# Quels impacts des digestats sur la vie du sol ?

Christian Mougin, Nathalie Cheviron, Victor Moinard, Sabine Houot

► To cite this version:

Christian Mougin, Nathalie Cheviron, Victor Moinard, Sabine Houot. Quels impacts des digestats sur la vie du sol?. Séminaire scientifique "méthanisation et digestats: enjeux et impacts du digestat sur les sols", May 2019, Paris, France. hal-02791333

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Submitted on 5 Jun 2020

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INRA
SCIENCE & IMPACT

AgroParisTech

Biochem·ENV

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INRA
SCIENCE & IMPACT

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AnaE E

France

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ISO 9001

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SOERE-PRO

# Quels impacts des digestats sur la vie du sol ?

Christian MOUGIN, Nathalie CHEVIRON, Victor MOINARD et Sabine HOUOT

UMR1402 ECOSYS, 78026 Versailles
Eléments de contexte

❖ La fertilisation des sols par les digestats issus de la méthanisation : une pratique en développement

❖ Des signalements d'effets négatifs sur la faune du sol (vers de terre)

❖ Une littérature scientifique et grise encore limitée concernant les impacts des digestats sur la vie du sol, peu d'études sur le long terme
Mais quelques synthèses

* **ESCo MAFOR** (Valorisation des matières fertilisantes d'origine résiduaire sur les sols à usage agricole ou forestier. Impacts agronomiques, environnementaux, socio-économiques) : 2014
https://www6.paris.inra.fr/depe/Projets/Mafor

* **Rapport du Bayern Biogas Forum 2015**
https://www.biogas-forum-bayern.de/media/files/0001/Auswirkung-der-Dungung-mit-Biogasgarresten-auf-die-Bodentiere.pdf

* Möller 2015, DOI 10.1007/s13593-015-0284-3

* Ross et al. 2017, DOI 10.1080/03650340.2017.1316380

* Paolini et al. 2018, DOI 10.1080/10934529.2018.1459076

* Et quelques articles sur communautés microbiennes et invertébrés !

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# Un monde d'interactions

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<table><thead><tr><th>Types</th><th>Types d'organismes</th><th>Abondance</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="3">Microflore</td><td>Bactéries</td><td>10<sup>8</sup> à 10<sup>9</sup> / g de sol</td></tr><tr><td>Champignons</td><td>10<sup>4</sup> à 10<sup>6</sup> / g de sol</td></tr><tr><td>Algues</td><td>10<sup>2</sup> à 10<sup>4</sup> / g de sol</td></tr></tbody></table>

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<table><tbody><tr><td rowspan="2">Microfaune<br>(< 0,2 mm)</td><td>Protozoaires</td><td>10<sup>8</sup> à 50<sup>8</sup> / m<sup>2</sup></td></tr><tr><td>Nématodes</td><td>10<sup>6</sup> à 20<sup>6</sup> / m<sup>2</sup></td></tr></tbody></table>

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<table><tbody><tr><td rowspan="3">Mésofaune<br>(0,2 - 4 mm)</td><td>Microarthropodes < 1 mm</td><td></td></tr><tr><td>- collemboles</td><td>20<sup>3</sup> à 500<sup>3</sup> / m<sup>2</sup></td></tr><tr><td>- acariens</td><td>20<sup>3</sup> à 500<sup>3</sup> / m<sup>2</sup></td></tr><tr><td rowspan="3">Macrofaune<br>(4 - 80 mm)</td><td>Enchytréides</td><td>10<sup>4</sup> à 50<sup>4</sup> / m<sup>2</sup></td></tr><tr><td>Lombriciens</td><td>50 à 400 / m<sup>2</sup></td></tr><tr><td>Mollusques</td><td>10 à 10<sup>2</sup> / m<sup>2</sup></td></tr><tr><td></td><td>Arthropodes > 1 mm</td><td>10<sup>3</sup> à 10<sup>4</sup> / m<sup>2</sup></td></tr></tbody></table>

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+ mégafaune : taupes, crapauds et serpents

Prairie permanente : **260 millions d'individus au m² = 1,5 t ha⁻¹**
+ **diversité très importante.** Ex. 10⁴ génotypes microbiens/g de sol

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# Des digestats divers

* Par leur origine et traitement

* Par les statuts différents de leur matière organique

* Liquides > MO rapidement dégradable : impact possible sur les propriétés physiques des sols et leur acidification en cas d'apports massifs, souvent riches en N-NH₄⁺, valeur fertilisante intéressante, valeur amendante faible

* Solides > MO stabilisée : augmentation des stocks de C et N sur le long terme, valeur fertilisante faible, valeur amendante forte

## Considérer le traitement du digestat et la forme sous laquelle il est apporté, et l'assimilation de la MO comme élément nutritif des organismes du sol

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La vection d'éléments indésirables

❖ Pathogènes anaimaux et végétaux : peu de données mais plutôt effet limitatif et/ou suppressif

❖ Polluants Organisques Persistants : HAP, PCB, PCDD/F

❖ Polluants ménagers et industriels : perturbateurs endocriniens...

❖ Produits pharmaceutiques et pesticides

❖ Elements Trace Métalliques : Cu, Zn

► Sélectionner et connaitre les intrants utilisés pour la méthanisation
# Impact sur les communautés microbiennes

## ❖ Activités enzymatiques (SOERE PRO – EFELE)

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* Cycles P et C : lisier de porc et digestats de lisier souvent entre le témoin non fertilisé et l'essai fertilisation minérale

* Digestat équivalent ou inférieur au lisier

* Comportement différent du cycle de l'azote (+ arylamidase)

* Pas d'effet écotoxique
Impacts sur les vers de terre

❖ Bayern Biogas Forum (Scheyem 2010)

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> Impact positif des digestats vs fertilisation minérale, mais inférieur à celui du lisier de bovin sur le plus long terme

> Effet lié à la quantité et la qualité des MOs

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# Résultats essai MétaMétha, INRA Nouzilly

## Comparaison de différents modes de fertilisation

<table><thead><tr><th>Système</th><th>Parcelle</th><th>Fertilisation</th><th>Amendement</th></tr></thead><tbody><tr><td>un agriculteur avec élevage bovin</td><td>A</td><td>Lisier</td><td>Fumier</td></tr><tr><td>un agriculteur sans élevage</td><td>B</td><td>N minéral</td><td>/</td></tr><tr><td>élevage bovin et méthaniseur avec séparation de phase</td><td>C</td><td>Digestat liquide</td><td>Digestat solide</td></tr><tr><td>Parcelle témoin</td><td>D</td><td>/</td><td>/</td></tr><tr><td>élevage bovin et méthaniseur</td><td>E</td><td>Digestat brut</td><td>Digestat brut</td></tr></tbody></table>

5 systèmes = 5 parcelles (24 x 75 m)

<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>Limon argilo-sableux
Planosol / luvisol</figcaption></figure>

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# MétaMétha: biomasse de vers dans les différents traitements

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7 jours avant épandage
14 jours après épandage

<table><thead><tr><th></th><th>Dig Brut</th><th>Dig Liquide</th><th>Lisier</th><th>N min</th></tr></thead><tbody><tr><td>Dose (T/ha)</td><td>12</td><td>23</td><td>23</td><td></td></tr><tr><td>N tot (kg/ha)</td><td>57</td><td>99</td><td>64</td><td>40</td></tr><tr><td>N-NH4 (kg/ha)</td><td>48</td><td>56</td><td>47</td><td>30</td></tr></tbody></table>

* Moyen terme: plus de vers sur les parcelles amendées

* Epandage : mortalité sur anéciques essentiellement (environ 2.5% de population)

* Résilience rapide : augmentation des populations après 14 jours
# Essais en conditions contrôlées (boites de Pétri)

## Toxicité du digestat et du lisier; N-NH₃·₄ n'explique pas tout

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N-NH₄ apporté équivalent en kg/ha

<table><thead><tr><th>Dig. 2.5%</th><th>Dig. 5%</th><th>Dig. 10%</th><th>Dig. 20%</th><th>Dig. 20% bullé</th><th>Lis. 10%</th><th>Lis. 20%</th><th>NH3</th></tr></thead><tbody><tr><td>51</td><td>103</td><td>206</td><td>412</td><td>240</td><td>115</td><td>231</td><td>208</td></tr></tbody></table>

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Champ

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INRA
SCIENCE & IMPACT
# Essais en conditions contrôlées (colonnes)

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* Pas de mortalité

* Tomographie avant et après apport de digestat (40 ou 80 t/ha) ou lisier (40t/ha)

* Sol très humide ou non, digestat bullé (40t/ha)

* Différence de volume des galeries pour endogés

* Plus de turricules avec lisier (fibres)

Turricules en surface:
anéciques

test exact de Fisher : p-value = 0,005305

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Aporrectodea caliginosa

ANOVA : p-value = 6.673e-06

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Impact sur les vers de terre

Epigés

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>*Lumbricus castaneus*
*E. fetida*</figcaption></figure>

Endogés

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>*Aporrectodea calliginosa*</figcaption></figure>

Anéciques

<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>*Lumbricus terrestris*</figcaption></figure>

❖ Source de nourriture : épigés > endogés > anéciques, effet ± différé

❖ Pas d'effet des « toxiques » mis en évidence

❖ Les essais (norme évitement, toxicité aigue, reproduction) doivent considérer des espèces plus pertinentes : *E. fetida* -> *A. calliginosa* + enchytréides

❖ Les essais doivent considérer les stades juvéniles et adultes
En conclusion

❖ Peu de données scientifiques concernant les impacts

❖ Une diversité de situations (digestats, sols...)

❖ Globalement plutôt des impacts positifs (Mafor)

❖ Quelques impacts négatifs dans des situations particulières (sols nus, N-NH<sub>4</sub><sup>+</sup>/NH<sub>3</sub>)

❖ Pas d'écotoxicité associée aux contaminants chimiques
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Merci pour votre attention !!