Dissertations / Theses on the topic 'Déchets (Engrais)'

Cette etude concerne l'experimentation de l'epandage des boues sur le site de carpiagne, connu comme terrain a formation calcaire urgonien tres altere. Le parcellage est realise en utilisant trois especes vegetales differentes. L'amendement est apporte en quatre doses differentes (0 t, 100 t, 200 t et 400 t/ha). Notre travail consiste a etudier l'evolution pedogenetique des sols en experimentation ainsi qu'a determiner les zones de circulation preferentielle des eaux. Bien que l'amendement est apporte sur des terrains non homogenes, l'examen de l'evolution de la matiere organique en deuxieme annee annonce que ces sols mineralisent apres l'apport de 200 t/ha. La dose de 400 t/ha entraine le ralentissement de cette mineralisation. L'etude geophysique suggere que les epandages sont stables sur des terrains moins fractures et plus homogenes. Le vallon de logisson constitue un axe d'ecoulement preferentiel au niveau duquel se situent les zones d'anomalie conductrices. Le terrain d'experimentation est traverse par deux lignes d'anomalie de fracturation qui rejoignent le grand axe faille de logisson. En considerant que l'ecoulement sous le massif de carpiagne aboutit a la source de port-miou, et en tenant compte de la disparition du gradient de salinite apres la construction du deuxieme barrage dans cette riviere, nous avons modelise l'ecoulement transitant vers la mer, moyennant la relation salinite-debit. L'etude de la percolation du substratum suggere que la permeabilite diminue sensiblement au niveau de la parcelle amendee par 400 t/ha. Mais, cet epandage ne doit pas influencer considerablement l'ecoulement vertical des eaux, au vu de la valeur de permeabilite mesuree sur cette parcelle.

Les composts de boues urbaines sont épandues sur des cultures pérennes afin d'apporter de la matière organique ; mais ils contiennent des macro-éléments et des éléments traces (dont les métaux lourds) susceptibles de nuire à l'environnement. Les conséquences d'un épandage dans un vignoble du Sud de la France (Vitis vinifera cv. Grenache) ont été étudiées de 1999 à 2001 à travers la physico-chimie du sol, le développemment de la vigne, et la qualité du vin. Le compost, issu du co-compostage de boues urbaines et de déchets verts, a été épandu aux doses de 10 (actuellement recommandée), 30 et 90 (maximum sur 10 ans) t/ha compost brut en mars 1999. Le taux de matière organique du sol (0-30 cm) a augmenté de 0,8% avant l'amendement à 1,1% 18 mois après. Les concentrations en éléments traces métalliques totaux et biodisponibles n'ont pas été modifiées, de même que les propriétés physiques du sol. Les concentrations d'azote minéral des parcelles fortement amendées étaient supérieures aux besoins de la vigne, d'où un risque de lessivage important les premiers 6 mois suivant l'épandage. De même, l'enrichissement du sol en phosphore laisse présager à long terme un danger environnemental. Ni la nutrition minérale de la vigne, ni la production de raisin n'ont été modifiées, mais la vigueur a été augmentée et la maturation retardée. Le vin des parcelles amendées aux fortes doses et issus de la première vendange était moins riche et moins apprécié. La seconde année, la qualité des vins était équivalente. L'apport d'un compost de boues sur des cultures pérennes paraît dangereux lors d'apport à fortes doses ou d'apports réguliers à des doses plus modérées (10 t/ha) en raison des risques de pollution par l'azote et le phosphore. Dans le vignoble, la dose d'apport d'un compost ne devrait pas dépasser 2 t/ha/an (matière fraîche), mais l'augmentation recherchée du taux de matière organique du sol n'apparaîtrait qu'à long terme et une fertilisation azotée serait nécessaire.

Lors du traitement aux oxydes d'azote de melanges de dechets organiques et de phosphate apatitique (procede humifert), la solubilisation du phosphate s'accompagne d'une degradation de la matiere organique. Apres l'etude de l'optimisation des parametres du traitement, les substances humiques obtenues sont comparees a celles obtenues par le compostage traditionnel du meme substrat. Dans la premiere partie, des residus de cellulose (papier) ou de lignine (pepins de raisin deshuiles) ont ete traites aux oxydes d'azote en presence de deux doses de phosphore sous forme d'apatite (p#2o#5 6% et 12% de la matiere seche). En presence de cellulose, on observe une degradation de la matiere organique et une solubilisation du phosphore plus importantes qu'en presence de lignine. Les maxima sont obtenus pour le melange cellulose - 12% p#2o#5 (degradation de la matiere organique: 16,5%, solubilisation du phosphore: 26,0%). Dans la deuxieme partie, les substances humiques extraites d'un meme melange initial (sciure de peuplier - sang - farine) composte ou traite par les oxydes d'azote ont ete caracterisees chimiquement. Leurs effets sur le developpement et l'alimentation phosphatee du ray-grass (lolium italicum) ont ete suivis en vases de vegetation. Par rapport a un temoin sans substances humiques, une augmentation de la production de matiere seche allant jusqu'a 18% et une hausse de la quantite de phosphore assimile (de + 20% a 50%) est observee

Les connaissances liées aux épandages de matière organique d'origine anthropique étant limitées, des essais en champ, en lysimètres sous serre et en incubation, ont été menés afin de connaître les effets de divers apports (boues brutes, lisier de porcs, compost de boue et compost d'ordures ménagères) sur la minéralisation de l'azote, les rendements d'une culture de blé et les modifications de l'organisation du sol. L'étude de l'impact des épandages de matière organique en grande culture sous climat méditerranéen met en évidence les modifications des propriétés physiques et chimiques des sols, et les conséquences sur l'activité culturale et environnementale. L'effet fertilisant après épandage et l'arrière effet des traitements organiques, comparé à l'apport d'un engrais minéral, permet de suivre les potentialités fertilisantes des apports et les interactions probables de la matière organique avec les modifications de l'organisation du sol. L'effet "amendement" mesuré plus particulièrement à partir de l'évolution de la structure et de l'espace poral du sol, a montré des différences entre les traitements organiques et un sol témoin. L'amélioration de la structure du sol entraînant des conséquences favorables à l'installation du réseau racinaire est constatée pour tous les traitements organiques. Des modifications de la morphologie du sol, caractérisées par une augmentation de la macroporosité (les boues et le lisier de porcs) et la microporosité (les composts) sont également observées. Le suivi de la croissance et du rendement d'une culture de blé, souligne le rôle des différents amendements : boues brutes et lisier de porcs peuvent être envisagés pour des cultures nécessitant un besoin immédiat et important en azote minéral, alors que le compost d'ordures ménagères est plus adapté aux cultures dont les besoins sont plus faibles, compte tenu d'une libération d'azote moins importante mais plus régulière dans le temps. Le lessivage de l'azote, étudié par la lysimétrie en serre, est plus élevé après épandage des boues brutes. Il demeure important en l'absence de cultures durant les précipitations hivernales, et au contraire, plus élevé en automne en cas de précédent cultural, quel que soit l'apport. Des essais d'incubation pendant 20 semaines à 28 et à 15 degrés C montrent que l'influence de la température est faible sur les taux de minéralisation de l'azote organique, mais plus marquée sur le phénomène d'ammonification. Les modifications de l'organisation du sol sont plus marquées à 28 degrés C qu'à 15 degrés C, avec une amélioration de la microagrégation et de la microporosité du sol en présence de boues brutes ou compost de boue, l'activité biologique étant plus élevée avec ces apports, alors que le compost d'ordures ménagères améliore la structure du sol seulement en début d'incubation. La dégradation observée dans le temps s'explique par une baisse de la stabilité structurale compte tenu de la teneur plus faible en matière organique avec cet apport. Les résultats obtenus avec ces trois essais peuvent constituer une base de conseil aux agriculteurs quant aux impacts de l'épandage de matières organiques issues de déchets, dans un contexte cultural donné.

L'objectif de ce travail est d'analyser, au cours d'une cinétique de 24 mois, les effets de différents types de produits organiques (Boue de STEP, Fumier, Compost de fumier et Compost de boue) sur les communautés microbiennes telluriques, en tenant compte des conduites culturales. Les communautés ont été analysées d'un point de vue quantitatif (dénombrement des bactéries hétérotrophes aérobies cultivables, quantification de l'ADN et du carbone microbien) et par un suivi de l'activité métabolique potentielle (Biolog) et de la diversité génétique (T-RFLP ADNr 16S). Nous avons mis en évidence un impact spécifique transitoire au cours des trois premiers mois suivant l'épandage. L'évolution des communautés semble particulièrement influencée par la proportion de carbone minéralisable et de lignine (Van Soest) dans les produits organiques. L'influence du labour et des végétaux implantés est également révélée par l'évolution de la structure des communautés bactériennes au cours de la cinétique<br>The aim of this work is to analyse the effects of four different organic products (turkey manure, compost of turkey manure and ligneous wastes, sewage sludge and compost of sewage sludge) on soil microbial communities in function of agricultural managements, during a 24 months kinetic. The microbial communities were characterised in a quantitative point of view (enumeration of heterotrophic cultivable bacteria, assay of soil total, microbial carbon assay) and in a qualitative one by potential metabolic fingerprinting (Biolog) and genetic structure of soil bacterial communities (T-RFLP 16S rDNA). A transitory impact specific to the different organic products was shown. The impact of organic products on microbial biomass and on bacterial community structure seemed to depend on their rate of lignin (Van Soest) and of mineralisable carbon. The influence of the tillage and the vegetation was revealed by the evolution of bacterial community structure during the 24 months of the experiments

Les procedes biologiques aerobies permettent de transformer les dechets organiques en composts. La valorisation agricole de ces composts contribue a l'amelioration des proprietes physiques, chimiques et biologiques des sols mais la presence d'elements traces metalliques limite leur utilisation en raison des risques de transferts a l'environnement auxquels sont associes des risques ecotoxicologiques. La mobilite et la biodisponibilite des metaux en traces sont etroitement liees aux formes chimiques sous lesquelles ils se trouvent dans les composts et dans les sols, apres epandage. Les relations boue compostee - sol - plante ont ete etudiees en colonnes lysimetriques sur deux cycles culturaux de colza (brassica napus v. Jaguar). L'horizon ap d'un sol agricole a texture argile limono-sableuse, l'horizon c d'un sol acide a texture sableuse et l'horizon c d'un sol calcaire a texture sablo-limoneuse ont ete utilises pour etre amendes. Les composts employes comme amendement different selon leur degre de maturite, leurs teneurs en metal total, en deca des valeurs limites, et selon la speciation des elements metalliques qu'ils renferment. L'epandage des boues compostees, a des doses d'apport pouvant atteindre 60 t ha - 1, tend a favoriser la croissance du vegetal. Parmi les elements traces metalliques etudies (cu, pb, ni et zn), le zinc est le metal le plus fortement transfere dans le profil des substrats amendes et aux vegetaux. Les exportations de metaux en traces par les percolats et les vegetaux sont plus fortement influencees par la nature du substrat que par celle du compost applique et la dose d'epandage. L'etude souligne l'importance des phenomenes de refixation des elements metalliques sur la phase minerale. Durant les deux cycles culturaux, seules les teneurs en zinc dans les plantes cultivees sur les differents substrats sont augmentees en reponse a l'incorporation des composts, cet enrichissement n'etant pas proportionnel a la dose d'apport. Des dereglements du regime nutritionnel du colza sont observes et ce, meme pour de faibles apports de metaux en traces. Des perturbations de la synthese des pigments photosynthetiques sont egalement relevees. L'induction par le cuivre de la synthese de phytochelatines chez le colza est demontree. La detection de ces peptides pour de faibles charges en metaux dans le sol et la plante temoigne de la sensibilite de cette induction.

En Guadeloupe, depuis 2008, les autorités locales ont fortement encouragé l’organisation des filières de traitement des déchets. En ce qui concerne les déchets organiques, une voie privilégiée de valorisation est le recyclage en compost. Dans cette thèse nous étudions les conditions d’émergence d’une filière de recyclage des déchets organiques du territoire à travers l'analyse des conditions d'adoption de la pratique d’utilisation de composts par les agriculteurs. Nous nous appuyons sur une approche originale combinant une analyse ex post des pratiques actuelles et des perceptions des agriculteurs et une analyse ex ante par Choice Experiment de leviers visant à favoriser l’adoption des composts. Nous testons donc des leviers d’ordre biotechniques concernant les propriétés des composts et les modalités de leur utilisation, et des leviers d’ordre économiques à travers des Mesures Agro-environnementales et Climatiques (MAEC), afin de proposer aux décideurs politiques des leviers d’actions pertinents. Nous constatons que le taux d’adoption est faible (18%) et dépend fortement de la filière agricole, des caractéristiques socio-économiques des agriculteurs et du manque d'organisation de la filière de recyclage des déchets (p.ex. information, transport, épandage, subventions). Nous montrons que les agriculteurs sont sensibles, sur le plan biotechnique, à une amélioration de la valeur fertilisante des composts ainsi qu’à un accompagnement logistique pour son transport et son épandage et, sur le plan économique, à la mise en place d’un dispositif d’accompagnement administratif et à une incitation collective sous la forme d’un bonus monétaire conditionnel versé individuellement aux agriculteurs. Dans l'ensemble, les résultats de ce travail montrent que les agriculteurs ne sont pas réfractaires à une utilisation conséquente et régulière du compost, à condition que les verrous organisationnels que nous avons identifiés soient levés, et que la valeur agronomique des composts répond aux attentes des filières agricoles. Des plans de développement peuvent maintenant être définis et mis en œuvre à l’échelle du territoire pour développer l’utilisation massive de composts issus du recyclage des déchets organiques du territoire<br>Due to the limited availability of landfill sites, local authorities have strongly encouraged since 2008 the structuration of waste treatment channels. As concerns the organic wastes, a special attention has been paid for recycling them through composting. In this study, we focused on the conditions of development of a sector for recycling organic wastes in Guadeloupe through the assessment of the conditions affecting compost adoption by farmers. In order to identify and evaluate the determinants of farmers 'choices, we applied an original approach combining an ex-post analysis of current practices and farmers' perceptions, and an ex-ante analysis using the Choice Experiment method of levers for facilitating the adoption of compost. We test biotechnical levers concerning compost properties and the facilitation of practices with technical support, and economic levers mainly focused on the implementation of new AgroEnvironmental Schemes (AES) to promote economically the composts. We observed that the adoption rate is relatively low (18% of farmers) and highly dependent on the agricultural sector (i.e. banana, sugarcane, vegetables and food crops), the socio-economic characteristics of the farmers and the lack of organization of the waste recycling chain (e.g., information, transport, spreading, subsidies). We demonstrated that farmers are very sensitive to the improvement of compost quality by increasing its fertilizer value, as well as to the logistical, economic and administrative support for its transport and spreading. They are also willing to participate in a collective incentive in the form of a conditional monetary bonus paid individually to farmers. The results of this study indicated that farmers are not reluctant to a regular use of compost provided that organizational barriers identified are removed, and that the agronomic value of the composts meets the expectations of farmers. Regional plans can now be defined and implemented to develop the massive use of compost from the recycling of organic waste in Guadeloupe

L'appauvrissement des sols et les changements climatiques réduisent de nos jours les rendements des récoltes en Afrique de l’Ouest. En guise de solution, l’amendement des sols à base de composts est souvent envisagé. Dans cette étude, cinq composts ont été élaborés à partir de deux types de déchets (urbains et de restauration) du fumier et du phosphate: les composts C1 (déchets d'ordures ménagères + restauration), C2 (C1 + fumier), C3 (C1 + phosphate naturel), C4 (C1 + fumier + phosphate naturel) et C5 (déchets de restauration). Ces composts sont d'abord caractérisés puis leurs effets étudiés sur un sol pauvre et sur deux cultures (le maïs et la tomate) sous serre et au champ sous deux régimes hydriques afin d’identifier ceux pouvant améliorer la résistance des deux plantes à une baisse de régime hydrique, appliquée pendant la phase préflorale. Les résultats montrent que les composts C3, C4 et C5 présentent des teneurs élevées en phosphore, en moyenne 1,62%, contre 0,09% pour le compost C1. Les composts C3 et C4 présentent les plus fortes teneurs en calcium, en moyenne 3,9 %, contre 1,2% pour le compost C1 tandis que les composts C4 et C1 se sont révélés plus hydrophobes que tous les autres composts. Les plantes de maïs cultivées sous irrigation permanente sur les sols amendés avec les composts C4 et C5 sous serre ont montré des teneurs en azote et en potassium élevées, respectivement 2,55% et 6,69% contre 1,33% et 3,97% pour les plantes témoins et celles cultivées avec l'engrais chimique. La réduction du régime hydrique entraîne une élévation des teneurs en potassium et en calcium chez les plantes cultivées sur les 5 composts comparées aux plantes témoins. Au champ, sous régime hydrique réduit, les composts C4 et C5 sont ceux qui ont permis aux plantes de maïs de maintenir des niveaux de paramètres physiologiques (faible perméabilité membranaire et un taux de chlorophylle totale élevé) comparés à ceux des plantes normalement irriguées. Ces 2 composts ont aussi permis de conserver les rendements en grains chez les plantes partiellement privées d'eau (5,52t/ha et 6,72t/ha pour C4 et C5) comparées à celles normalement arrosées (5,65t/ha et 5,09t/ha pour C4 et C5). Les plantes de la tomate cultivées avec le compost C3 ont enregistré sous le régime hydrique réduit, une augmentation du poids des fruits par plant comparé à celles arrosées normalement (95,93g contre 44,29g) tandis que dans les mêmes conditions, le compost C5 s'est révélé plus performant en terme d’augmentation du nombre de fruit par plant (7,39 contre 4,26). Ces données indiquent que les composts C3, C4 et C5 sont les plus performants et pourraient être retenus dans les programmes de vulgarisation des 2 plantes dans le contexte actuel des changements climatiques en vue d'un développement durable<br>Soil nutrient depletion and water deficit as a result of seasons’ disruption are major factors adversely affecting crop yields in West Africa. To remedy this, the amendment of compost-based soil is often considered. In this study, Five composts were elaborated using household waste and agri-food waste, manure and phosphate: composts C1 (household waste + agri-food waste), C2 (C1 + manure), C3 (C1 + natural phosphate), C4 (C1 + manure + natural phosphate) and C5 (agri-food waste). These composts were first characterized and their effects on an acidic soil and on two crops (corn and tomato) were then investigated in greenhouse and field under two water regimes in the goal to identify the best's ones in improving resistance of the two crops to watering reducing, applied prior flowering. The results showed for C4 and C5 high contents of phosphorus, about 1.62% compared to 0.09% for the C1 compost. Composts C3 and C4 showed the highest levels of calcium, about 3.9% compared to 1.2% for the C1 compost while composts C4 and C1 were more hydrophobic than all other composts. Plants of corn grown under constant irrigation on soil amended with compost C4 and C5 in greenhouse showed high nitrogen and potassium contents, respectively 2.55% and 6.69% compared to 1.33% and 3.97 % of the control plants and those grown on synthetic fertilizers. Under reduced watering, we recorded higher potassium and calcium contents in plants grown on all of the five composts compared to control plants. In field, under reduced watering, composts C4 and C5 were those leading corn plants to maintain physiological parameters levels (low cell membrane permeability and high total chlorophyll) compared to well –watered plants. We also recorded for both composts the same grain yields in plants submitted to two water regimes, respectively 5.52t/ha and 6.72t/ha for C4 and C5 in well-watered plants and 5.65t/ha and 5.09t/ha for C4 and C5 in plants grown under low water regime. In tomato, an increased weight of fruit per plant was recorded in C3 compost plants under reduced-watering compared to those well-watered (95.93g compared to 44.29g) while in the same conditions, the compost C5 was the best for the number of fruits per plant (7.39 against 4.26). These data indicated that the three composts C3, C4 and C5 were the most efficient in this study and may be retained in adaptation programs of two crops to climate change for a sustainable development

Alors que l'épandage de déchets huileux à forte dose sur des sols non cultivés est utilisé pour éliminer les hydrocarbures, les épandages à faible dose sur les terres cultivées ont été peu envisagés. Aussi, des essais ont été conduits au laboratoire et au champ afin de suivre le devenir et les effets, dans le système sol-plante-microorganismes, d'hydrocarbures appliqués à faible dose sous la forme de déblais de forage. Ont été pris en compte la phytotoxicité, le transfert sol-plante, la biodégradation en absence et en présence de plante et l'infiltration des hydrocarbures. Les résultats des études en laboratoire montrent que les hydrocarbures perturbent la germination et la croissance des végétaux. La phytotoxicité dépend de la dose, du type de molécule et varie en fonction des espèces végétales. Aucun transfert d'hydrocarbures dans les parties aériennes du maïs n'est observé. Dans le sol, la majorité des hydrocarbures est dégradée et le résidu final de la biodégradation est constitué de molécules cycliques. En présence de plante, la dégradation est plus rapide et l'exsudation racinaire est un facteur important de stimulation de la dégradation des hydrocarbures dans la rhizosphère. Au champ, l'infiltration sélective des hydrocarbures légers et de certains métabolites dans le profil de sol et dans les eaux de drainage est observée. L’importance du phénomène dépend de la quantité et du type d'hydrocarbures et des conditions pédoclimatiques. L’épandage de déblais de forage en plein champ entraine une légère diminution du rendement des deux premières cultures. Aucun hydrocarbure pétrogénique n'est retrouvé dans les plantes. Dans ces conditions, la vitesse de disparition des hydrocarbures est proportionnelle à la dose d'épandage. Les alcanes linéaires, ramifiés et certains aromatiques sont dégradés alors que les composés cycliques persistent. L’apport de petites quantités de déblais de forage pourrait constituer une alternative au landfarming intensif des déchets huileux. Cependant, la présence de molécules mobiles et toxiques peut avoir des conséquences négatives sur l'agrosystème

Le recyclage des résidus organiques (RO) en agriculture pourrait permettre de limiter l’utilisation des ressources minérales de phosphore (P), à condition de déterminer leur efficacité pour fournir du P aux cultures. L’objectif de ce travail était donc d’étudier les mécanismes déterminant l’effet des RO apportés au sol sur la biodisponibilité du P pour la plante (phytodisponibilité). Ce travail a été basé sur cinq essais de terrain à La Réunion, fertilisés sur une décennie avec des fertilisants organiques ou minéraux, et sur des expérimentations d’incubations en conditions contrôlées et de cultures de plantes en pot. Le P inorganique (Pi) et organique (Po) disponible du sol a été déterminé par des extractions (eau, Olsen), la technique des diffusive gradients in thin films (DGT) et la dilution isotopique associée à des membranes échangeuses d’ions. La capacité de sorption en Pi des sols a été évaluée avec des courbes de sorption. Le P phytodisponible a été déterminé en mesurant le P prélevé par la plante. Dans les différents types de sol (andosol, andique cambisol, nitisol et arenosol), l’apport de RO a augmenté le Pi disponible relativement au Po, suggérant que la minéralisation du Po issu des RO n’est pas un facteur limitant la disponibilité du Pi. Les RO ont augmenté le Pi disponible principalement par l’augmentation du pH du sol et par conséquent la diminution de sa capacité de sorption de Pi. Le P phytodisponible a augmenté avec le Pi disponible du sol, mais a diminué avec l’augmentation du pH du sol. Au-delà de la dose de P, l’effet de l’apport de RO à long-terme sur la phytodisponibilité du P semble principalement contrôlé par l’évolution induite du pH du sol<br>Application of organic residues (OR) on agricultural soils could reduce the use of mineral phosphorus (P) fertilizers, but this implies to determine the efficiency of OR to meet crop requirements. We thus aimed to study mechanisms determining the effects of OR on P bioavailability to plants (phytoavailability). Our work was based on five field trials with decadal organic or mineral fertilization located in Réunion island, and on incubations and plant growth experiments under controlled conditions. Available inorganic P (Pi) and organic P (Po) was determined using extractions (water, Olsen), the diffusive gradients in thin films technique (DGT) and the isotopic dilution associated to anion exchange membranes (EAEM). Phytoavailable P was determined as the plant P uptake. Soil Pi sorption capacity was determined using sorption curves. For all soil types studied (andosol, andic cambisol, nitisol, and arenosol), RO increased mainly available Pi and had few effects on available Po, which suggests that mineralization of Po applied with RO does not limit Pi availability. Application of RO increased available Pi mainly by increasing soil pH and consequently by decreasing soil Pi sorption capacity. Phytoavailable P increased with soil available Pi, but decreased with increasing soil pH. Our work suggests that except the dose of P applied, effect of RO on P phytoavailability depends mainly on soil pH changes induced

Dans le contexte environnemental actuel il est nécessaire d’optimiser l’utilisation des ressources pour réduire les déchets et les émissions de gaz à effet de serre (GES). L’utilisation de ressources renouvelables et le recyclage sont au cœur du modèle d’économie circulaire, selon lequel le déchet est une ressource mobilisable, transformable, réutilisable et par conséquent non limitée. En agriculture, le cercle vertueux de l’économie circulaire peut être mis en place à travers le recyclage des matières organiques en tant que fertilisants et l’adoption d’une approche agroécologique qui privilégie les services écosystémiques pour lutter contre les nuisibles, protéger le sol et augmenter ses stocks de carbone, dont un des exemples est le paillage. Dans la culture de canne à sucre, la paille laissée à la surface du sol, est aussi de plus en plus convoitée par les industriels pour la production d’agrocarburant de seconde génération. L’émergence d’une telle concurrence d’usage de la biomasse et les enjeux environnementaux sous-jacents imposent d’évaluer à la fois les avantages et les inconvénients agronomiques et environnementaux du recyclage conjoint du paillis de canne à sucre et des fertilisants organiques. Les objectifs de ce travail sont donc i) de comparer l’effet des fertilisants de qualité physicochimique contrastée, sur la décomposition d’un paillis de canne à sucre, et ii) d’évaluer les potentialités d’émission de GES des mélanges paillis-fertilisant en fonction de la quantité de paille laissée et de la qualité des fertilisants apportés. La stratégie de recherche adoptée visait dans un premier temps à détecter des interactions carbone/azote lors du recyclage conjoint de la paille et des fertilisants organiques. Nous avons ainsi testé la prédictibilité des dynamiques de minéralisation du C et du N des matières organiques seules, ou en mélange (paille/fertilisant) en laboratoire, par un modèle additif simple et un modèle mécaniste de transformation du carbone et de l’azote dans le sol – CANTIS. Nos résultats ont montré que les deux modèles ont surestimé la minéralisation du C et n’ont pas prédit correctement la minéralisation du N des deux mélanges. Cette interaction antagoniste pour les mélanges a pu être corrigée par l’application d’un facteur de contact dans CANTIS, qui reflète la diminution de la biodisponibilité du C et du N, due à des hétérogénéités de distribution à une échelle fine du sol. Dans un deuxième temps, nous avons effectué des essais au champ (en condition réelles) pour suivre à la fois la décomposition de la paille de canne à sucre en mélange avec des fertilisants organiques et les émissions de GES. La quantité de paille décomposée a été proportionnelle à la quantité initiale laissée et n’a été affectée ni par la quantité de paille initiale, ni par le type de fertilisant apporté. Cette proportionnalité est transposable aux potentialités de stockage de carbone dans le sol et devrait être considérée lors de la mise en place de programmes de séquestration de carbone dans le sol ou lors de l’exportation de la paille pour une utilisation par ailleurs. Le type de fertilisant a un rôle clef sur les émissions de GES à court terme après la fertilisation. Les flux d’émissions moyens de CO2 et de N2O les plus élevés ont été obtenus en appliquant du lisier de porc, qui a une forte teneur en eau et est riche en N minéral. A l’inverse, les cinétiques des émissions de GES des fertilisants solides ont été régis par des facteurs environnementaux, dont certains pourraient être contrôlés, tels que l'apport en eau ou la quantité de fertilisant. L’utilisation de fertilisants organiques est bénéfique lorsqu’ils sont riches en N organique et pauvres en teneur en eau, comme la boue de station d’épuration sèche, mais la minéralisation de l’azote dans ce cas est progressive et nécessite l’élaboration de plans d’épandage spécifiques pour répondre aux besoins des cultures<br>In the current environmental context, it is crucial to optimize the use of resources to reduce waste and greenhouse gas (GHG) emissions. Renewable resources use and recycling lies at the heart of the circular economy model, in which a waste is a mobilizable, transformable, reusable and therefore renewable resource. In agriculture, the “virtuous circle” of circular economy can be achieved through the recycling of organic wastes as fertilizer and the adoption of an agroecological approach that favors ecosystem services for pest control, soil protection and carbon stocks increase, one of the examples of which is mulching. In sugarcane cropping systems straw left on the soil surface is also increasingly coveted by industrial sector to produce second-generation agrofuels. The emerging competition for biomass use and the underlying environmental issues make it necessary to assess both, the agronomic and the environmental advantages and disadvantages of joint recycling of sugarcane mulch and organic fertilizers. Therefore, the objectives of this work are i) to compare the effect of fertilizers of contrasting physicochemical quality, on the decomposition of a sugarcane mulch, and ii) to evaluate the potential of GHG emissions from mulch-fertilizer mixtures, according to the quantity of straw left and the quality of the fertilizers applied. The research strategy adopted in a first step aimed to detect carbon/nitrogen interactions during the combined recycling of straw and organic fertilizers. We have thus tested the predictability of the mineralization dynamics of C and N of the organic materials alone, or in mixture (straw/fertilizer) in the laboratory, by a simple additive model, and a mechanistic model of carbon and nitrogen transformation in the soil - CANTIS. Our results showed that both models overestimated the C mineralization and did not correctly predict the N mineralization of the mixtures. This antagonistic interaction for the mixtures was corrected by the application of a contact factor in CANTIS, which reflects the bioavailability decrease of C and N, due to distribution heterogeneities at a fine scale within the soil. In a second step, we conducted field trials (under real conditions) to measure both the decomposition of sugarcane straw mixed with organic fertilizers and GHG emissions. The amount of straw decomposed was proportional to the initial amount left and was affected neither by the amount of straw nor the type of fertilizer provided. This proportionality is transposable to the potential for carbon sequestration in the soil and should be considered when setting up carbon sequestration or when exporting the straw for alternative use. The type of fertilizer plays a key role in GHG emissions in the short term after fertilization. The highest average CO2 and N2O emission fluxes were obtained by applying pig slurry, which has a high water content and is rich in mineral N. Conversely, the kinetics of GHG emissions from solid fertilizers have been governed by environmental factors, some of which could be controlled, such as water intake or fertilizer quantity application. The use of organic fertilizers is beneficial when they are rich in organic N and poor in water content, such as dry sewage sludge, but the mineralization of nitrogen in this case is gradual and requires elaboration of a specific application strategies to meet crop needs. A better integration of the interactions between the different N and C sources should be considered, in order to develop modeling as a precise tool for the management of an agroecosystem

Le recyclage des résidus organiques sur les sols cultivés d'un territoire pourrait-il rendre possible la substitution au moins partielle des engrais azotés dans la conduite des cultures ? Cette question a été traitée dans le cas de la conduite des grandes cultures dans une zone périurbaine caractérisée par une forte diversité de résidus organiques. Le territoire étudié est la "Plaine de Versailles et le Plateau des Alluets" (PVPA), situé en Ile de France, à l'ouest de Versailles. Il représente 178km2 dont 9900ha cultivés par 82 agriculteurs dont 60 en grande culture. Il y a peu d'élevage dans la région d'étude et les sols les plus fréquents sont les luvisols et cambisols. Dans ce territoire on a mis au point une démarche d'analyse des substitutions possibles des fertilisants chimiques par des PRO (produits résiduaires organiques) qui comprend plusieurs étapes. Tout d'abord un inventaire de tous les PRO disponibles ou potentiellement disponibles sur le territoire a été réalisé et tous les PRO ont été échantillonnés et caractérisés sur un plan physicochimique : en particulier, la disponibilité du N a été évaluée via la minéralisation potentielle de l'azote organique dans des conditions contrôlées au laboratoire (norme française XPU 44-163). Les résidus organiques du territoire ont été classés en (i) PRO « amendants » (26320 tonnes de matière sèche et 442 tonnes de Ntot) caractérisés par une matière organique stabilisée, ayant un potentiel important d'entretien et d'augmentation des teneurs en matière organique des sols et (ii) les PRO « fertilisants » ayant une forte disponibilité de N (5686 tonnes de matières sèches et 361 tonnes de Ntot). Parmi les PRO recensés, les boues de stations d'épuration (séchées et chaulées), un produit commercial correspondant à un lisier de porc en provenance de Bretagne et les fientes de volailles sont les PRO ayant les valeurs fertilisantes les plus intéressantes. Des PRO à forte valeur amendante ont aussi été recensés, dont des fumiers de chevaux compostés ou non et des composts de déchets verts.[...] Suite et fin du résumé dans la thèse<br>Did the recyling of organic residues of a territory on cultivated soils could make possible, at least, partial substitution of nitrogen fertilizers in crop management? This issue was treated in the case of cereal crops in a suburban area characterized by a high diversity of organic residues. The study area is the “Plaine de Versailles and the Plateau Alluets”, located in Ile de France, west of Versailles. The total surface is about 178km2 including 9900ha cultivated by 82 farmers from which 60 cultivate cereals. The animal breeding is scarce in the study area and the most common soils are Cambisols and Luvisols. We tried to develop an approach for analyzing possible substitutions of chemical fertilizers by OWP (organic waste products) use. This approach involves several steps. First an inventory of the entire OWP available or potentially available in the territory has been achieved and all OWP were sampled and characterized: in particular, the availability of N was evaluated using the potential mineralization of the organic nitrogen under controlled conditions in the laboratory (French standard XPU 44-163). Organic residues territory were classified into (i) "organic amendments" (26320 tons of dry matter and 442 tons of total N) characterized by a stabilized organic matter, with significant potential maintenance and increasing levels of soil organic matter and (ii) "organic fertilizers" with a high availability of N (5686 tons of dry matter and 361 tons of total N) . Among the identified OWP, sludge from sewage treatment (dried and limed), and a commercial product corresponding to dried pig slurry from Britain and poultry manure are OWP with the most interesting fertilizing values. Organic amendments with high stabilized organic matter value were also identified, including composted or not horse manure, and green waste compost. Last and final summary in the thesis

Les fertilisants phosphatés sont issus de sources de phosphate minéral (RP) non renouvelables. Dans le futur, il a été mis en évidence une raréfaction de ces sources due à de forts besoins d’augmentation des rendements visant à l’alimentation de la population mondiale grandissante. Des alternatives avec l’utilisation de sources de phosphore (P) inorganique sont encouragées pour promouvoir la durabilité des systèmes agricoles. Cette thèse a été réalisée afin d’estimer l’impact de l’application de fumier de volaille (PM), seul ou combiné avec du PM, sur la qualité du sol, la séquestration du carbone (C), la disponibilité du P et la production de ray-grass. Des échantillonnages sur quatre fermes amendées sur le long terme avec du PM composté ont été effectués et une expérience en laboratoire à l’aide de marquage au 13C utilisant du compost de PM, du RP et une combinaison des deux (PMRP) sur la croissance de ray-grass sur deux types de sol a été réalisée. Ce travail de recherche a montré que les applications sur le long terme de composts de PM au champ augmentent significativement la teneur en C organique du sol. En favorisant les particules de grandes tailles via des applications de PM, on augmente la teneur en C organique du sol et le P disponible. Par ailleurs, l’expérience de laboratoire permet de montrer que la combinaison de PM et de RP a un effet positif sur la disponibilité du P dans les deux types de sol, alors que concernant les paramètres liés aux plantes, les effets synergétiques et antagonistes étaient, eux, dépendants du type de sol. Cette étude indique clairement que le compost de PM et sa combinaison avec le RP appliqué dans deux types de sols augmente la teneur en C organique du sol ainsi que le C organique labile. D’avantage d’expérimentations de terrain sont nécessaires pour rendre compte de manière réaliste et efficace de l’effet du PM seul et combiné avec des RP pour déterminer à long terme la stabilisation du C et la disponibilité du P, incluant les paramètres de productivité et de qualité des cultures<br>Phosphate fertilizers are manufactured from the non-renewable phosphate rock (RP) sources. In the future, it has been prospected a scarcity of this sources due to its high demand to enhance crops yields for feeding the growing world population. Alternatives in the use of inorganic phosphorus (P) sources are encouraged to promote the sustainability in agricultural systems. This thesis project was performed to assess the impact of poultry manure (PM) application, alone or combined with RP, on soil quality, carbon (C) sequestration, P availability and ryegrass production. We sampled four different farms amended with long-term PM compost and, also, we performed a 13C labelled laboratory experiment using PM compost, RP, and their combination (PMRP) on ryegrass plants grown on two soil types. Our research showed that soils receiving long-term PM compost increased significantly SOC content. Promoting larger particle size by PM led to an increase on SOC and available P. On the other hand, from the laboratory experiment we reported that the combined use of PM and RP, showed a positive effect for soil available P in both soils, while for plant parameters, synergistic and antagonistic effects were soil type dependent. Our study clearly indicated that both PM compost and its mixture with RP applied in two different soil types increased total SOC and labile organic C. Moreover, the greatest contribution to stored SOC were observed as PM compost-derived C. Further field experiments are needed to account realistic and effective effect of PM alone and its mixture with RP to assess long-term soil C stabilization and P availability, including plant productive and quality parameters

La digestion anaérobie est un mode de traitement biologique des déchets organiques qui se développe fortement en France. En plus de produire de l‟énergie, le digestat issu du procédé a des caractéristiques qui devraient lui conférer un potentiel agronomique intéressant. L‟objectif de ce travail était d‟étudier l‟effet d‟apport au sol de digestats de méthanisation sur les cycles biogéochimiques du C et du N, en particulier leur potentiel de stockage de C dans les sols et la disponibilité potentielle du N pour les plantes, ainsi que sur les émissions de N2O associées à leur apport. L‟accent a été mis sur la variation de ces effets avec le type de déchets entrants en digestion et les post-traitements subis après la digestion. Ces travaux ont reposé sur des expérimentations en laboratoire, un essai de courte durée au champ et la modélisation.Cinq types de digestat ont été utilisés, trois d‟origine agricole et deux issus du traitement de déchets urbains issus ou non de collecte sélective. Quatre digestats bruts sont issus de méthanisation par voie humide et subissent une séparation de phase produisant deux digestats : liquide et solide. Le dernier digestat est issu de méthanisation par voie sèche. Les deux digestats solides d‟origine urbaine subissent ensuite un compostage. Par ailleurs le séchage et l‟osmose inverse ont été testés sur 2 des filières agricoles.Les digestats d‟origine agricole ont les pouvoirs fertilisant et amendant les plus importants. Le post-traitement par séparation de phase permet de distinguer un produit solide destiné à entretenir les stocks de C du sol qui peut être amélioré encore par le compostage et un produit liquide qui a un pouvoir fertilisant plus important. Les digestats bruts, solides et liquides sont tous caractérisés par une fraction résiduelle de C facilement biodégradable variant de 23 à 91% de leur carbone, associée au C de la fraction extractible à l‟eau chaude des digestats. La stabilité du C des digestats augmente dans l‟ordre liquide18%, solides et compostés ont un caractère amendant intéressant. Les digestats de méthanisation ont un fort pouvoir fertilisant azoté, essentiellement lié à la fraction de N ammoniacal présente initialement dans les digestats. Les C/N organiques relativement élevés génèrent des tendances à l‟organisation du N associées à la dégradation de la MO résiduelle des digestats.Un jeu de paramètres homogènes a pu être déterminé pour simuler avec le modèle CANTIS les cinétiques de minéralisation de C et de N après apport des digestats. Ce jeu de paramètres homogènes permet au modèle CANTIS de valider les relations entre le maintien du stock de C, la valeur fertilisante des digestats et leurs propriétés biochimiques.Les digestats bruts sont ceux pour lesquels les émissions de N2O après apport sont les plus fortes. Les post-traitements par séparation de phase et compostage diminuent ces émissions, les post-traitements par séchage ou osmose inverse les accentuent montrant la difficulté à associer intérêt agronomique maximal et absence d‟impacts environnementaux.Au champ, une forte perte d‟azote minéral est constatée après apport des digestats, sans doute liée à la volatilisation de l‟azote ammoniacal. Les digestats non compostés présentent des coefficients équivalent engrais compris entre 0.37 et 0.52 sans qu‟on ait pu mettre en évidence d‟effet de l‟origine des déchets traités et de la séparation de phase. En revanche le compostage diminue de plus de 80% l‟équivalence à l‟engrais azoté<br>Anaerobic digestion is a biological treatment of organic wastes which is strongly developing in France. In addition to producing energy, anaerobic digestion produces a digestate that has interesting agronomic potential. The objective of this work was thus to study the effect of applying digestates to a soil on the biogeochemical cycles of C and N, particularly the C storage potential in soil and the availability of N for plants, as well as the N2O emissions. The variation of these effects with the type of digested inputs and with the post-treatments after digestion was also studied. These studies were based on laboratory experiments, a short-term field experiment and modeling.Five types of digestates were used: three of agricultural origin and two from urban wastes coming from separate collection or not. Four raw digestates were produced by wet anaerobic digestion and underwent phase separation producing thus two digestates: liquid and solid. The other digestate was produced by dry anaerobic digestion. The solid digestates from urban origin underwent composting also while the two digestates of agricultural origin underwent reverse osmosis and drying.The digestates produced from agricultural wastes have the higher fertilizer and amending potentials. The phase separation produced a solid product which can mostly be used to maintain soil C stocks and which can be further improved by composting and a liquid product that has a greater fertilizing potential. All digestates raw, solid and liquid are characterized by a residual fraction of readily biodegradable C ranging from 23 to 91% of their organic C and related to the C content of the hot water extractable fraction. The biological stability of the digestates increases in this order: liquid 18%, the solid and the composted digestates have an interesting amending potential. The anaerobic digestates have also a high nitrogen fertilizer value, mainly related to the fraction of ammonia N initially present in the digestate; nevertheless, the high organic C/N ratios generate relatively high nitrogen organization associated with the degradation ofdigestate organic matter.A unique set of parameters was determined from the previous experimentations to simulate the C and N mineralization kinetics, after applying digestates to the soil, using the CANTIS model. This set of parameters was used to evaluate the relationship between the soil C stock and the fertilizer value of digestate and their biochemical properties.N2O emissions are higher from the raw digestates; but post-treatment by phase separation and composting reduce these emissions, while reverse osmosis and drying increase them showing thus the difficulty in associating agronomic interest and lack of environmental impacts at the same time.In the field, a high loss of mineral nitrogen is found after application of digestate, probably because of the volatilization of ammonia nitrogen. The non-composted digestates have fertilizer equivalence between 0.37 and 0.52; the origin of the digestate and phase separation didn‟t have effect on this parameter. On the other side, composting decreases by more than 80% the equivalence to nitrogen fertilizer

Les activités humaines produisent des eaux usées dont le traitement génère des boues d’épuration urbaines. Ces boues font l’objet de recherches visant à les transformer en produits à forte valeur ajoutée. Elles pourraient ainsi passer d’un statut de déchet fatal au statut de coproduit attendu à l’issue de l’épuration des eaux. Ce changement de paradigme a des conséquences sur l’évaluation environnementale par Analyse du Cycle de Vie (ACV) des produits « boue-sourcés ». La boue devient un coproduit attendu de la station de traitement des eaux et la charge environnementale liée à leur production doit pouvoir être répartie entre coproduits au moyen d’un facteur d’allocation. Cette thèse propose une construction mathématique de ce facteur d’allocation en combinant des paramètres « procédés » et « produits », intégrant de facto les relations causales entre conduite du procédé et obtention des produits, reflétant la réalité technologique du procédé. La résultante se présente sous la forme d’une matrice dont chaque élément associe, pour chaque donnée d’inventaire, un facteur d’allocation à chacun des coproduits générés. Appliquée à la production de fertilisants phosphatés boue-sourcés, l’ACV réalisée a permis de mettre en lumière la contribution majeure de l’étape de production par rapport aux étapes de traitement et valorisation de la boue. Cette méthodologie de construction d’un facteur d’allocation permet toutefois d’attribuer une charge environnementale à chacun des coproduits d’un système de production indivisible et peut également être utilisée de manière pertinente lors de l’évaluation environnementale des procédés de séparation de nature thermique, chimique ou physique<br>Human activities produce wastewater that generates sludge, a waste recycled on agricultural soils or for energy recovery. Extensive research is currently undergone on sludge to develop processes that can convert it into products with high-added value. In this context, sludge could move from a fatal waste status to the status of an expected co-product of wastewater treatment. This paradigm shift has implications for the assessment of environmental impacts of "sludge-based" materials with Life Cycle Assessment. Indeed, sludge becomes an expected co-product from the wastewater treatment plant and the environmental burden of their production must be distributed among co-products by means of an allocation factor. This thesis aims at defining a mathematical construction of this allocation factor by combining process- and product-related parameters, integrating de facto the causal relationships between process operations and products generation and the technological reality of the process. The result is a matrix of which each element associates, for each inventory data, an allocation factor to each of the generated co-products. Applied to the production of sludge-based phosphate fertilizers, LCA highlights the major contribution of the production stage compared to the stages of treatment and recovery of the sludge. Nevertheless, the method developed within this thesis to allocate an environmental load to each co-products of an indivisible production system paves the way for a more coherent environmental assessment of waste-based products. This methodology can also be used effectively in the environmental assessment of thermal, chemical or physical separation processes

L’objectif de la présente étude est de développer un système agroforestier dans lequel l'arbre fixateur de N2 est utilisé, via les émondes, comme alternative à l'engrais pour la fertilisation du maïs. La démarche scientifique met en œuvre la méthodologie azote-15 et comprend trois phases: (ii) une phase de diagnostic en milieu réel de la fixation de N2 (ii) une phase de caractérisation, en milieux contrôlé, des émondes et de quantification de leur contribution à la nutrition azotée du maïs (iii) une phase de quantification, en milieu réel, des contributions du sol, des émondes et de l'engrais à l'alimentation azotée du maïs. Nous mettons en évidence un seuil de pluviométrie au-dessous duquel la fixation réelle de N2 (FRN) est faible, et montrons que l'inoculation de bradyrhizobium permettrait de lever cette contrainte. Deux caractéristiques des émondes: l'une de capacité (N biodegradable) et l'autre de cinétique (demi-vie) sont mesurées au laboratoire et validées au champ ; elles permettent de déboucher sur un modèle de prévision de l'offre en N. Par la suite, nous développons un modèle d'optimisation des dates de semis du maïs et d'émondage de l'arbre qui permet d'ajuster l'offre à la demande. Les contributions de l'engrais, du sol et des émondes à la nutrition azotée de la céréale sont déterminées. Parmi celles-ci, la contribution de la FRN, via les émondes, rend compte du rôle de la FRN dans la durabilité du système agroforestier. L’indice de surface équivalente (ISE) de la culture en couloir est 0,90 et 1,60, respectivement, dans le cas d'une culture pure de mais avec engrais et dans celui de la culture pure de maïs sans engrais. Le système agroforestier proposé est performant et exige peu d'intrants couteux. Dans la pratique, il reste à franchir une étape essentielle: la mise en œuvre de ce système en fonction de la diversité des exploitations et des contraintes socio-économique