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AGRO-BIO - 310 - 02

MÉTHODES D'ÉVALUATION DE LA MATURITÉ DES COMPOSTS

Table des matières

______________________________________

Par Jean Duval, agr., M.Sc.
novembre 1991, revisé avril 1993

Les méthodes d'analyse de sol traditionnelles sont peu utiles pour décrire la maturité ou la qualité d'un compost sinon du point de vue de sa valeur fertilisante. Plusieurs chercheurs ont donc mis au point des analyses qui permettent d'évaluer la maturité des composts, ce qui est essentielle pour décider si un compost est commercialisable ou non. Ces tests peuvent se classer en quatre catégories selon qu'il s'agit de méthodes empiriques, physiques, chimiques ou biologiques. Les méthodes biologiques ont tendance à être plus longues que les autres mais permettent de vérifier si oui ou non le compost peut être utilisé sans danger pour les plantes.

MÉTHODES EMPIRIQUES

Observations simples

Méthodologie

Il s'agit d'observer et de manipuler le compost pour déterminer s'il est à maturité. Un compost à maturité a les caractéristiques suivantes:

  • - Il ne dégage pas d'odeur d'ammoniaque;
  • - Sa température est basse même si l'humidité reste bonne;
  • - Il est granuleux, foncé et sent bon;
  • - On y trouve au moins trois types d'arthropodes: des cloportes, des carabes et des mille-pattes.
  • - On ne distingue plus à l'oeil nu les composés d'origine.
    •

    Commentaires

  • - Cette méthode demande une certaine expérience de la part de la personne évaluant le compost, spécialement pour discerner un compost mi-mûr d'un compost mûr.
  • - Aucune donnée quantitative n'est générée.

    • MÉTHODES PHYSIQUES

    Test de tamisage

    Méthodologie

    Passer le compost dans un tamis de 25 mm.

    Interprétation des résultats

    Si la plus grande partie du compost passe au travers du tamis, le compost est mûr.

    Commentaires

    La méthode indique souvent un compost trop mûr, sans grande valeur fertilisante. La méthode est non-valable pour les composts où il y a eu broyage préalable.

    Suivi de la température

    La température fluctue grandement au cours du compostage. Les températures sont au maximum à la ou les phases thermophiles et diminuent par après jusqu'à la température ambiante à maturité. Le suivi de la température peut toutefois être trompeur. Ainsi, la température peut être basse parce que l'aération est déficiente ce qui n'indique alors pas du tout que le compost n'est pas mûr.

    Un test simple pour vérifier si le compost est stabilisé est celui de la réhumidification.

    Méthodologie

    Il s'agit de réhumidifier à 50% le compost et de l'aérer par brassage intense. On fait par la suite le suivi de la température.

    Interprétation des résultats

    L'absence de toute remontée de température indique que le compost est vraiment stabilisé, ce qui ne veut pas nécessairement dire qu'il n'est pas phytotoxique.

    Test respirométrique (Germon et al., 1980)

    C'est une méthode d'analyse complexe développée en France mais dont il existe une variante simplifiée. Il s'agit de mesurer la consommation d'oxygène du compost pour en déterminer la maturité. Le principe en est que le compost en fin de fermentation a une faible consommation d'oxygène et une faible production de gaz carbonique.

    Méthodologie

    Détermination de la capacité de rétention en eau du compost:

  • - Triturer 400 g du compost à évaluer dans un excès d'eau;
  • - Éliminer l'eau à la centrifugeuse. Remélanger et répéter;
  • - Déterminer par pesée l'humidité du compost.

    • Mise en incubation du compost:

  • - Peser une quantité de compost de façon à obtenir un kilogramme de produit humide à 80% de la capacité de rétention en eau;
  • - A la température de la pièce, mettre l'échantillon dans un pot de 5 litres surmonté d'un bécher contenant 250 ml de soude 2 N pour piéger le gaz carbonique;
  • - Placer le tout dans un autocuiseur de 22 litres raccordé à un tensiographe par un tuyau à vide pour enregistrer la dépression créé par la consommation d'oxygène;
  • - Incuber pour environ 3 jours à 20C selon l'intensité de la respiration.

    • Calcul de la consommation d'oxygène du compost:

    Interprétation des résultats

    On considère qu'un compost est mûr (commercialisable) si sa consommation d'oxygène est inférieure à 40 mg/ kg de produit sec par heure.

     

    Test E4/E6 (Schnitzer, 1982)

    Il s'agit d'une méthode spectrométrique, c'est-à-dire qui fait appel à la propriété d'un corps, d'une solution à absorber la lumière à différentes fréquences. Le rapport de l'absorbtion lumineuse d'une solution d'acide humique à des fréquences de 465 et 665 nm est appelé rapport E4/E6.

    Matériel nécessaire

  • - Spectromètre et éprouvettes pour cet appareil
  • - Bicarbonate de sodium en solution de 0,05 N dans de l'eau distillée.

    • Méthodologie

    Extraction de l'acide humique:

  • - Dissoudre 2 à 4 mg du matériel dans 10 ml de la solution de bicarbonate de sodium. La solution qui en résulte doit avoir un pH approximatif de 8.
  • Analyse spectrométrique:
  • - Dans une éprouvette de référence (témoin) mettre seulement la solution de bicarbonate sans compost;
  • - Mesurer l'absorption lumineuse à des fréquences de 465 et 665 nm;
  • - Établir le rapport des résultats aux deux fréquences d'absorbtion.

    • Interprétation des résultats

    Un rapport E4/E6 inférieur à 5 indique la présence d'acide humique, donc une décomposition avancée alors qu'un rapport supérieur à 5 indique la présence d'acide fulvique, donc une décomposition moins avancée. Plus le rapport est faible, plus le compost est mûr, plus les particules d'humus (et non les particules de matière organique) sont grosses et complexes. A l'inverse, plus le rapport est élevé, moins le compost est mûr.

    Commentaires

    La méthode est coûteuse si l'on ne dipose pas déjà d'un spectromètre.

    MÉTHODES CHIMIQUES

    Mesures de pH

    Le pH varie beaucoup en cours de compostage pour se stabiliser à la neutralité (pH de 7,0) dans beaucoup de cas à la fin du processus. Bien que facile à déterminer sur les lieux mêmes du compostage, le pH n'est pas une mesure très précise de la maturité du compost. Ainsi, un pH bas peut indiqué une aération déficiente plutôt qu'un stage précis du processus. Dans le cas de matériaux très acides, le pH final ne sera pas neutre.

    Test des sulfures (Spohn, 1969)

    Méthodologie

  • - Ajouter 25 ml d'acide chloridrique 18% à un bécher de 400 ml contenant une cuillerée à table de compost.
  • - Couvrir le bécher d'un couvercle muni de bandes de papier à l'acétate de plomb.

    • Interprétation des résultats

  • - Une coloration de brun à noir sur les bandes indique la présence de sulfures ce qui signifie une plus ou moins grande putréfaction. Le noir indique la présence d'une plus grande quantité de sulfures.
  • - Un compost mature ne présente aucune coloration sur les bandes car à maturité, tout le soufre est présent sous forme de sulfates.

    • Commentaires

  • - Ce test facile et rapide indique le potentiel d'oxydo-réduction du compost mais a avantage à être fait en conjonction avec le test suivant, celui de l'azote.
  • - Le test peut confondre l'anaérobiose et la non-maturité.

    • Test de l'azote (Spohn, 1978)

    Matériel nécessaire

  • - Solution A: réactif Nesslers (disponible dans le commerce)
  • - Solution B: 0.2 gr de naphtylamine dissous dans 500 ml d'acide acétique à 20%
  • - Solution C: 3 g d'acide sulfanilique dissous dans 500 ml d'acide acétique à 20%
  • - Note: garder les solutions B et C au réfrigérateur
  • - Poudre de réduction: Mélange de 95 g de sulfate de barium (BaSO4) pro Roentgen séché à 150C, 5g de poudre de zinc et 10 g de sulfate de manganèse MnSO4.H2O p.a.
  • - Papier-filtre de 9 cm de diamètre
  • - Anneau plastique de 8 cm de diamètre et 4 cm de hauteur (tuyau coupé en section)

    • Méthodologie

  • - Placer l'échantillon de compost dans un plat
  • - Humidifier l'échantillon avec de l'eau distillée en mélangeant avec une cuillère de façon à ce que la surface paraisse humide lorsque pressée
  • - Séparer un papier-filtre en deux et placer ces deux parties côte-à-côte sur une plaque de verre ou de plastique
  • - Recouvrir d'un papier-filtre entier
  • - Placer l'anneau plastique sur le papier-filtre
  • - Remplir l'anneau avec l'échantillon
  • - Presser avec la cuillère sur le dessus de l'échantillon de façon à imprégner le papier filtre de liquide
  • - Disposer simultanément de l'anneau et du papier-filtre complet. On se retrouve avec l'extrait aqueux sur les deux moitiés de papier-filtre.
  • - Tester la première moitié à l'aide de 7 gouttes de solution A. Si cela devient brun, il y a de l'ammoniaque et donc le compost n'est pas mature.
  • - Déposer 7 gouttes des solutions B et C sous l'autre moitié. S'il y a du rouge, des nitrites sont présents.
  • - Saupoudrer de poudre de réduction sur la surface de la même moitié. La couleur rouge apparaîtra après un court moment s'il y a des nitrates.

    • Interprétation des résultats

  • - Un compost très mûr contient beaucoup de nitrates et très peu d'ammoniaque alors que le compost non mûr contient de l'ammoniaque et peu de nitrates.
  • - S'il y a de l'ammoniaque et des nitrates simultanément, c'est que le compost est un mélange de compost mature et non-mature ou qu'il y a eu addition d'engrais azoté.
  • - S'il y a peu d'ammoniaque et peu de nitrates, le compost est à un stade intermédiaire où l'azote est surtout sous forme de protéines vivantes.

    • Test du chrome (Cole, 1992)

    Il s'agit d'un test rapide mis au point par Michael Cole à l'université d'Urbana en Illinois. Peu de détails sont en ce moment disponibles car la méthode fait encore l'objet de recherches.

    Méthodologie

    Le compost à évaluer est séché et moulu finement puis mélangé avec du dichromate de potassium et de l'acide sulfurique.

    Interprétation des résultats

  • - Une intense couleur verte, formée d'ions de chrome (Cr3+) se développe lorsque le compost n'est pas à maturité.
  • - Quand le compost est à maturité, une brun-vert boueux apparaît.
  • - Si une mesure quantitative est nécessaire, la quantité d'ions chrome peut être mesurée par spectrophotométrie à 600 nanomètres.

    • Commentaires

    Cette méthode fonctionne bien pour les composts de déchets verts et les composts municipaux mais pas pour les composts à base de boues d'épuration.

    Rapport C/N (Hirai et al., 1984)

    Le rapport C/N est trop variable dans les composts mûrs pour être un bon indicateur de la maturité. Par contre, le rapport du carbone à l'azote organique est un excellent indicateur comme l'ont démontré Hirai et al. (1984) à l'aide de l'analyse d'extraits aqueux de différents types de composts.

    Méthodologie

  • - Le carbone organique est déterminé comme à l'habitude.
  • - L'azote organique est calculée comme étant l'azote total moins l'azote inorganique c'est-à-dire l'ammoniaque, les nitrates et les nitrites. On doit donc déterminer les concentrations de ces formes d'azote pour obtenir l'azote organique.

    • Interprétation des résultats

  • - Un rapport C/Norg de 5 ou 6 indique un compost mature.

    • Commentaires

  • - Ce test n'est pas indiqué pour les composts fait à base de boues d'épurations.

    • Analyse de la DCO

    L'évaluation de la demande chimique en oxygène (DCO) est un test fréquemment effectué sur les boues de stations d'épuration et pour qualifier les matières organiques en général. Un compost est considéré à maturité lorsque sa DCO est inférieure à 350 mg/g.

    Chromatogrammes (Brinton, 1983)

    Matériel nécessaire

  • - Disques de papier chromatographique #1 de 15 cm de diamètre
  • - Mèches faites en roulant sur eux-mêmes des carrés de 20 x 20 mm du même type de papier
  • - Hydroxyde de sodium (NaOH) 0.25 N pour extraire la matière organique
  • - Nitrate d'argent 0,5% pour sensibiliser le papier avant le test
  • - Un contenant Petri, une coupole de verre (watch glass)

    • Méthodologie

    Préparation:

  • - Percer un petit trou au centre du disque de papier qui servira à introduire les mèches
  • - Indiquer au moyen d'un crayon les rayons de 35 et 50 mm

    • Extraction des matières humiques:

  • - Placer 1 partie de compost dans 10 partie de NaOH;
  • - Extraire pendant 6 à 8 heures en prenant soin de brasser toutes les heures;
  • - Centrifuger avant utilisation ou laisser les solides se déposer pendant plusieurs heures;
  • Sensibilisation du papier:
  • - Placer 1 ml de nitrate d'argent sur le verre et laisser le papier l'absorber par une première mèche introduite dans le disque jusqu'à la marque de 35 mm;
  • - Retirer le papier et la mèche. Jeter la mèche.
  • - Laisser sécher le papier de 2 à 4 heures dans un endroit faiblement éclairé où la température ne dépasse pas 29C.
  • - On peut prolonger la sensibilisation du papier jusqu'à ce que les premiers signes de jaunissement des oxydes d'argent apparaissent. A ce moment, on passe rapidement à l'autre étape.

    • Elution de l'extrait humique:

  • - Placer une nouvelle mèche au centre du disque;
  • - Placer l'extrait humique sur le verre;
  • - L'élution doit se faire dans une pièce à atmosphère contrôlée idéalement où la température est de 21C et l'humidité de 70%.

    • Interprétation des résultats

  • - Deux données affectent les chromatogrammes: l'extractabilité de l'humus et la qualité de l'humus.
  • - La proportion d'acide fulvique et d'acide humique dans l'échantillon indique la qualité et le degré de décomposition et affecte l'apparence du chromatogramme. Un humus de qualité et un compost mûr contiendront plus d'acide humique que d'acide fulvique.
  • - Un fumier frais a tendance à donner une couleur foncée et une zone extérieure épaisse. Par contre, le même fumier composté donne un chromatogramme plus pâle et une zone extérieure plus mince. Les composés simples qui se déplacent plus facilement sont devenus plus rares parce que le compostage a stabilisé ces composés, ce qui explique l'amincissement de cette zone.

    •  

    Commentaires

  • - Cette analyse est purement qualitative et demande une base comparative.
  • - La différence entre un compost demi-mûr et un compost mûr est difficile à distinguer. Il faut donc voir cette méthode comme un test de la qualité du compost plutôt que comme un outil pratique pour déterminer la maturité du compost.
  • - Elle est à compléter avec d'autres analyses.

    • MÉTHODES BIOLOGIQUES

    Plante-test (Spohn, 1969)

    Méthodologie

  • - Remplir de compost un plateau de 38 x 28 x 6 cm
  • - Epandre 10 g de graines de cresson à la surface
  • - Couvrir d'une plaque de verre pour le temps de la germination
  • - Peser le plateau tous les deux jours et remplacer l'eau qui s'est évaporée
  • - Couper et peser le cresson après 5 jours.
    •

    Interprétation des résultats

  • - Si on obtient de 60 à 100 g de cresson, le compost est de qualité.
  • - S'il s'agit d'un compost de mauvaise qualité, les graines ne germeront pas ou donneront peu de pousses.
  • - Si le compost n'est pas mûr ou putride, le cresson aura un arrière-goût désagréable.

    • Commentaires

  • - Les résultats les plus rapides sont obtenus avec le cresson de jardin mais d'autres plantes peuvent être utilisées. L'orge, par exemple, est très sensible à la phytotoxicité.
  • - Le test est approximatif mais indique la caractéristique la plus importante d'un compost: l'absence de phytotoxicité.

    • Test de germination (WHO, 1978)

    Méthodologie

  • - Remplir 15 pots de différents mélanges de sol et compost (exemple: rapport volumétrique de 0:1, 1:3, 1:1, 3:1, 1:0).
  • - Planter 30 grains d'orges par pot et idéalement faire 3 répétitions.
  • - Couvrir les mélanges de 200 ml de sable (1-1,5 mm) et laisser germer dans des conditions identiques.
  • - Récolter après 2 semaines et compter le nombre de germes.

    • Interprétation des résultats

    - Les résultats avec le sol sans compost sont considérés comme 100% (traitement sans compost = témoin)

    Commentaires

  • - En récoltant, séchant et brûlant les germes on peut obtenir d'autres valeurs telles que le pourcentage de rendement, le pourcentage de rendement sur une base sèche et le pourcentage de cendres respectivement.

    • Test de la verticilliose (Spohn, 1969)

    Matériel nécéssaire

  • - Un litre de décoction de pommes de terre (2 kg de pommes de terre pelées bouillies dans un litre d'eau)
  • - 10 g de sucre de raisin
  • - 25 g d'Agar-agar
  • - Acide lactique
  • - Pétri de 9 cm de diamètre
  • - Entonnoir de 1 litre
  • - Eprouvettes
  • - Aiguille d'inoculation (fil de platine muni d'une poignée)
  • - Incubateur
  • - Autoclave
  • - Suspension de Verticillium cinnabarium

    • Méthodologie

  • - Faire bouillir ensemble les trois premiers ingrédients jusqu'à dissolution complète (environ 45 minutes).
  • - Ajouter de l'acide lactique pour obtenir un pH de 4.8. A l'aide de l'entonnoir, emplir à moitié les éprouvettes du médium de culture et stériliser à 20C.
  • - Inoculer le contenu des éprouvettes à l'aide de l'aiguille d'inoculation en penchant les éprouvettes.
  • - Boucher les éprouvettes avec du coton et incuber à 22C.
  • - Brûler légèrement le coton avant d'ouvrir les éprouvettes.
  • - Ajouter 5 ml d'eau stérilisée à la culture et agiter. Placer les 5 ml de solution dans un pétri.
  • - Placer une bande de compost de 2 cm de large en travers du pétri.
  • - Garder à l'incubateur pour 1, 2, 3, ou 4 jours.

    • Interprétation des résultats

  • - On observe la croissance du champignon avec un microscope 80X.
  • - S'il y a un halo sans croissance autour de l'échantillon de compost, le compost n'est pas mûr.
  • - Si le champignon croît sur le compost, le compost est mûr.
  • - Les résultats peuvent être observés à l'oeil nu au bout de 3 ou 4 jours.
    •

    Commentaires

    Il existe un test semblable utilisant le champignon Chaetomium gracile (Obrist, 1965).

    Bibliographie

    Brinton, W.F., Jr. 1983. A qualitative method for assessing humus condition. in Knorr, D. (éditeur). 1983. Sustainable food systems. AVI Publishing, Westport, Connecticut. 416 pages.

    Cole, M. 1992. Simple chemical test for compost maturity. Recherche effectuée à l'Université de l'Illinois. Cité dans Biocycle, mai 1992, page 26.

    Kononova, M.M. 1966. Soil organic matter: Its nature, its role in soil formation and in soil fertility. Pergamon Press, Londres. 544 pages.

    Germon, J.-C., B. Nicolardot et G. Catroux. 1980. Mise au point d'un test rapide de détermination de la maturité des composts. Ministère de l'environnement et du cadre de vie, Convention d'etude n 79-509. France.

    Hirai, M.F., V. Chanyasak et H. Kubota. 1984. A standard measurement for compost maturity. Biocycle, 24(6):54-56.

    Mustin, M. 1987. Le compost:gestion de la matière organique. Éditions François Dubusc, Paris. 954 pages.

    Spohn, E. 1969. How ripe is compost?. Compost Science, automne 1969, pages 24 à 26.

    Spohn, E. 1978. Determination of compost maturity. Compost Science/Land Utilization, 19(3):26-27.

    Schnitzer, M. 1982. Organic matter characterization. pages 581-595 in Page, A.L., R.H. Miller et D.R. Keeney (éditeurs). 1982. Methods of soil analysis. Part 2. Chemical and microbiological properties. 2e édition. American Society of Agronomy, Madison, Wisconsin. 1159 pages.

    World Health Organization. 1978. Methods of analysis of sewage sludge, soild wastes and compost. International Reference Center for Wastes Disposal, CH-8600, Dubendorf, Suisse.

    MISE-EN-GARDE

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