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Les déchets ménagers
On entend par déchets ménagers tous les détritus générés dans les ménages, tels que déchets de nourriture ou de préparation des repas, balayures, objets ménagers, journaux et papiers divers, emballages métalliques de petites dimensions, bouteilles, emballages papier ou plastique, chiffons et autres résidus textiles, etc. On y inclut également les déchets végétaux provenant de l’entretien des jardins, des cours, etc. (Hiligsmann et al., 2006).
Les déchets d’animaux
Les fumiers
Le fumier traditionnel est produit dans la ferme, chargé en sable, non composté appelé poudrette, il est de mauvaise qualité fertilisante, sanitaire et organique. Alors que le fumier amélioré est produit également dans la ferme, dans un élevage partiellement sédentarisé au sein de système de production en voie d’intensification (Ganry et Badiane, 1998)
Les lisiers
Ce sont des mélanges liquides de fèces et d’urines avec quelques déchets de litière ou d’aliments (Znaïdi, 2002).
Les purins
Les purins ne comprennent que la partie liquide des déjections (Jovin et Petit, 2005) VII.1.1.1.1 Les Paramètre du compostage
Le compostage est donc un processus de décomposition et de transformation contrôlées de déchets organiques biodégradables d’origine végétale et/ou animale, sous l’action de populations microbiennes diversifiées évoluant en milieu aérobie.(Znaïdi, 2002). Les micro-organismes principaux représentés dans les composts sont les bactéries, les actinomycètes (distingués des bactéries auxquelles ils sont taxonomiquement rattachés) et les champignons (spores et mycélium) (Yulipriyanto, 2001).
Température
Le processus de compostage met en œuvre deux gammes de température: mésophile et thermophile. Alors que la température idéale pour la phase initiale de compostage est de 20 à 45°C, par la suite, les organismes thermophiles ayant pris le contrôle des étapes ultérieures, une température située entre 50 et 70°C est idéale(Misra et al., 2005). Une chute de température est un indice de ralentissement des activités bactériennes dû à une insuffisance d’oxygène(M’Sadak et al., 2013).
Humidité
L’humidité est nécessaire pour assurer l’activité métabolique des micro-organismes. Le compost devrait avoir une teneur en eau de 40 à 65 pour cent. Si le tas est trop sec, le processus de compostage est plus lent, alors qu’au-dessus de 65 pour cent d’humidité, des conditions anaérobies se rencontrent. En pratique, il est conseillé de commencer le tas avec une teneur en eau de 50 à 60 pour cent, pour atteindre à la fin du processus, une humidité de 30 pour cent(Misra et al., 2005)
Aération
La présence d’oxygène est indispensable au bon déroulement du compostage : il est en effet consommé d’une part par les micro-organismes au cours de leur respiration et d’autre part par les réactions d’oxydations consommatrices d’oxygène. Devisscher (1997) Il est important d’aérer et d’homogénéiser le compost, pour en favoriser la décomposition ou en empêcher le pourrissement ; cette opération peut être réalisée au moyen d’une fourche ou de tiges aératrices dédiées à cet usage. Une aération insuffisante peut entraîner des conditions anaérobies en raison du manque d’oxygène, tandis qu’une aération excessive peut augmenter les coûts et ralentir le processus de compostage par les pertes de chaleur, d’eau et d’ ammoniac(Guo et al., 2012)
Le pH
Le pH n’a pas d’influence majeure sur le procédé de compostage (la plage optimale se situant autour de la neutralité entre 6,5 et 8,5). Mais le pH des milieux de compostage va varier énormément : initialement il va dépendre des substrats on constate alors une baisse du pH. Cette acidification est due à la production d’acides organiques et à la production de CO2 en début de compostage. Le pH remonte ensuite et redevient basique (Devisscher, 1997).
Rapport C/N
Les micro-organismes ont besoin de C, N, phosphore (P) et potassium (K) comme éléments nutritifs principaux. Le rapport C/N est un facteur particulièrement important. Le rapport optimal C/N se situe entre 25 et 30 bien que des rapports situés entre 20 et 40 soient aussi acceptables.(Misra et al., 2005).
Processus du compostage
Le processus du compostage est similaire à celui de l’humification naturelle des résidus organiques en substances humiques dans les sols. C’est sûrement pour cette raison que le compostage est traditionnellement associé à une pratique naturelle de décomposition des déchets (Francou, 2003). La méthode de compostage adoptée est celle en tas. Les déchets à composter sont mélangés et disposés en tas de 2m de diamètre et 1 m de hauteur. Les tas sont retournés de manière périodique, à 6 jours, 2 semaines, 1 mois, 2 mois puis 3 mois après la mise en tas afin d’assurer une bonne aération et permettre la dégradation aérobie. L’arrosage est régulier et la quantité d’eau apportée est fonction du taux d’humidité des tas (obtenue en faisant la différence entre la masse fraîche et la masse sèche après passage de l’échantillon à l’étuve à 105 °C jusqu’à une masse constante pendant environ 24 h) afin de maintenir un taux de 50 % jusqu’à la maturité (Toundou et al., 2017)
Le Lombricompostage
Le lombricompostage est un procédé de bio oxydation et stabilisation de la matière organique grâce à l’action combinée des microorganismes et des lombriciens, il donne un compost qui ne requiert pas de phase thermophile caractéristique du compostage (Boughaba, 2012). Cette méthode de compostage est très différente de la méthode traditionnelle de compostage et peut être effectuée toute l’année, offrant des conditions environnementales appropriées. Il pourrait être utilisé comme un excellent conditionneur dans la production de cultures que le compost traditionnel (Rajendran et Thivyatharsan, 2014). Le vermicompostage peut aussi être obtenu par dégradation enzymatique des matières organiques qui passent à travers le tube digestif des vers de terre (Faverial, 2016). En plus de la transformation de matière organique très diverses, le lombricompostage engendre la production de deux types de produits valorisables : la biomasse en vers de terre et le lombricompost. Le premier produit peut être utilisé pour l’alimentation de certains animaux d’élevages, le second fournit un amendement homogène et efficace permettant d’accroitre la fertilité des sols en utilisant les matières organiques disponibles (Francis et al., 2003)
LES LOMBRICS
Les lombrics plus couramment appelés vers de terre. Par leur consommation d’un mélange de sol et de matière organique, leur creusement de galeries souterraines dont ils exportent le contenu à la surface sous la forme d’excréments, les vers de terre sont considérés comme les laboureurs du sol (Ponge, 2016).
On estime à 1800 le nombre d’espèces de vers de terre (Edwards and Lofty, 1972). Les lombrics, sont parmi les organismes les plus « gros » de la faune des invertébrés du sol. Ils peuvent être très nombreux : en moyenne : 200 lombrics par mètre carré de prairie. Dans un hectare de prairie, il y a donc plus de 2 000 000 de lombrics, ce qui représente un poids de plus d’une tonne. Tous ces vers et leurs galeries souterraines « labourent » des tonnes de terre. Cela permet au sol de se mélanger, de s’aérer et de s’humidifier plus rapidement. De plus, ils s’enfoncent jusqu’à 2 ou 3 mètres de profondeur et remontent en surface entre 25 et 60 tonnes de sol sous forme de déjections par hectare et par an (OPIE, 2009).
Les bonnes matières premières
Le choix des matières premières de la litière est l’élément clé d’un lombricompostage réussi. Les vers peuvent être extrêmement productifs (et se reproduire d’autant), si les conditions sont bonnes, mais leur efficacité chute rapidement, si leurs besoins essentiels ne sont pas comblés(Munroe, 2006).
Pour se développer, les vers de terre ont besoin d’un milieu de vie favorable, généralement appelé litière, laquelle est mélangée à une source de nourriture. La litière, également nommée agent de gonflement ou agent de foisonnement, désigne tout matériau (déchets verts ligneux, déchets de papier et de carton, copeaux de bois, etc.) susceptible de fournir aux vers un habitat stable (Sierra et al., 2011).
Paramètres du lombricompostage
Les principaux paramètres du lombricompostage sont ceux qui influencent le développement et l’activité des organismes impliqués dans le processus de dégradation, c’est-à-dire les microorganismes et les lombrics (AZIZI, 2017).
Les vers de terres ont besoin d’une température allant de 0°c à 35°C ( la température optimale étant de 25°C) (Chaoui, 2010) . L’exposition des vers à des températures supérieures à 40°C engendre des taux de mortalités élevés (Francis et al., 2003). D’après AZIZI (2017) , les vers de terres sont sensibles à l’humidité , un taux d’humidité inférieur à 50% dans la litière est dangereux. Les vers respirent et ne peuvent survivre à des conditions anaérobies (absence d’oxygène). Si certains facteurs tels que des teneurs élevées en graisses dans leur nourriture ou une humidité excessive combinée à une mauvaise aération s’additionnent et restreignent l’arrivée d’oxygène, certaines parties de la litière ou même le système entier peut devenir anaérobies, ce qui tuera les vers très rapidement (Munroe, 2006).
Processus du lombricompostage
Le lombricompost est un type particulier de compost. Il résulte de l’interaction entre les vers épigés et les microorganismes qui décomposent la matière organique dans des conditions non thermophiles (Pramanik et al., 2007). Le processus s’enclenche sous l’action combinée des microorganismes mésophiles (c’est-à-dire qui se développent le mieux à des températures modérées variant entre 25 et 40°C) et des vers (Millet, 2015). Ainsi l’action des vers de terres dans ce processus est à la fois physique (fragmentation et aération) et biochimique (minéralisation et humification) (Ngo, 2014). D’après Domfnguez (2004) , ce processus ne dégage pas d’odeur et il ne produit pas de chaleur.
Alimentation des lombrics
La nourriture peut être constituée de tout résidu organique d’origine animale ou végétale, bien que les vers composteurs montrent une préférence pour les fumiers d’animaux (Sierra et al., 2011). Les vers composteurs sont de gros mangeurs. Dans des conditions parfaites, ils peuvent consommer quotidiennement plus que leur propre poids (Munroe, 2006).
Avantages du lombricompostage
La vermiculure et le lombricompostage constituent l’un des efforts écologiques les plus précieux auxquels nous nous sommes engagés, car ils permettent non seulement de protéger l’environnement, mais nous aident également à acquérir des connaissances sur sa propre méthodologie (Govindan, 1998).
La balle de riz carbonisé
Si à l’état naturel, la balle de riz est sujette à une biodégradation très lente et présente donc peu d’intérêt au niveau agronomique, sa transformation par carbonisation permet d’améliorer ses qualités physiques et chimiques et d’en faire un substrat intéressant particulièrement pour la germination des graines et le développement des boutures. Ce substrat peut être utilisé pur ou en mélange à différentes concentrations (avec de la terre, du terreau, du sable, etc…), en fonction du mode de culture.
La balle de riz carbonisé est utilisée comme milieu de culture pour la production de semence en pépinière (Komaki et al., 2002).
La culture de tomate
Importance de la culture de tomate
La tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) est devenue un des légumes les plus importants du monde. En 2001, la production mondiale de tomates était d’environ 105 millions de tonnes de fruits frais sur une superficie évaluée à 3,9 millions d’hectares (Naika et al., 2005). Elle est cultivée par les petits exploitants pour la consommation domestique et comme culture de rente dans les exploitations commerciales de taille moyenne (Varela et al., 2003). C’est une plante herbacée qui tend à se lignifier en vieillissant. Son port dressé au début de plantation, devient naturellement tapissant si aucun tuteurage n’intervient lorsque qu’elle grandit. Les feuilles, alternes, peuvent prendre des formes très différentes, selon les variétés (Toundou, 2016). C’est une plante herbacée de la famille des Solanacées, dont le fruit est riche en vitamines et sels minéraux, particulièrement en vitamines A et C et se consomme frais ou transformé (Choudourou et al., 2012).
Etude des effets de l’amendement organique sur la culture de tomate
L’utilisation des composts présente un intérêt double. Non seulement elle permet d’améliorer la productivité de l’agriculture, mais aussi la collecte de produits qui entrent dans sa fabrication assainit le milieu et améliore le cadre de vie des populations (Kitabala et al., 2016). Le lombricompost est aussi une source de nombreux bienfaits pour les sols agricoles, notamment en augmentant leur capacité à conserver l’humidité et à retenir les éléments nutritifs, en améliorant leur structure et en assurant des degrés plus élevés d’activités microbienne (Munroe, 2006).
Zone d’étude
L’étude a été réalisée dans le laboratoire de production et protection intégrée des agroécosystèmes (L2PIA) du département de biologie animale de la faculté des sciences et techniques de l’université Cheikh Anta Diop de Dakar (14°41’05.14″N et 17°27’43.28″O). Les expériences ont été conduites dans la serre du laboratoire.
Matériels
Le matériel végétal était constitué de semences de tomate (Lycopersicon esculentum Mill) appartenant de la variété Mongal. Cette variété se caractérise par une pigmentation anthocyanique de l’hypocotyle. La taille du fruit est de 90 à 120 grammes et elle est résistante à plusieurs maladies.
Le matériel biologique était constitué de vers de terre locaux (lombrics locaux).
Le matériel organique était constitué :
Fumier de cheval
Fumier de vache
Méthodologie
Production de lombricompost issu du fumier de cheval
On a utilisé du fumier de cheval composé des déjections animales et de litière. Ce fumier est préalablement pré composté pour éliminer les germes pathogènes. Cette phase de pré compostage dure 4 à 5 semaines. Ce fumier est mis en andain et arrosé 2 à 3 fois par semaine. On réparti les vers de terre à la surface de la litière et on met le fumier en andain au-dessus. Les vers se multiplient et se déplacent alors de façon à coloniser tout le tas. Après on va recueillir l’eau qui s’écoule en arrosant sur des bacs et on va ombrager le tas pour protéger les vers contre les rayons solaires. A la fin du processus on arrête l’arrosage 2 à 3 jours pour faciliter la séparation des vers du lombricompost. Ce dernier est cessé et tamisé afin de produire un matériel de bonne qualité. Il est noir, granuleux et riche en humus.
Production de lombricompost issu du fumier de vache
Le processus reste le même mais on a utilisé du fumier de vache qui est un mélange composé de bouse de vache et de paille de litière.
Production de la balle de riz carbonisée
La balle de riz a été carbonisée à l’aide d’un incinérateur. On a mis du bois à l’intérieur de l’incinérateur puis on a versé la balle de riz sur l’incinérateur afin de former un tas en forme de cône renversée. Au cours de la carbonisation on avait remué le tas de balle jusqu’à ce que l’ensemble prenne une couleur très sombre, presque noire puis on avait arrosé abondamment le tas au jet afin qu’il refroidisse.
Description du plan d’expérimentation
Des lombricomposts à base du fumier de vache et du fumier de cheval ont été utilisé comme fumure organique et la balle de riz carbonisée comme substrat de culture. Les expériences ont été conduites dans la serre du laboratoire. Cinquante graines de tomates issus de la variété Mongal ont été semés dans les alvéoles contenants les traitements pour la filière lombricompost issu du fumier de cheval et la filière lombricompost issu du fumier de vache : 25% Balle de riz carbonisée + 75% lombricompost ; 50% Balle de riz carbonisée + 50% lombricompost ; 75% Balle de riz carbonisée + 25% lombricompost ; 100% Balle de riz carbonisée et 100% lombricompost.
Le repiquage s’effectuait trois semaines après semis quand les plants avaient trois vraies feuilles. Les plants ont été repiqués dans les pots avec cinq répétitions. Au total on avait 45 plants de tomate pour les 9 traitements.
Dispositif expérimental
Le test de germination
Il est effectué à travers l’essai d’innocuité qui permet de mesurer la faculté germinatif (ou taux de germination) d’un lot de semences. Ainsi l’objectif est d’évaluer l’impact du lombricompost sur la faculté germinatif de 50 graines de tomates.
Douze jours après le semis, la maturité du lombricompost a été évaluée suivant le nombre de graines germés pour chaque traitement. La durée de ce test était de trois semaines quand les plants ont atteint trois vraies feuilles. Ainsi on avait neuf traitements et 3 répétitions.
Test d’efficacité sur les paramètres agronomiques
Le protocole expérimental est conçu en blocs aléatoires avec cinq répétitions. Les lots témoins sont constitué de 100% balle de riz carbonisée ; 100% lombricompost issu du fumier de vache et de 100% lombricompost issu du fumier de cheval. L’arrosage s’effectuait tous les jours avec l’eau de robinet. Les paramètres suivants ont été observés : le nombre de feuilles, la hauteur du plant, le nombre de fleurs ; le nombre de fruits et le poids des fruits. Ces mesures ont été effectuées pour chaque traitement.
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Table des matières
DEDICACES
REMERCIEMENTS
LISTE DES ACRONYMES
LISTE DES FIGURES
ABSTRACT
SOMMAIRE
INTRODUCTION
Chapitre 1 : Synthèse bibliographique
I.1 Première partie : valorisation des matières organiques
I.1.1.3 Processus du compostage
I.1.2 Le Lombricompostage
I.1.2.1 LES LOMBRICS
I.1.2.2 Les bonnes matières premières
I.1.2.3 Paramètres du lombricompostage
I.1.2.4 Processus du lombricompostage
I.1.2.5 Alimentation des lombrics
I.1.2.6 Avantages du lombricompostage
I.1.3 La balle de riz carbonisé
I.2 Deuxième partie : La culture de tomate
I.2.1 Importance de la culture de tomate
I.2.2 Etude des effets de l’amendement organique sur la culture de tomate
Chapitre 2 : Matériels et méthode
II.1 Zone d’étude
II.2 Matériels
II.3 Méthodologie
II.3.1 Production de lombricompost issu du fumier de cheval
II.3.2 Production de lombricompost issu du fumier de vache
II.3.3 Production de la balle de riz carbonisée
II.3.4 Description du plan d’expérimentation
II.3.5 Dispositif expérimental
II.3.5.1 Le test de germination
II.3.6 Méthodes de mesure des paramètres étudiés
II.3.6.1 Le taux de germination
II.3.6.2 Paramètres de croissance
II.3.6.3 Paramètres de reproduction
II.3.7 Analyse statistique des données
CHAPITRE 3 : RESULTATS ET DISCUSSION
III.1 Résultats
III.1.1Impact du lombricompost à base du fumier de cheval et du fumier de vache sur la faculté germinative de la tomate
III.1.2 Impact du lombricompost à base du fumier de cheval et du fumier de vache sur les paramètres de croissance, de reproduction et sur le rendement des plants de tomate
III.1.2.1 Impact du lombricompost issu du fumier de cheval et du fumier de vache sur le
nombre de feuilles des plants de tomates
III.1.2.2 Impact du lombricompost issu du fumier de cheval et du fumier de vache sur la hauteur des plants de tomate
III.1.2.4 Impact du lombricompost issu du fumier de cheval et du fumier de vache sur le nombre de fruits des plants de tomate
III.1.2.5 Impact du lombricompost issu du fumier de cheval et du fumier de vache sur le rendement des plants de tomate
III.2 Discussions
CONCLUSION
PERSPECTIVE
Chapitre 4 : Référence bibliographique
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