Le site du SOERE PRO à la Réunion
Les SOERE et le SOERE PRO
Les SOERE sont des Système d'Observation et d'Expérimentation, sur le long terme, pour la Recherche en Environnement. L'alliance nationale de recherche pour l'environnement (AllEnvi) est en charge de leur évaluation, leur structuration, leur labellisation et leur suivi.
Le SOERE-PRO s'intéresse aux impacts environnementaux du recyclage de Produits Résiduaires Organiques (PRO) sur les écosystèmes cultivés. Son responsable est Sabine Houot (Inra, EGC). Le SOERE PRO est constitué d'un réseau de quatre sites principaux (dont celui de la Réunion fait désormais partie) et de deux sites associés. Les quatre sites principaux (QualiAgro en Ile de France, plate-forme de Colmar, le site EFELE de Rennes et le site de la Réunion) partagent un même cahier de charge et sont instrumentés de manière similaire : stations météorologiques, pluviomètres, plaques lysimétriques, mesure des flux d'eau dans le sol, chambres de mesure d'émission de gaz, etc.). Les observations sur le site QualiAgro et la plate-forme de Colmar ont débuté en 1998 et 2000 respectivement. Le site de Rennes a débuté en 2011 et celui de la Réunion en 2013. Certains PRO sont similaires d'un site à l'autre ; les contextes pédoclimatiques sont en revanche toujours différents.
Le contexte scientifique
Aujourd'hui, près de 330 millions de tonnes de PRO sont recyclés en agriculture annuellement en France : matières organiques d'origine résiduaire provenant de l'agriculture elle-même avec les effluents d'élevage, mais également des collectivités ou des industries. Ce retour au sol des PRO améliore la fertilité des sols. Il pourrait également contribuer à l'augmentation des stocks de carbone dans les sols et donc contribuer à l'atténuation des changements climatiques ; c'est pourquoi cette pratique est encouragée au niveau national mais également européen. Cependant, l'absence d'impacts négatifs sur l'environnement doit être garantie : introduction dans les sols de contaminants, de microorganismes pathogènes, émissions de gaz à effets de serre, lixiviation de nitrates...
La mise en place à la Réunion d'un essai sur la valorisation en agriculture des PRO dans le cadre du SOERE PRO doit permettre de répondre aux questions se posant sur l'effet du recyclage des PRO sur :
- la qualité des sols ;
- la qualité des plantes récoltées sur les sols amendés ;
- la qualité des eaux circulant dans les sols amendés et migrant vers les eaux souterraines ou superficielles ;
- les émissions gazeuses générées par les épandages.
Ces questions sont inter-dépendantes et interagissent selon le contexte pédo-climatique du recyclage. Elles nécessitent des observations à long terme pour simuler les trajectoires d'évolution des agrosystèmes soumis à ces épandages. C'est pourquoi cet essai est à l'échelle de la parcelle agricole ; l'instrumentation et les prélèvements périodiques permettent de suivre ces trajectoires d'évolution des compartiments constituant les agrosystèmes et les grandeurs influant ces trajectoires d'évolution (climat, pratiques culturales...).
Les PRO étudiés dans l'expérimentation de la Réunion sont :
- la boue chaulée et séchée issue de la station d'épuration du Grand Prado (apport annuel en replantation et en repousse) ;
- la boue chaulée et séchée issue de la station d'épuration du Grand Prado (apport uniquement en replantation tous les quatre ans) ;
- un lisier de porc ;
- un fumier avicole composté.
Ces PRO sont comparés à une fertilisation minérale classique en culture de canne à sucre. En outre, chaque PRO est également apporté sur une modalité maintenue en sol nu. Ci-dessous le schéma général de la parcelle (figure 1) présente toutes les modalités.
Figure 1 : le dispositif expérimental du site de la Réunion.
La mise en place du site de la Réunion en 2013
L'ouverture des fosses pédologiques
Au cours des mois d'octobre et de novembre 2013, le nouveau site expérimental du SOERE PRO à la Réunion a été mis en place. Depuis le début de l'année 2013, la parcelle expérimentale était cultivée en Bracharia afin de gommer d'éventuelles hétérogénéités spatiales. En octobre 2013, nous avons réalisé le piquetage précis des trente parcelles (six modalités d'apports différentes répétées au sein de cinq blocs). Nous avons ensuite ouvert des fosses pédologiques et installé des regards de trois mètres de profondeur qui recueilleront les lixiviats des plaques lysimétriques (figure 2).
Figure 2 :ouverture des fosses et mise en place des regards d'accès.
Les prélèvements de sols initiaux pour le T0
Au court du mois de novembre 2013, les prélèvements initiaux (appelés T0) ont été réalisés à cinq profondeurs, jusqu'à 80 cm de profondeur, sur quatre points de chacune des trente parcelles (figures 3 et 4). Sur ces prélèvements, les analyses agronomiques, pédologiques, biochimiques, etc. seront prochainement réalisées. Une caractérisation de la macrofaune du sol a également été réalisée.
Figure 3 : au court de la semaine du T0, dénombrement de la macrofaune du sol (vers de terre...), prélèvements des sols à cinq profondeurs sur les trente parcelles et instrumentation des fosses pédologiques.
Figure 4 : au court de la semaine du T0, au sein des six modalités expérimentales répétées sur cinq blocs (soit 30 parcelles), cinq profondeurs d'échantillonnage et quatre répétitions par parcelle... soit 600 échantillons de sols collectés... près de deux tonnes !
L'instrumentation pour le suivi qualitatif et quantitatif des flux d'eau et de soluté
Enfin, toutes les modalités d'apports de l'un des cinq blocs ont été complètement instrumentées pour le suivi qualitatif et quantitatif des flux d'eau et de soluté. Pour cela, nous avons installé des sondes de mesure de l'humidité du sol, du potentiel hydrique, de la température et de la conductivité électrique tous les 20 cm de profondeur jusqu'à 1,20 mètre (figure 5). En outre, à un mètre de profondeur, des plaques lysimétriques équipées de mèches en fibre de verre permettent de recueillir la solution du sol (figure 6). Les prochaines étapes en début d'année 2014 seront le travail du sol, la plantation de la canne à sucre et les apports de matières organiques.
Figure 5 : dans le bloc 2, chacune des six modalités expérimentales est équipée de sondes et de capteurs pour mesurer à six profondeurs dans le sol : l'humidité, la pression de l'eau, la température et la conductivité électrique.
Figure 6 : dans le bloc 2, chacune des six modalités expérimentales est équipée à un mètre de profondeur de plaques lysimétriques avec des mèches en fibres de verre.
Un travail d'équipe
Bien que le site de la Réunion soit géré par l'unité de recherche « recyclage et risque » du Cirad, lors de la mise en place du site, de nombreux collègues (figure 7) d'autres équipes et d'autres organismes sont venus nous épauler (INRA EGC, INRA PESSAC, INRA plateforme génosol, IRD ECO&SOL, CIRAD SCA).
Figure 7 : les participants à la mise en place du SOERE PRO à la Réunion en novembre 2013.