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L'étude du cycle de l'azote dans le processus de compostage: le cas du fumier de bovin.

Van Bochove, Eric (1993). L'étude du cycle de l'azote dans le processus de compostage: le cas du fumier de bovin. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 203 p.

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Résumé

L'agriculture québécoise évolue depuis plusieurs décennies vers une spécialisation des élevages, une augmentation de la grosseur des troupeaux, et des élevages sans sol. Cette tendance à la rationalisation de la production animale, au profit des grands établissements, s'accompagne d'un problème important de gestion des volumes de fumier produits, surtout dans l'industrie laitière. C'est, principalement, du mode de gestion des fumiers de bovin que dépendent les pertes d'éléments nutritifs vers l'atmosphère et l'eau, ou la reprise de ces éléments par les plantes et les micro-organismes du sol. Or, la tendance actuelle de gérer les fumiers de bovin de façon semi-liquide ou liquide contribue à augmenter les dommages causés à l'environnement par la pollution agricole diffuse et par la pollution atmosphérique. L'azote est le principal élément nutritif mis en cause. Le compostage des fumiers de bovin, en plus de s'inscrire dans un modèle d'agriculture plus écologique que l'agriculture conventionnelle, est une technologie alternative très intéressante au mode actuel de gestion des fumiers. Cependant, le cycle de l'azote et principalement la réorganisation des formes organiques par le processus de compostage sont très mal connus. Cette thèse s'inscrit dans cette problématique et l'objectif général est de connaître la dynamique de réorganisation de l'azote en des formes organiques plus complexes et stables au cours des différentes phases du processus de compostage. Les expériences de compostage ont été réalisées dans des composteurs de laboratoire de type adiabatique munis de dispositifs d'aération forcée et de récupération des gaz produits. L'échantillonnage dans quatre composteurs, au cours de plusieurs expériences, a montré le bon fonctionnement des dispositifs expérimentaux. L'approche écologique utilisée pour analyser le processus de compostage est nouvelle. Elle consiste à caractériser de façon multivariée, par la superposition d'une analyse en composantes principales et d'un groupement à liens simples, les phases microbiennes du processus de compostage à l'aide d'une matrice de variables physico-chimiques et biologiques mesurées à intervalles réguliers sur les échantillons de compost. Cette approche permet ensuite d'interpréter la dynamique de réorganisation de l'azote en relation avec l'évolution du processus de compostage dans son ensemble. L'azote du fumier de bovin, qui est à plus de 90% sous forme organique (surtout protéique), est rapidement minéralisé au début du processus de compostage au laboratoire. Par la suite, lorsqu'il y a augmentation des populations microbiennes au cours des phases mésophiles et thermophiles, l'azote est immobilisé sous forme de protéines dans les membranes cellulaires. Plus tard, et au fur et à mesure de l'évolution du processus vers les phases de refroidissement et de maturation, il y a augmentation des formes d'azote organique plus difficilement hydrolysables : l'azote hexosamine, caractéristique du matériel pariétal des champignons, et l'azote hydrolysable inconnu. L'azote inconnu constitue environ 40% de l'azote organique du compost de fumier obtenu au laboratoire. Les méthodes d'hydrolyse acide utilisées habituellement pour le fractionnement de l'azote organique des sols n'ont pas permis de diminuer de façon significative la proportion de l'azote inconnu du fumier de bovin, au profit de formes d'azote organique identifiables (protéines, hexosamines, et amines). Malgré le fait que certains auteurs semblent affirmer dans la littérature que les hydrolyses successives puissent y parvenir, il est démontré dans cette thèse qu'une hydrolyse continue de courte durée est préférable pour fractionner l'azote organique d'un fumier. L'hypothèse qu'une partie de l'azote inconnu soit constitué de formes d'azote de structures moléculaires plus complexes, probablement associées à la structure des substances humiques, est vérifiée par l'analyse des échantillons de compost à l'aide d'une nouvelle technique: spectrométrie de masse à champ ionisé (Py-FIMS). Cette technique analytique de pointe a permis l'identification d'un certain nombre de composés azotés hétérocycliques, dont la forme indole. En plus de livrer des données très complètes sur la dynamique des composants carbonés durant le processus de compostage, les analyses de spectrométrie de masse ont révélé pour la première fois dans un compost, et en grandes concentrations, plusieurs formes de stérols.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Couillard, Denis
Mots-clés libres: agriculture; réorganisation de l’azote; compostage; forme organique; cycle; élevage; environnement; fumier de bovin; pollution; Québec
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2014 21:40
Dernière modification: 17 mars 2016 15:53
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2012

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