Academic literature on the topic 'Phosphore en agriculture – Aspect de l'environnement'

Le phosphore en agriculture constitue à la fois une ressource limitée et une source potentielle de pollution lorsqu'il est utilisé en excès comme fertilisant. Les systèmes d'élevages jouent un rôle particulièrement important dans les flux de phosphore, les déjections animales contribuant à l'échelle nationale à près de la moitié des apports sur les sols, avec une forte variabilité selon les régions. Les produits animaux contribuent aussi largement à la couverture des besoins pour l'alimentation humaine en apportant près de 60 % du phosphore total de la ration moyenne des Français. L'efficacité de rétention du phosphore par les animaux est très variable selon les espèces. La plus élevée est obtenue chez le poulet standard, suivi du porc, du poulet label rouge et de la vache laitière, les poules pondeuses et les vaches allaitantes présentant des efficacités plus faibles. Toutefois, à l'échelle du système de production, les pressions en phosphore organique sont plus faibles pour les élevages de ruminants qui disposent de plus de surface d'épandage. Ces dernières années l'amélioration des connaissances des besoins et de l'utilisation digestive du phosphore ont permis de réduire fortement les apports en phosphore et les rejets, avec pour les animaux monogastriques l'effet additionnel de l'utilisation de phytases. Les pertes de phosphore vers l'environnement étant limitées, comparativement aux pertes d'azote, il est théoriquement possible d'atteindre des valeurs très élevées d'efficacité d'utilisation du phosphore dans les systèmes agricoles, mais ceci nécessite un parfait recyclage du phosphore des déjections animales et de celui des coproduits animaux.

Les apports de phosphore (P) au sol proviennent des résidus végétaux et des engrais organiques et minéraux utilisés en agriculture. Les pertes de P par ruissellement et lessivage vers les eaux de surface peuvent entraîner l’eutrophisation des plans d’eau. La concentration de P total dans certaines rivières du Québec est de deux à six fois plus élevée que le seuil d’eutrophisation fixé à 0,030 mg P total par litre. Il est donc important de comprendre le processus de transformation du P dans les sols et l’implication de chacune des fractions dans l’équilibre biogéochimique afin de les relier au risque environnemental. Les fractions de P labile fournissent le P disponible pour la croissance des plantes mais contribuent au risque environnemental, d’où l’importance de dresser le patron de distribution de ces fractions. Cependant, il n’y a pas de valeur critique pour ces fractions pour les sols de texture grossière voués à la culture de la pomme de terre et de canneberges. L’objectif principal de ce projet est de déterminer les valeurs critiques d’accumulation des fractions labiles du P dans les sols minéraux de texture grossière. Pour ce faire, quarante sols ont été sélectionnés dans les classes texturales grossières, soit les sables, les sables loameux et les loam sableux. Les échantillons ont été caractérisés par les analyses suivantes : Mehlich-3, pyrophosphate de sodium, oxalate acide d’ammonium et Sissingh. . Les valeurs de (P/Al)M3 varient entre 0,8 et 28,4 %, celles de DSPox varient entre 5,1 et 35,7 % et les valeurs de P à l’eau varient entre 0,0 et 11,6 mg L-1. Des relations significatives ont été obtenues entre le Peau et le (P/Al)M3 (R2 = 0,79; P< 0,001) et entre le (P/Al)M3 et le DSPox (r2 = 0,88; P< 0,001). Le fractionnement a été effectué selon la méthode de Hedley et al. (1982a), soit les fractions extraites à la résine, au NaHCO3 et au NaOH. La répartition du P dans chaque sol fut reliée au risque environnemental ((P/Al)M3, P à l’eau et DSPox). Les données ont été traitées par analyse compositionnelle des fractions labiles de P et complétées par la méthode de la distance simplicielle dont les valeurs ont été reliées au risque environnemental. Les valeurs critiques obtenues varient de 14,9 % à 16,0% (r2 = 0,39; P< 0,01 à 0,71; P< 0,001) selon le modèle utilisé. Cette relation montre que le seuil environnemental (P/Al)M3 de 0,15 établi antérieurement sépare une tendance linéaire d’un plateau dans le patron de distribution des formes labiles de P dans les sols à l’étude.

Malgré l’imposition de diverses normes environnementales strictes au Québec, la pollution agricole, et plus spécifiquement la qualité de l’eau, demeurent problématiques dans la région de Chaudière-Appalaches. Cette région est intensive en productions animale et végétale ce qui entraîne des surplus de phosphore, d’azote et de sédiments. L’objectif que nous poursuivons à travers cette étude est d’évaluer l’efficience technique et l'efficience environnementale des producteurs agricoles du bassin de la rivière Chaudière localisé au Sud de la ville de Québec. De plus, nous évaluons le degré de corrélation existant entre les deux mesures d’efficience. Nous analysons les liens entre les mesures d’efficience et les caractéristiques des fermes et des opérateurs. Nous adoptons une approche stochastique paramétrique appliquée aux fonctions de distance pour analyser les efficiences techniques et environnementales des exploitations agricoles. Les données utilisées ont été collectées en 2005 et portent sur 210 fermes agricoles. Les résultats obtenus montrent qu’il existe une forte corrélation entre les deux efficiences. De plus, comme le montrent d’autres études, la performance environnementale entraîne des coûts additionnels au niveau des exploitations agricoles.

Même si la réduction des apports de nutriments dans les écosystèmes aquatiques est généralement envisagée avec des approches « effects-based », ce n’est pas le cadre qui a été suivi dans cette thèse. En effet, dans une démarche de développement durable, il semble plus pertinent, de définir des mesures de contrôle de la pollution agissant sur les relations de cause à effet. Selon cette logique, la méthodologie proposée par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) pour protéger les écosystèmes aquatiques présente plusieurs faiblesses. Par le fait qu’elle réfère à certains principes de l’économie standard de l’environnement, l’analyse économique de la DCE pose plusieurs problèmes pour agir sur la causalité de la pollution. Néanmoins, la méthodologie proposée par la DCE est pertinente par le fait qu’elle recommande l’utilisation combinée de mesures techniques et d’instruments pour diminuer les dommages environnementaux. Conformément à cette disposition, l’effet de mesures techniques et d’instruments sur le secteur agricole et sur la chaine alimentaire l’englobant a été évalué puisque cette dernière est responsable de la majorité des émissions diffuses et ponctuelles d’azote et de phosphore dans les eaux de surface. La définition de mesures techniques en fonction de l’efficience de l’utilisation des nutriments (Nutrient Use Efficiency, NUE) dans la production agricole a été complétée par l’étude des instruments économiques utilisés dans la Politique Agricole Commune (PAC) pour développer une agriculture multifonctionnelle. Si la thèse concerne de manière générale l’eutrophisation des écosystèmes aquatiques, elle se penche plus particulièrement sur les pressions au sein du bassin de l’Escaut et sur leurs impacts jusqu’à la zone côtière de la mer du Nord. Des mesures techniques agissant sur les causes des émissions diffuses du secteur agricole et sur les émissions ponctuelles des stations d’épuration ont été proposées pour ce bassin. Ces mesures techniques ont été caractérisées prioritairement par leur efficacité environnementale (grâce aux modèles Sénèque-Riverstrahler et MIRO) et en fonction de leurs coûts directs. <p><p>/<p><p>Although reducing the load of nutrients in aquatic ecosystems is usually looked at through "effects-based" approaches, this is not the context which this paper has chosen to follow. In fact, keeping in line with sustainable development, it seems more relevant to define measures to control pollution which act on cause and effect relations. According to this way of thinking, the methodology proposed by the Water Framework Directive (WFD) to protect aquatic ecosystems presents a number of weaknesses. By the fact that it refers to certain standard economic principles for the environment, the WFD’s economic analysis poses several problems towards acting on the cause of the pollution. Nevertheless, the methodology proposed by the WFD is relevant, as it recommends the combined use of technical measures and of instruments to reduce environmental damage. In accordance with this disposition, an assessment has been made of the effect of technical measures and instruments on the agricultural sector and on the food chain encompassing it, since the food chain is responsible for the majority of diffuse and point emissions of nitrogen and phosphorus in surface waters. The definition of technical measures in terms of efficient use of nutrients (Nutrient Use Efficiency, NUE) in agricultural production has been complemented by a study of economic instruments used in the Common Agricultural Politicy (CAP) to develop a multifunctional type of agriculture. Although the paper deals with the eutrophication of aquatic ecosystems in a general way, it concentrates particularly on the increasing pressures in the Scheldt basin and on their impacts as far as the North Sea coastal zone. Technical measures acting on the causes of diffuse emissions in the agricultural sector and on point emissions in the water treatment plants have been proposed for this basin. These technical measures have been categorised in order of priority according to their environmental effectiveness (thanks to the Sénèque-Riverstrahler et MIRO models) and depending on their direct costs.<br>Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique<br>info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les cyanobactéries ou algues bleues vertes, responsables de l'eutrophisation des cours d'eau, demeurent problématiques dans les zones d’élevage intensif au Québec. Une des causes principales de leur développement est le lessivage et le ruissellement du phosphore (P) épandu, phénomène dont l'incidence est proportionnelle au pourcentage de P sous forme soluble dans les effluents. La limitation des rejets de P sous cette forme représente un enjeu majeur en termes de durabilité des systèmes d’élevage au Québec. Ceci est d’autant plus important considérant que d’importantes marges de sécurité sont toujours appliquées par l’utilisation d’ingrédients riches en P (ex. phosphate, phytase, drêches) au Québec. Le but de ce travail de maîtrise était d’évaluer la possibilité d’introduire des sels métalliques encapsulés dans l’alimentation des poulets pour insolubiliser le P non absorbé par l’animal et ainsi réduire le P soluble excrété et les problèmes environnementaux associés sans compromettre leurs performances. Une première expérience a permis d’évaluer l'impact de l'ajout de sulfate de fer (Fe) et d'aluminium (Al) micro-encapsulés dans l'alimentation des poulets de chair sur l'excrétion de P soluble et la rétention de P et de calcium (Ca). Il a ainsi été montré que l’ajout du Fe et d’Al encapsulés peut réduire l’excrétion de P soluble dans les fientes des poulets sans modifier les performances de croissance et la rétention des nutriments (P, Ca et Fe). Ceci dû principalement à la formation de complexes Fe/Al et PO4 3- insolubles après que le P ait traversé les principaux sites d'absorption. Dans une seconde expérience, le sulfate de Fe a été préféré à l’Al compte tenu du fait qu’il est déjà permis par l’Agence Canadienne d’Inspection des Aliments (ACIA). Cette expérience visait à évaluer la nécessité ou non de l’encapsulation en comparant la digestibilité des minéraux, la minéralisation osseuse, l’accumulation dans les tissus et la proportion de P soluble dans les litières à la fin de l’élevage. Les résultats ont révélé que l’ajout de sulfate de Fe encapsulé ou non dans le régime des poulets réduit les performances de croissance et le contenu minéral osseux, et ne permet pas d’insolubiliser le P dans la litière. Ceci dû en partie à l’action défavorable des concentrations élevées de Fe sur la minéralisation osseuse et le remodelage osseux, induisant une augmentation de l’excretion urinaire de P chez les oiseaux. Un résultat inattendu est que l’ajout de Fe est efficace pour améliorer la digestibilité du P total et du Ca chez les oiseaux par une hydrolyse accrue du P phytique. Ce travail de maitrise représentait une première étape permettant d’évaluer le potentiel de l’encapsulation pour relaguer les ingrédients actifs en aval des sites d’absorption et de mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent le devenir du P dans le tube digestif. Les connaissances générées dans ce travail de maitrise sont des pistes qui guideront les futures études vers le choix d’autres ingrédients actifs (sels de Ca, par exemple) plus prometteurs et plus stable aux conditions particulières qui règnent dans la portion distale tube digestif et dans la litière des volailles en élevage commercial. Mots clés : Phosphore soluble, Fe, Aluminium, poulet, micro-encapsulation<br>Cyanobacteria or blue-green algae, responsible for eutrophication in watercourses, remain problematic in intensive farming areas in Quebec. One of the main causes of their development is leaching and runoff of phosphorus (P) applied, a phenomenon whose incidence is proportional to the percentage of P in soluble form in the excreta. The limitation of P releases of this form represents a major challenge in terms of the sustainability of livestock systems in Quebec. This is even more important considering the large safety margin regarding the use of ingredients rich in P (e.g. phosphate, phytase, DDGS) at Quebec. The aim of this study was to evaluate the possibility to introduce encapsulated ingredients into the broiler diet to insolubilize the non-absorbed P in the intestine and thereby reduce the water-soluble P (WSP) excretion and related environmental problems, without compromising their performances. A first experiment evaluated the impact of the addition of iron (Fe) and aluminium (Al) sulfate encapsulated in broiler diets on water-soluble P (WSP) excretion and phosphorus (P) and calcium (Ca) retention. It has been shown that the addition of Fe and Al encapsulated decreased WSP excretion as expected and this, without modifying growth performances and P retention indicating that P is insolubilized after the main absorption sites. This is probably due to the formation of insoluble Fe / Al and PO4 3- complexes after the P has passed through the main absorption sites. In a second experiment, Fe sulphate was preferred to Al given that it is already allowed by the Canadian Food Inspection Agency (CFIA). The aim of this experiment was to evaluate whether it is necessary to encapsulate iron sulfate (Fe) in broilers diet to reduce WSP excreted in broiler litter. In addition to WSP, the apparent jejunal and ileal digestibility of minerals (Ca, Fe and P) and Fe accumulation in kidneys and liver as well as bone mineralization were also studied. The results revealed that addition of iron sulfate encapsulated or not in the diet of chickens reduces growth performance and does not insolubilize the P in the litter. This is partly due to the adverse effect of high Fe concentration on bone mineralization and bone remodeling, inducing an increase in urinary excretion of P, a form mainly soluble. An unexpected result is that the addition of Fe is effective to improve the digestibility of total P and Ca by an increase of hydrolysis of phytic P. This work was a first step to evaluate the potential of the encapsulation to target the active ingredients downstream of the absorption sites and better understand the mechanisms that govern the fate of P in the gastro-intestinal tract. The knowledge generated in these studies will guide future studies towards the choice of other active ingredients (calcium salts, for example) more promising and more stable to the particular conditions that prevailing in commercial poultry litter. Key Words: Water soluble phosphorus, broiler, iron sulfate, alum, micro-encapsulation.

Cette thèse étudie les conséquences de l'ouverture économique internationale sur la qualité de l’environnement et l’impact des préoccupations environnementales croissantes sur la stabilité des marchés agricoles. Le premier essai étudie l'impact de l'ouverture au niveau agrégé. L'hypothèse de havre de pollution (HHP) est supportée pour les principaux gaz à effet de serre et pour la demande biologique de l’eau en oxygène, mais pas pour les polluants locaux, pour lesquels l'hypothèse de ‘pollution halo’ ne peut pas être rejetée. On montre que la délocalisation des multinationales augmente le niveau de pollution de l’eau des pays en développement (PED) et réduit l’émission des polluants locaux des PED et des pays développés. La ratification des accords environnementaux réduit plus les émissions des pays développés que celles des PED et l'ouverture commerciale réduit l’émission de la plupart des polluants. Le deuxième essai étudie l'impact de l'ouverture au niveau régional. L’HHP est supportée pour le CO2 en Afrique, en Amérique du Sud, au MENA, et aux pays de l'Ex URSS et l’Europe de l'Est. L'hypothèse de ‘pollution halo’ ne peut être rejetée pour l'Asie. L’HHP est également confirmée pour les émissions de SO2 en Amérique du Sud tandis que celle de ‘pollution halo’ est confirmée pour les émissions de SO2 en Afrique. Nous montrons que l'investissement local contribue de manière significative à l'augmentation des émissions de CO2 et SO2 dans la plupart des régions, alors que l'ouverture commerciale n'a d'effet que dans deux régions. Le troisième essai identifie trois changements structurels dans la relation entre le prix du maïs et celui du pétrole. On montre que la relation entre le prix du maïs et celui du pétrole a tendance à être plus forte lors des périodes de haute volatilité de prix du pétrole et lorsque les politiques agricoles créent moins de distorsions. Le développement spectaculaire de l’industrie de l’éthanol a renforcé la relation entre le prix du maïs et celui du pétrole qui sont cointégrés seulement durant le quatrième régime. Les fonctions de réaction aux impulsions confirment que les prix du maïs répondent systématiquement aux chocs des prix du pétrole, mais l'inverse n'est pas vrai.<br>This thesis focusses on the consequences of international economic (investment and trade) openness on the environment and on the potential impacts of growing environmental concerns on the stability of agricultural markets (corn prices in the international market). The first essay studies the impact of trade and investment openness on the environment at the aggregate level. We find that the pollution haven hypothesis is supported for major greenhouse gases (CO2, HFC, PFC and SF6) and biochemical oxygen demand (BOD), but not for local pollutants (NO2 and SO2), for which the pollution halo hypothesis could not be rejected. We show that the relocation of multinational corporations has harmful environmental effects in developing countries, while foreign direct investment reduces local pollutants emission in both developed and developing countries. Ratification of environmental agreements is found to have a stronger mitigating impact in developed countries than in developing ones and trade openness has a significantly negative impact on the emission of most pollutants. The second essay studies the impact of openness on the environment at the regional level. We find support for the pollution haven hypothesis for CO2 emissions in Africa, the Middle East and North Africa, the former United Socialist Soviet Republic and Eastern Europe, and South America, but not in Asia, for which the pollution halo hypothesis could not be rejected. The pollution haven hypothesis is also supported for SO2 emissions in South America while the pollution halo holds for SO2 emissions in Africa. We show that local investment is contributing significantly to both CO2 and SO2 emissions increase in most regions while trade openness matters only in two regions. The third essay identifies three structural breaks in the relationship between corn and oil prices. We show that the relationship between corn and oil prices tends to be stronger when oil prices are highly volatile and when agricultural policies create less distortion. The ethanol boom strengthened the relation between corn and oil prices which are cointegrated only in the fourth regime. Impulse response functions confirm that corn prices systematically respond to oil price shocks, but the converse is not observed.

Les hormones et les antibiotiques administrés aux animaux d’élevage peuvent contaminer les terres agricoles et parfois les plantes lors de l’épandage du fumier. Pour déterminer les concentrations d’antibiotiques dans les fumiers de ferme, il est important d’élaborer une méthode d’extraction et de détection fiable, rapide et peu coûteuse. Dans la présente étude, des méthodes d’extraction liquide et les ultrasons ont été employés pour extraire l’oxytétracycline (OTC), la chlortétracycline (CTC) et la tylosine (TYL) dans quelques fumiers de ferme enrichis en OTC, CTC et TYL. Plusieurs paramètres ont été analysés pour optimiser les méthodes d’extraction d’antibiotiques développées par Blackwell et al. (2004b) : la longueur d’onde de détection, la dégradation des antibiotiques dans le méthanol, le type de fumiers, le temps de contact entre l’antibiotique et le fumier, la concentration en solutés, le volume de la solution extractive, la température d’extraction et le type de méthode SPE (Solid phase extraction). La détection a été effectuée par LC-UV. Après un ajout de 20 ppm d’antibiotiques, les taux d’extraction de l’OTC, de la CTC et de la TYL étaient respectivement de 79,4 ± 0,4 %, 58,9 ± 1,3 %, 40,7 ± 1,5 % pour le fumier de porc frais et de 72,2 ± 10,8 %, 40,2 ± 3,7 % et 49,6 ± 4,2 % pour le fumier de bovin de boucherie frais. Quant au fumier lyophilisé, les taux d’extraction étaient de 81,7 ± 32,3 % et de 55,7 ± 4,7 % pour l’OTC et la CTC respectivement. D’autres techniques ont été testées à savoir l’ELISA, le LC-MS et le FT-NIR. L’utilisation de l’ELISA pour la détection de CTC et de TYL est possible, mais la variabilité entre les répétitions est élevée. Des enrichissements allant de 1,4 à 75 ppm en CTC dans des fumiers préalablement lyophilisés et broyés à 1mm ont été analysés par FT-NIR (Fourier transform near-infrared). Des régions spécifiques ont été sélectionnées et le modèle de régression PLS (Partial least square) a permis la prédiction des données (validation). Selon les lignes directrices interprétant des indices de précision (r2, RPD, RER), le FT-NIR peut être utilisable pour la plupart des applications, car sa classification est acceptable et son filtrage non précis.

L'augmentation de la fréquence des pathologies allergiques est un problème de santé publique. Les études portant sur les enfants étant issus de l'environnement fermier ont démontré des prévalences faibles de maladies allergiques, cependant les facteurs protecteurs environnementaux n'ont pas tous été identifiés. Nous présentons les résultats microbiologiques et palynologiques du bioaérosol en milieu agricole (composition et variation), et principalement ceux de l'étude PASTUREmicrobio rassemblant des fermes et des logements (fermiers et ruraux) de la cohorte de naissance européenne PASTURE. La contamination en hiver des étables est de l'ordre de 10 exposant 4 UFC/m3 pour les bactéries cultivables, de [10 exposant 4 - 10 exposant 5] grains/m3 de pollens de graminées, de [10 exposant 4 - 10 exposant 5] UFC/m3 pour les actinomycètes et de [10 exposant 5 - 10 exposant 6] spores-UFC/m3 pour les spores et les micro-organismes fongiques. Les facteurs significativement associés à cette contamination sont la saison et la distribution d'alimentation au bétail. La fréquentation de l'étable expose à de fortes concentrations polliniques après distribution de foins, dépassant les valeurs mesurées à l'extérieur en saison estivale. La contamination des chambres d'enfants fermiers est influencée par celle de l'étable, plus diversifiée et significativement plus élevée en hiver par rapport aux chambres d'enfants ruraux. Il existe une exposition différentielle entre enfants ruraux et fermiers au bioaérosol à l'étable et au domicile : exposition répétée et perannuelle aux pollens de graminées à l'étable accompagnée d'une importante co-exposition microbienne bactérienne et fongique. Ces caractéristiques sont des facteurs potentiels pour expliquer la protection du milieu fermier vis à vis des maladies allergiques<br>The increase in allergic diseases is a public health problem. The studies on farmer's children have shown that children early exposed to farm environment are protected against allergy and asthma and few environmental factors have being yet identified. We present the microbiological and palynologic results of the bio-aerosol contamination in farming setting, its variability and its kinetic, and the results of the PASTUREmicrobio study focusing on a sub-set of farms and dwellings (farmer and rural) within the european PASTURE cohort. The level of airborne contamination of the cattle sheds in winter is 10 exposant 4 UFC/m3 for the cultivable bacteria, [10 exposant 4 - 10 exposant 5] grains/m3 for graminaceous pollens, [10 exposant 4 - 10 exposant 5] UFC/m3 for the actinomycetes and [10 exposant 5 - 10 exposant 6] UFC-spores/m3 for the fungal micro-organisms and spores. Factors significantly associated with the airborne contamination are the seasonal variation and the feeding distribution to livestock. The pollen concentration measured in winter in cattle shed exceeds the outdoor ones during the summer season. The contamination of farm child rooms is linked to the cattle shed's one which is diversified and significantly higher in winter compared to rural children contamination. A differential exposition of rural and farmer children to the bio-aerosols in the stables and dwellings also exist. This work highlights a high and per annual pollen exposure within cattle sheds in parallel with a high bacterial and fungal co-exposure. Those characteristics are potential factors that might explain the protective effect of farming environment against allergic diseases