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Couhins - site comprenant 3 dispositifs expérimentaux au champ mis en place à partir de 1974, étudiant des apports de boues contaminées par des éléments en trace métalliques

L'unité d'Agronomie de Bordeaux a mis en place en 1974 le suivi de 3 essais de longue durée avec application de boues résiduaires d'épuration des eaux usées sur un sol sableux des Landes de Gascogne (essais Ambarès, Louis Fargues et Saint Denis de Pile). Un compost d'ordures ménagères résiduelles et du fumier de bovins ont également été étudiés.

Les épandages de boues ont été arrêtés entre 1980 et 1998, et, ces 3 dispositifs expérimentaux au champs sont actuellement en résilience [1], c'est à dire qu'il est possible d'évaluer l'évolution de l'agrosystème après un arrêt des apports de boues.

La particularité de ces dispositifs est d’avoir reçu des boues fortement contaminées en ETM, à des doses croissantes, et pour un des deux essais, des doses variables en azote. Ainsi, sur un même type de sol, nous disposons d'un dispositif global avec des concentrations en métaux croissantes (ex. [Cd] de 0,3 à 130 mg Cd.kg^-1; [Zn] dans les sols de 57 à 1600 mg Zn.kg^-1) et des paramètres géochimiques variables (ex. pH de 5 à 7).

Les objectifs globaux sont de déterminer les arrières effets des apports de boues de station d’épuration (STEP), de compost d’ordures ménagères ou de fumier de bovin sur le transfert sol-plante des éléments traces métalliques (ETM). Compte tenu des concentrations croissantes en métaux, des études écotoxicologiques peuvent être également réalisées. Plus précisément, les objectifs scientifiques sont :

• Etudier l'évolution du transfert du sol à la plante des ETM apportés par les boues, en fonction du temps écoulé pendant et depuis le dernier apport et des doses cumulées ;
• Evaluer l'adéquation, entre les valeurs seuils des ETM dans le sol et les concentrations en ETM dans les parties consommables des végétaux, au regard des critères de sécurité alimentaire ;
• Evaluer, à l'aide de modèles statistiques, la phytoaccumulation des ETM dans différents végétaux à partir de paramètres pédo-géo-chimiques.

[1] Résilience : Caractéristique mécanique définissant la résistance aux chocs d'un matériau (Larousse)

• Unité gestionnaire du site : UMR ISPA INRAE - Bordeaux Sciences Agro (https://www6.bordeaux-aquitaine.inrae.fr/ispa)
• Coordinateur et contact :  Valérie Sappin-Didier
• Localisation : Domaine expérimental INRAE de Couhins

Partenariats

Les dispositifs du site de Couhins sont gérés par l'UMR ISPA.

Traitements

Les traitements étudiés sur les 3 dispositifs implantés sur le site de Couhins sont présentés ci-après.

'Essai "Ambarès", mis en place en 1974

Le dispositif est de type blocs aléatoires complets (5 blocs, parcelles de 18 m²) où sont étudiés une boue d'épuration* apportée à 2 quantités différentes, en comparaison à un fumier de bovins et un témoin avec fertilisation minérale.

Les traitements étudiés sur le dispositifs "Ambarès" sont :

• Boue de STEP biologique semi-déshydratée, 10 t MS / ha / an (B10)
• Boue de STEP biologique semi-déshydratée, 100 t MS / ha / 2 ans (B100)
• Fumier de bovins, 10 t MS / ha / an (F)
• Témoin en fertilisation minérale (T)

* Boues d'épuration (boue de STEP) présentant des teneurs élevées en Zn, Mn et Cd.

Figure : Plan expérimental des 3 dispositif du site de Couhins (Sappin-Didier)

'Essai "Louis Fargue", mis en place en 1976

Le dispositif est de type blocs aléatoires complets (5 blocs, parcelles de 18 m²) où sont étudiés une boue d'épuration** apportée à 2 quantités différentes, en comparaison à un fumier de bovins et un témoin avec fertilisation minérale.

Les traitements étudiés sur le dispositifs "Louis Fargue" sont :

• Boue de STEP biologique digérée déshydratée, 10 t MS / ha / an (B10)
• Boue de STEP biologique digérée déshydratée, 100 t MS / ha / 2 ans (B100)
• Fumier de bovins, 10 t MS / ha / an (F)
• Témoin en fertilisation minérale (T)

** Boues d'épuration (boue de STEP) présentant des teneurs en Cd et Ni supérieures à la réglementation actuelle.

'Essai "Saint Denis de Pile", mis en place en 1981

Le dispositif est de type blocs aléatoires complets (4 blocs, parcelles de 14 m²) où sont étudiés une boue d'épuration biologique semi-déshydratée*** et un compost d'ordures ménagères apportés à 10 t MS / ha / an, en comparaison avec un témoin en fertilisation minérale.

Les traitements étudiés sur le dispositifs "Saint Denis de Pile" sont :

• Boue de STEP, 10 t MS / ha / an, 0 kg /ha ammonitrate (B0)
• Boue de STEP, 10 t MS / ha / an, 50 kg /ha ammonitrate (B50)
• Boue de STEP, 10 t MS / ha / an, 100 kg /ha ammonitrate (B100)
• Boue de STEP, 10 t MS / ha / an, 200 kg /ha ammonitrate (B200)
• Boue de STEP, 10 t MS / ha / an, 400 kg /ha ammonitrate (B400)
• Compost ordures ménagères, 10 t MS / ha / an, 0 kg /ha ammonitrate (C0)
• Compost ordures ménagères, 10 t MS / ha / an, 50 kg /ha ammonitrate (C50)
• Compost ordures ménagères, 10 t MS / ha / an, 100 kg /ha ammonitrate (C100)
• Compost ordures ménagères, 10 t MS / ha / an, 200 kg /ha ammonitrate (C200)
• Compost ordures ménagères, 10 t MS / ha / an, 400 kg /ha ammonitrate (C400)
• Témoin en fertilisation minérale, 0 kg /ha ammonitrate (T0)
• Témoin en fertilisation minérale, 50 kg /ha ammonitrate (T50)
• Témoin en fertilisation minérale, 100 kg /ha ammonitrate (T100)
• Témoin en fertilisation minérale, 200 kg /ha ammonitrate (T200)
• Témoin en fertilisation minérale, 400 kg /ha ammonitrate (T400)

*** Boues d'épuration biologique semi-déshydratée (boue de STEP) présentant des teneurs élevées en Zn, Mn et Cd.

Conduite

A leur mise en place deux de ces essais ont été conduits en monoculture intensive de maïs (Ambarès, Louis Fargues), le dernier en monoculture de pommes de terre (Saint Denis de Pile). A partir de 1999, différentes cultures maraîchères et céréalières ont été réalisées. Les essais Ambarès et Louis Fargue ont été cultivés en maïs (variété INRAE 260) de leur mise en place à 1996, et de 1998 à 2000. En 1997, une culture de pomme de terre (variété B.E.A.) a été réalisée, en 2001 une culture de laitue (variété Appia), et en 2002 une culture de blé (variété Soisson). L’essai St Denis de pile a été cultivé en pomme de terre (variété B.E.A.) de 1981 à 1996 et de 1998 à 1999. En 1997, une culture de maïs a été réalisée, en 2000 une culture de carotte (variété Boléro), en 2001 une culture de laitue (variété Appia) et en 2002 une culture de blé (variété Soisson).

Les pratiques culturales sont identiques pour chaque parcelle des 3 essais. Elles incluent le travail du sol (enfouissement des résidus organiques et/ou apport de déchets, préparation du lit de semence), fertilisation, semis, désherbage, irrigation, traitement phytosanitaire, et récolte.

'Essai "Ambarès" - apports des PRO

Les apports de boues d'épuration et de fumier de bovins ont débuté en 1974. L’arrêt des amendements organiques sur cet essai a eu lieu en 1993 pour la boue 10T (B10) et le fumier, et en 1992 pour la boue 100T (B100). Cela s'est justifié par les valeurs démesurées obtenues pour les apports cumulés depuis 1974 (200 t de MS/ha/an pour les Fumiers et Boues 10T, et 1000 t de MS/ha/2 ans pour les boues 100T) et par un souci scientifique d'étudier le devenir des éléments traces dans le sol au cours du temps.

'Essai "Louis Fargue" - apports des PRO

Les apports de boues d'épuration et de fumier de bovins ont débuté en 1976. L’arrêt des apports de boues et de fumier est intervenu en 1980, suite à une phytotoxicité visible sur le maïs. En 1995, des apports de grenaille d’acier (composées à 98% de fer métal) ou de béringite (un alumino-silicate modifié), traitements immobilisants les éléments traces, ont été effectués sur 7 parcelles (2 blocs) :

• grenaille d’acier : parcelle F. Minérale, Fumier, B10 et B100
• béringite : parcelles Fumier, B10 et B 100.

'Essai "Saint Denis de Pile" - apports des PRO

Les apports de boue d'épuration et de composts ont débuté en 1981 et ont été arrêtés en 1998.

Contexte pédoclimatique

Ces dispositifs sont développés sur des graves alluviales à texture sableuse (luvisols dystrique), sur le domaine de Couhins (Gironde). Les caractéristiques initiales de la couche labourée sont :

• pH : 5,3
• CEC : 3,28 cmol + / kg
• Teneur en carbone organique : 1,35 %
• Granulométrie : 4 % argiles, 7 % limons, 89 % sables

Le climat est de type océanique, avec

• Une température moyenne annuelle : 13,7 °C
• Des précipitations moyennes annuelles : 720 mm

Pour plus d'information, vous pouvez consulter

• l'article présentant le rapport final "Etude en essais de longue durée de l’accumulation par deux végétaux d’éléments traces issus d’apports cumulés de boues de station d’épuration d’eaux usées à un sol sableux. - Evolution du transfert sol-plante à court terme dans la période suivant l’arrêt des apports, adéquation des produits aux critères de sureté alimentaire", Sappin-Didier et al. 2002 (si c'est possible de le diffuser en tout ou partie)
• la partie "SOERE PRO - Présentation : suivis" (ex. présentation des suivis de monitoring, suivis complémentaires, suivis de GES / climat du sol).