Depuis 1999, la gestion de fumiers solides à l'intérieur des élevages québécois de poules pondeuses est passée de 8 à 63%, alors que la gestion sous forme liquide a chuté de 92 à 36%. La Fédération des producteurs d'oeufs de consommation du Québec (FPOCQ) s'est ainsi interrogée sur les impacts environnementaux d'une telle transition. L'objectif de la présente étude était donc de mesurer et de comparer au bâtiment l'effet du type de gestion (liquide, solide ou sèche) sur les émissions d'ammoniac (NH₃), de gaz carbonique (CO₂), de méthane (CH₄), de protoxyde d'azote (N₂O) et d'odeurs. Durant deux séries de huit semaines, 360 pondeuses furent réparties dans douze chambres expérimentales. Les résultats établirent que les gestions solide et sèche réduisent significativement (P<0,05) les émissions de NH₃ (93%), de C0₂ (21%), de CH₄, (16%) et d'odeurs (40%) par rapport à la gestion liquide, démontrant l'impact positif de cette transition sur l'environnement.

Les antibiotiques, notamment la chlorotétracycline (CTC), sont souvent utilisés dans la production animale à titre prophylactique et comme promoteurs de croissance. Cependant, les effets de la CTC sur la minéralisation de l'azote (N), plus particulièrement sur la production de nitrate (NO3), dans les sols agricoles amendés avec des composts de fumiers de ferme sont encore mal connus. En agriculture, la nitrification (i.e., production de nitrate) est un indicateur de l'état de la fertilité des sols agricoles. En général, les travaux portant sur les effets des antibiotiques sur les microorganismes du sol sont rares et parfois contradictoires. L'objectif de la présente étude était d'évaluer la minéralisation de N organique, plus particulièrement la production de NO3-N, dans deux sols agricoles de texture contrastante, un sol limono-argileux et un sol sableux, amendés avec deux composts à base de fumiers de bovins en présence et en l'absence de CTC. Les deux composts de fumiers de bovins contenaient de la paille (CP) ou des copeaux de bois (CB). La minéralisation de N a été évaluée en laboratoire durant une incubation aérobie de 160 jours, sous des conditions de température et d'humidité. Des échantillons de sols seuls ou mélangés avec trois doses de chaque compost sur une base de N total (0, 15,4 et 30,9 g CP/kg de sol ou 0, 12,5 et 25,0 g CB/kg de sol). Les doses de CTC étaient 0, 0,45 et 2,24 mg CTC/kg de substrat. Les traitements ont été répétés trois fois. L'essai d'incubation des sols en aérobie a montré que l'ajout des deux composts de fumiers de bovins (CB et CP) aux deux sols (limono-argileux et sableux) a engendré une augmentation des quantités de NO3-N en fonction du temps d'incubation. La production de NO3-N dans le substrat a été significativement affectée par le type de sol, le sol limono-argileux ayant produit une quantité de NO3-N plus élevée que le sol sableux. En termes de quantités nettes de NO3-N produites, c'est le compost pailleux (CP) qui a généré de quantités nettes de NO3-N les plus élevées durant les périodes d'incubation. Dans les conditions expérimentales utilisées et selon les résultats obtenus, il ressort que la minéralisation du N organique a été peu ou pas affectée par la présence de CTC dans les 11 substrats. D'une part, l'absence d'une période de latence et de ralentissement brutal de la nitrification et d'autre part, l'augmentation de la production de NO3-N avec le temps d'incubation dans l'ensemble des échantillons indiquent que les micro-organismes associés aux processus de minéralisation du N organique ont été peu ou pas affectés par les concentrations de CTC fraîchement ajoutées aux substrats. D'une manière générale, les résultats indiquent que la présence de CTC aurait tendance à abaisser légèrement les quantités de NO3-N produites dans l'ensemble des échantillons.

L'adoption en 2002 du Règlement sur les exploitations agricoles (REA) a fait en sorte que certains producteurs porcins se retrouvent maintenant en situation de surplus de lisier et doivent trouver de nouvelles alternatives à leur gestion conventionnelle. Parmi ces alternatives, la séparation directement sous les lattes semble intéressante. Plusieurs systèmes utilisant cette approche ont été étudiés (Ogink et al. 2000; Marshal 2002) et, de façon générale, ces systèmes permettent la concentration d'au moins 80% du phosphore dans une fraction solide ayant un minimum de 25% de matière sèche. Lors de la présente étude, quatre différents systèmes de séparation sous les lattes ont été comparés : une courroie, un filet, une gratte en forme de V opérée à tous les jours et la même gratte en V utilisée trois fois par semaine. Le dispositif expérimental utilisé consistait en 12 chambres identiques mais indépendantes ayant toutes leur propre système de gestion des déjections. Chaque chambre a reçu quatre porcs à l'engrais durant deux élevages de huit semaines. Plusieurs paramètres ont été évalués tels que le pourcentage de matière sèche et le contenu en phosphore des différentes fractions. Les mesures effectuées indiquent que la séparation de phase à l'aide des différents systèmes évalués était efficace, permettant d'isoler plus de 90% du phosphore dans une fraction solide ayant plus de 30% de matière sèche.

La littérature a démontré que la séparation de l'urine et des fèces sous les lattes et le retrait fréquent des deux fractions restreint les émissions de gaz et d'odeurs provenant du bâtiment, et ce, jusqu'à 50%. Le principal objectif était de comparer, dans un même montage expérimental, différents systèmes de gestion des déjections sur divers aspects relatifs à la qualité de l’air. Pour ce faire, le dispositif expérimental comprenait 5 traitements, dont 3 systèmes de séparation distincts (gratte en « V », filet, courroie). La fréquence de grattage et l'efficacité du procédé de séparation ont été étudiées. L'expérimentation s’est déroulée dans 12 chambres identiques, complètement indépendantes et ayant chacune leur propre système de gestion des déjections. Chacune des chambres accueillait quatre porcs élevés de 30 à 80 kg, et ce, sur une période de huit semaines par élevage. Les résultats ont démontré qu'il y a un effet significatif du traitement sur les émissions d’ammoniac (p=0,02). Sans le procédé de séparation, le retrait des déjections à tous les 2-3 jours a réduit de manière significative les émissions d’ammoniac de 46% (52,7 mg jour-1 kgporc-1). Au cours d'une période d’entreposage de 2-3 jours, la séparation de l'urine et des fèces directement sous des lattes a permis une réduction significative de 49% (50,0 mg jour-1 kgporc-1) des émissions d’ammoniac. Les différents systèmes de séparation ont eu la même capacité de réduction d’ammoniac. Les résultats ont révélé qu’au cours d’une semaine, il n'y a eu aucun avantage significatif à augmenter la fréquence de vidange ou à procéder à la séparation solide-liquide pour réduire les émissions de gaz carbonique, de méthane et d’odeurs. Les différents systèmes de gestion des déjections n'ont pas eu d’impact sur le caractère hédonique. / Literature has shown separating urine from feces and frequently removing both fractions is suitable for diminishing gas and odor emissions from pig building. On average, under-slat separation systems in piggeries can reduce ammonia and odor emissions by up to 50%. The focus of the present research study was to assess, in the same experimental design, the effect of diverse manure handling systems on various aspects relative to air quality. Twelve identical and completely independent experimental rooms were built. Each room housed four grower-finisher pigs from 30 to 80 kg over two 8-week period trials. Five treatments, of which three separation systems (V-shaped scraper, net, belt) were tested simultaneously. The scraping frequency and the effectiveness of the separation process were evaluated. Results showed there was a significant effect of the treatment on ammonia emissions (p=0.02). Without the solid-liquid separation, removing the manure every 2-3 days significantly reduced ammonia emissions by 46% (52.7 mg day-1 kgpig-1) compared to the control. Within a storage period of 2-3 days, the separation of the urine and feces directly under slats allowed a significant 49% (50.0 mg day-1 kgpig-1) reduction of ammonia emissions compared to the control. The different separation systems had the same ammonia reduction capacity. Results revealed there is no advantage at a statistically significant level (P> 0.05) for the separation process not for the removal frequency on carbon dioxide and methane emissions, within a week period. For the same period, it was not beneficial at a statistically significant level (P> 0.05) to separate excrement and urine directly under slats for reducing odor releases. Manure handling systems did not have an effect on the hedonic tone.

Les cycles du carbone et de l'azote sont interactifs. Le diagnostic traditionnel des amendements organiques fait donc appel au rapport C:N. La composition biochimique des amendements influence leur stabilité dans le sol. L'indice de stabilité biologique (ISB), la lignine et le rapport LIC/N (LIC = lignine + cutine) ont été récemment introduits dans des modèles décrivant la dynamique du carbone et de l'azote. L'ISB est une combinaison linéaire des fractions soluble au NDF (neutral detergent fraction), des hémicelluloses, des fibres brutes et de la fraction LIC. Comme le fractionnement biochimique est coûteux et ardu, un étalonnage au spectromètre proche infrarouge à transformées de Fourier (FT-NIR) a été fait sur 148 amendements organiques. De plus, un suivi a été effectué dans 2 amas de fumiers de bovins. Le FT-NIR a permis de prédire la fraction LIC (r² de 0,99) et l'ISB (r² de 0,98). Pour les amas de fumier au champ, une stratification importante a été observée dans l'un des fumiers alors que l'évolution de l'autre s'est faite de façon uniforme. Les différences entre les fumiers étaient attribuables au type de litière utilisée. / The C and N cycles are biologically linked and so traditionally represented as the C/N ratio. However, the mineralization and reorganization of organic C and N also depend on biochemical components that make up their biological stability (BSI). The BSI is the linear combination of biochemical fractions. However, as biochemical fractionation is a long and expensive procedure, we calibrated a Fourier transform near infrared spectrometer (FT-NIR) across 148 organic amendments. We also monitored modifications occurring in two beef livestock manures in windrow. FT-NIR predicted efficiently the LIC fraction (r² = 0.99) and BSI (r² = 0.98). One manure in windrow presented an important stratification while the other presented a uniform evolution. Differences are attributable to litter type.

Le phosphore apporté aux cultures par les engrais de synthèse est très peu disponible pour les plantes dans les sols hautement fixateurs en P. Seulement 5 à 20 % de la dose apportée reste disponible la première année d' application (Khiari et Parent, 2005). La mise en contact de solides de lisier de porc déshydratés (SLP) augmenterait l' efficacité d' utilisation du phosphore. Toutefois, il est important de développer des critères d ' acceptabilité pour leur donner une valeur fertilisante commerciale et réduire du coup les risques de pollution par le phosphore. La caractérisation de 9 solides de lisier de porc (SLP) montre qu' ils possèdent un bon pouvoir tampon comparativement à la tourbe, une salinité acceptable, une valeur fertilisante intéressante et pour ceux qui ont subit un compostage complet, une bonne stabilité biologique. Une substitution de la tourbe par un SLP issu d'une Centrifugeuse Mobile (CM) montre que le meilleur taux de disponibilité de P des engrais organo-minéraux est obtenu avec la fonnule suivante: 12% tourbe. 480/0 CM, 200/0 phosphate mono ammoniacal et 20 % phosphate di-ammoniacal surtout dans les sols argileux.

Le Québec compte environ 3,9 millions de porcs dans environ 1890 entreprises porcines. Un porc génère en moyenne 7,6 litres de lisier par jour. Selon une évaluation réalisée par le Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec (MAPAQ) en 2004, un peu plus de 20% des entreprises porcines seraient en surplus de phosphore dans les régions de Chaudière-Appalaches et de la Montérégie. Ces dernières années, plusieurs solutions ont été développées comme la séparation du lisier, soit par des méthodes physicochimiques directement dans le bâtiment (ex. sous les lattes), soit à l'aide de procédés de traitement. Les traitements du lisier génèrent à leur tour un résidu solide. Dans cette étude, le lisier étudié a été séparé par centrifugation avec addition de biocharbon pour obtenir une fraction solide avec des pourcentages plus élevés de matière sèche. Les conditions optimales obtenues par la méthode de réponse de surface pour la séparation de la matière sèche du lisier de porc étaient 33,84% de matière sèche avec l'addition de 6% de biocharbon, un pH de 13 et 90 minutes de temps de centrifugation.

La pollution engendrée par les pratiques d'élevage constitue une préoccupation majeure dans beaucoup de pays. Il a été notamment démontré que les fèces animales logent des pathogènes potentiellement nocifs, dont le Escherichia coli 0157:H7 et des espèces du genre Salmonella. Ainsi, le recyclage des résidus organiques qui n'ont pas été préalablement soumis à un traitement adéquat pose un risque élevé de contamination de l'environnement, du sol et des eaux souterraines. L'élimination des pathogènes par les techniques de biopasteurisation s'avère un moyen prometteur pour la gestion des résidus animaux et en particulier du fumier solide. Bien que chacune des techniques existantes possèdent des avantages, il y a toutefois toujours place à l'amélioration. Dans cette étude, nous avons présenté un nouveau système de traitement en continu par biopasteurisation appelé SHOCMD (Système d'Hygiénisation en Oxygénation Contrôlée), et son efficacité à éliminer les bactéries pathogènes. Les résultats ont été comparés à ceux d'un système conventionnel, soit la cellule de compostage à aération forcée. Afin de vérifier l'efficacité du SHOCMD , deux pathogènes majeurs, soit E, coli 0157:H7 et Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium, ont été introduits dans le fumier solide de porc. À la fin du traitement, les échantillons ont été analysés en utilisant des techniques microbiologiques et moléculaires. De plus, la diversité bactérienne, un paramètre important pour une gestion efficace de la biopasteurisation, a été déterminée à l'aide de techniques moléculaire. Les résultats ont démontré que le SHOCMD est un système efficace pour l'hygiénisation du fumier solide et que le produit final répond aux normes de sécurité concernant les pathogènes. / Pollution by livestock wastes has become a great concern in many countries. It is well documented that potentially harmful pathogens including Escherichia coli 0157:117 and Salmonella spp. are shed in animal feces. Recycling of these wastes without treatment poses a risk of contamination of the environment, soil and groundwater. Bio-pasteurization is a promising technique for management of solid animal wastes especially manure. However, even if each method has its own advantages there is still room for improvement. In this study, we present a new bio-pasteurization system called SHOCIM (Système d'Hygiénisation en Oxygénation Contrôlée) and the efficiency of the SHOCIM to eliminate pathogens was compared to the Cell, which is one of the conventional Systems. To evaluate the efficiency of SHOC™, two majors pathogens, E. coli 0157:H7 and Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium were introduced in manure. At the end of treatment, the samples were analyzed with both microbiological and molecular techniques. Bacterial diversity which is important in the effective management of biopasteurization process was monitored by molecular techniques as well. Results demonstrated that SHOCIM is an efficient facility for manure treatment and the final product meet the standards for pathogens safety.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019. / L’utilisation de lisier à des fins de fertilisation est une pratique courante des systèmes de production laitière du Québec et représente une alternative intéressante aux fertilisants minéraux en offrant une source d’azote disponible aux plantes et de matière organique pour le sol. Les objectifs de ce projet situé au nord du lac Saint-Jean (Normandin, Qc) étaient d’évaluer les changements à long terme (21 ans) des stocks de N dans le profil du sol (0-50 cm) selon deux rotations de cultures (céréales continues ou rotation céréale - plantes fourragères pérennes), combinées à deux types de travail du sol primaire (chisel ou charrue à versoirs) et à deux sources de nutriments (minéral ou lisier de bovins) et de dresser le bilan des flux d’azote dans le système sol-plante, pour les systèmes culturaux comparés. L’apport annuel et répété sur 21 ans de lisier de bovins a augmenté les stocks d’azote en surface (0-20 cm) de 14 %, comparativement à la fertilisation minérale, mais n’a montré aucun effet en dessous de 20 cm. La rotation comportant des plantes pérennes a favorisé également une plus grande accumulation (+ 25 %) d’azote dans le sol pour l’horizon 0-20 cm que la monoculture d’orge. La combinaison d’un apport de lisier au système de cultures en rotation avec plantes pérennes a montré un effet bénéfique encore plus important, avec des stocks d’azote du sol supérieurs de 32 % par rapport au système de céréales continues avec lisier (+2,04 t N ha-1 sur le profil entier [0-50 cm]). Le type de travail du sol n’a pas eu d’impact significatif sur les stocks d’azote du profil du sol entier (0-50 cm). Une approche de défaut de bilan entrées-sorties suggère que la présence de légumineuses dans le mélange fourrager contribue à augmenter considérablement les stocks d’azote du sol.

Le microbiome du sol contribue à plusieurs rôles écologiques favorables à une agriculture durable. L’étude métagénomique des communautés du sol permet une nouvelle compréhension de l’impact des pratiques culturales sur l’écologie microbienne du sol. L’objectif du projet était de vérifier les impacts du travail de sol (labour ou travail réduit),de la fertilisation (fumier de poulet, lisier de bovin laitier, lisier de porc, engrais minéraux NPK ou PK) et de la gestion des résidus de culture (retournés ou exportés) après sept et huit années sur les communautés bactériennes et fongiques dans deux sols contrastés(loam sableux [LS] et argile limoneuse [AL]). La conservation des résidus a augmenté les diversités bactériennes dans le LS chaque année et fongiques dans chaque type de solet année. Cette pratique a influencé les Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chloroflexi, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Cyanobacteria et Nitrospirae, davantage en 2016 qu’en 2015 et différemment selon le type de sol. L’application de lisier de porc a diminué la diversité fongique de chaque type de sol et année tout en favorisant l’abondance relative des Pyronemataceae, en comparaison à tous les autres traitements de fertilisation. Ces résultats ont été corrélés à des teneurs élevées en Cu des sols. La diversité des champignons mycorhiziens arbusculaires n’a pas été clairement affectée par les pratiques culturales. Les Glomus,Paraglomus et Claroideoglomus, les trois genres mycorhiziens les plus abondants, ont été affectés par le travail du sol dans le LS, par la fertilisation dans l’AL alors que la gestion des résidus a eu des effets dans l’AL en 2015 et dans le LS en 2016. En conclusion, les communautés bactérienne et fongique ont été influencées par les résidus pour chaque type de sol et année. La fertilisation, l’application de lisier de porc corrélé aux teneurs de Cu du sol, a influencé les communautés fongiques / Soil microbiome is involved in many ecological services contributing to sustainable agriculture. Metagenomic techniques now allow a whole new level of comprehension of soil microbial communities. The aim of our research project was to define the impacts of tillage (plowing or reduced tillage), fertilization (poultry manure, dairy cattle slurry, pigs lurry, NPK and PK mineral fertilizers) and residues management (returned or exported)on bacterial and fungal soil communities on two soils with contrasting texture (sandy loam [LS] and silty clay [AL]) after seven and eight years. Residues conservation increased bacterial diversity in the sandy loam each year and fungal diversity in each soil type and year. Residues conservation also impacted Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chloroflexi, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Cyanobacteria and Nitrospirae, more in 2016 than 2015, and differently according to soil types. Pig slurry application reduced fungal diversity. This type of fertilizer was furthermore linked to higher relative abundance of Pyronemataceae compared to other fertilizers for each soil type and year. These effects were correlated to high copper concentration in soil. Arbuscular mycorrhizal fungi diversity was not clearly impacted by the treatments. Glomus, Paraglomus and Claroideoglomus, the three more abundant mycorrhizal genera, were affected by soil tillage in LS each year, by fertilization in AL each year and by residues management in AL for 2015 and in LS for 2016. In conclusion, bacterial and fungal communities were influenced the most by residues conservation. Fertilization via pig slurry applications was correlated with high soil copper concentration and impacted the most fungal community.