besoins des cultures (Leclerc, 2001).

D’autres facteurs liés au sol, comme le pH joue également un rôle important dans le processus

de minéralisation de l’azote. Les sols acides ont tendance à accumuler en prédominance le

NH4+ au détriment du NO3- car dans les conditions d’acidification sévère, la nitrification est

fortement réduite (Mbonigaba, 2007).Ainsi, quand le compost est apporté au sol, l’azote est,

la première année, surtout sous forme organique, alors qu’il se minéralise de plus en plus les

années suivantes. La valeur fertilisante de l’azote est donc en général faible mais à ne pas

négliger en cas d’apport important. .Par ailleurs, le compost semble améliorer la disponibilité

de l’azote.

Alors pour le carbone ; Les taux de réduction du carbone organique dans les pots au NPK

seraient dus à la stimulation de l’activité métabolique suite à l’apport des éléments N, P, K

des engrais. (Mulaji, 2010). Les témoins et les amendements aux NPK, on enregistre des

pertes beaucoup importantes. Ceci s’expliquerait du fait que ces traitements n’ont pas reçu

d’apports en matière organique et en plus ces pertes peuvent être amplifiées par une

minéralisation intense compte tenue des conditions hydriques et thermiques favorables. (Gros,

1979; Meng et al., 2005). A long terme en l’absence de tout apport, une perte significative des

stocks organiques des sols accentuera le processus de détérioration de la qualité de sol car la

matière organique est considérée comme un composant vital d’un sol sain (Naman et

al.,2001).

Par conséquent, dans une certaine mesure, l’abondance de la matière organique régira la

biodisponibilité de certains nutriments. Ces résultats confirment l’étude de Mze (2008) qui

corrobore les résultats antérieurement obtenus par Mbonigaba (2007) en milieu tropical sur la

variation des teneurs en carbone dans les sols au Rwanda et en RDC (Bukavu). De même,

l’étude de Quenumet al.(2004) a mis en évidence un bilan de la matière organique (humique)

positif de l’évolution de la matière organique du sol ; dans les systèmes sous cultures

commerciales et prairies sous la fertilisation par les fumiers de bovins et de poulets.

Selon Brady et Weil (2002), de fortes quantités de ces nutriments apportés par la matière

organique sont associées avec les particules inorganiques et organiques solides du sol. A

travers une série de processus chimiques et biochimiques, les nutriments sont libérés à partir

des formes solides du sol pour remplacer ceux de la solution du sol. Dans cet échange de

cations, les éléments comme le Ca2+, Mg2+, K+, sont libérés dans la solution du sol à partir

des surfaces colloïdales et peuvent directement être absorbés par les plantes. Les ions sont

28

également libérés dans la solution du sol à partir de la décomposition des tissus organiques

par les micro-organismes du sol.

Ces différents cations étant libérés au rythme de la minéralisation (Schvartzetal., 2003), les

quantités mises en jeu sont fonction des apports totaux; elles sont notamment importantes

lorsque les résidus sont entièrement restitués au sol. la disponibilité du potassium est très

grande, puisque pratiquement tout le K est disponible (de Haan, 1981; Garcia et al.,1992;

Jakobsen, 1995; Francou, 2003; Albrecht, 2007). Selon, Pedneault (1994), le potassium et le

calcium deviennent disponibles rapidement, alors que la libération d’azote et de phosphore ,

qui dépend aussi de la biodégradabilité des matières organiques se réalise par contre plus

lentement.

Beaucoup d’études ont montré un accroissement considérable des concentrations des cations

basiques principaux (Ca, K) dans le sol après un apport répété en compost (Parkinson et

al.,1999; Mbonigaba, 2007; Mze, 2008).

Pour le pH, l’apport des matières organiques par leurs contenus en bioéléments minéraux (Ca

et Mg), leur grande capacité d’échange cationique et de leur effet tampon rehausse le pH du

sol (Leclerc, 2001a; Gobatet al.,2003; Schvartzet al., 2005). Cette augmentation serait due

non seulement à l’effet tampon de la matière organique, à la teneur en cations basiques

essentiellement le Ca et Mg, mais aussi à des micro-organismes filamenteux qui prennent

naissance dans les apports organiques (Mze, 2008). Et d’autre part, l’augmentation du pH

s’expliquerait également par la complexation de l’aluminium par la matière organique avec

comme conséquence la baisse de l’acidité. Ainsi, l’augmentation des protons (H+), la perte en

cations basiques suivie d’une baisse de la CEC, expliquerait partiellement l’acidification des

sols non amendés et ou des sols amendés aux engrais minéraux. Celle-ci est sous l’influence

de plusieurs facteurs d’ordre biologique tel que l’immobilisation des bases échangeables par

les micro-organismes du sol (Van Wambeke, 1995).

La fumure organique influe également positivement sur le pH par : - la fourniture de carbone

organique aux micro-organismes qui consomment les protons comme source d’énergie; - le

phénomène d’adsorption des anions organiques sur les surfaces des hydroxydes de Fe et Al, et

libération des ions OH-; - la libération du Ca par décomposition ou soit la consommation des

protons par ammonification suite à une activité microbienne intense qui résulte de la réduction

des cations métalliques (Wong et Swift, 2003); - l’abaissement considérable de la toxicité

aluminique par complexation (Duchaufour, 2001); - et l’augmentation de pH (Dommergues et

Mangenot, 1970).

29

Le rapport C/N sert d’indicateur du taux de minéralisation du carbone et de l’azote à partir des

formes organiques de base, mais renseigne aussi sur la proportion relative de la composition

microbienne. Un faible rapport pourrait traduire estime Moore et al. (2000), la prédominance

de la communauté bactérienne et que d’après Ross et Sparling (1993), Dilly (2003), les

champignons disposent d’un rapport plus élevé que les bactéries.

Les rapports trouvés sont caractéristiques des sols à faible teneur en azote, due probablement

à la faible vitesse de minéralisation de la matière organique (Boyer, 1982). Selon, London

(1991), dans les sols à pH < 5,5; les bactéries nitrifiantes et fixatrices d’azote sont détruites

par l’acidité du sol, et la nitrification de la matière organique est significativement limitée,

conduisant ainsi la déficience en azote.

30

Conclusion

Dans cette étude qui avait pour but ; L’évaluation de l’application des composts produits à

partir fumiers de poules dans l’amélioration des quelques propriétés chimiques des sols

étudiés. Pour y parvenir, une expérimentation a été installée suivant un dispositif

complètement randomisé comprenant 3 doses des composts de fumiers de poules (15, 30 et 60

t.ha-1

) comparés aux fertilisants minéraux (350kg NPK+200kg urée et 175 kg NPK+43,5kg

urée ha-1

) et à un sol acide du champ expérimental Les niveaux moyens du potassium et du

phosphore sont élevés dans les sols amendés avec de grandes quantités de composts. Le pH et

le carbone augmentent également avec la dose appliquée de la matière organique des

composts.

Les différences significatives ont été observées entre les différentes doses des composts

utilisés et des engrais minéraux NPK sur les caractéristiques des sols étudiés quant à leurs

effets. La différence entre la dose T4 (30 t.ha-1) et T5 (60 t.ha-1) n’est significative pour la

plupart des paramètres étudiés. Les résultats montrent une certaine efficacité des engrais

minéraux utilisés pour certains paramètres, mais tendent à dégrader d’autres.

Bien que, les apports en matières organiques des composts semblent améliorer les propriétés

chimiques des sols, l’étude montre que le niveau de fertilité obtenu reste fragile dans les cas

des sols acides tropicaux sableux en plus des conditions climatiques qui prévalent dans le

milieu, caractérisées par des fortes précipitations et des températures élevées. De ce point de

vue, il est important de mettre en place un système de gestion qui assure la conservation des

sols et leur utilisation rationnelle dans le but d’une agriculture soutenable. La valorisation des

déchets comme source des matières organiques doit être encouragée dans le système global de

gestion des déchets dans la ville de Lubumbashi.

Enfin, le suivi des paramètres chimiques ne suffira pas pour prédire de l’état de santé d’un sol

dans un écosystème donné, il conviendrait aux autres chercheurs d’approfondir cette étude

pour suivre les paramètres physique et biologiques.

31

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