Cette étude visait à évaluer le potentiel de valorisation agricole de fractions solides de lisier de porcs (FSLP) issues de systèmes de traitement, sur les bases de la productivité et de la qualité des sols. Les résultats obtenus au terme d'un essai au champ indiquent que l'application de la FSLP a rapidement stimulé l'agrégation du loam limoneux Le Bras, en plus d'accroître ses activités biologique et enzymatique. Des taux élevés de minéralisation de l'azote ont également été observés. Toutefois, compte tenu du caractère temporaire de ces effets, des apports répétés dans le temps seront nécessaires. Lors d'un second essai en cabinets de croissance, des rendements supérieurs en ray-grass et une activité microbienne plus importante ont été obtenus avec l'argile Ste-Rosalie. De même, la FSLP issue du traitement aérobie thermophile a conduit à des rendements supérieurs ainsi qu'à une plus grande disponibilité de l'azote pour la culture, en raison de son contenu élevé en N total et en C facilement minéralisable.

Th. doct.-ing.--ENSA--Rennes, 1997. / Bibliogr. p. 289-296. Résumés en français et en anglais.

Le présent mémoire porte sur le confort des vaches laitières logées en stabulation entravée vis à vis la litière de fumier recyclé. Une expérience a été réalisée dans le but de comparer la paille hachée à une profondeur de 6 centimètres (2 pouces) à du fumier recyclé à 6 centimètres et 15 centimètres (6 pouces) de profondeur. Les mesures ont été prises sur 18 vaches Holstein et sur l’état de la litière dans les stalles. Alors que la litière de fumier recyclée a entraîné des surfaces de stalles plus humides et plus sales, le temps de couchage, les blessures, la boiterie ainsi que la propreté des pattes et du pis n'ont pas été affectés par les traitements. Cependant, la litière de fumier recyclé a réduit la propreté des trayons, des flancs et des jarrets et augmenté les durées des mouvements de lever et de coucher. Nos résultats montrent que la litière de fumier recyclé pourrait être une bonne alternative de litière pour les vaches laitières maintenues dans des stabulations entravées sur la base des indicateurs de confort mesurés. Toutefois, les producteurs qui décident d’adopter la litière de fumier recyclé doivent accorder une plus grande attention au nettoyage des trayons avant la traite. / While many studies have evaluated deep bedding’s impact on cow comfort, few of those studies have been done in tie stall barns. To get a better understanding on that matter, this thesis deals with the effect of using recycled manure solids as bedding for dairy cows housed in tie-stall. An experiment was conducted to compare straw bedded stalls at a depth of 6 centimeters (2 inches) to recycled manure solids at 6 centimeters and 15 centimeters (6 inches) of depth. Measurements were taken on 18 Holstein cows and stalls. While recycled manure solid bedding led to wetter and dirtier stall surfaces, lying time, injuries, lameness, along with leg and udder cleanliness, were not impacted by the bedding treatments. However, recycled manure solids decreased teat, flank, and hock cleanliness and increased the duration of the lying and rising movements. Our results show that recycled manure solids could be a good bedding alternative for dairy cows kept in tie stalls based on tested comfort indicators. However, those who use recycled bedding solids must place greater attention to teat cleaning prior to milking.

La litière de fumier recyclé (LFR) (séparation du fumier et fraction solide remise sous les animaux) est de plus en plus utilisée dans l’industrie laitière au Québec. Pourtant, les risques reliés à son utilisation sur la santé humaine sont méconnus. La présente étude tente donc d’identifier la meilleure méthode de compostage de la LFR quant à la qualité de l’air dans les fermes laitières. Quatre méthodes de compostage du solide ont été testées : SW) statique; TW) retourné quotidiennement; DC24) statique après 24 h dans un composteur rotatif; et DC72) statique après 72 h dans un composteur rotatif. Des échantillons d’air ont été prélevés aux jours 0, 5, 10 à l’aide d’un échantillonneur liquide et d’un autre sur filtre. Les poussières ont été mesurées par compteur optique de particules. Les microorganismes ont été analysés par culture (bactéries et moisissures mésophiles, moisissures thermotolérantes) ou par qPCR pour les bactéries totales et Penicillium/Aspergillus, ainsi que plusieurs agents pathogènes et un gène de résistance aux carbapénèmes. Au jour 0, les poussières et les moisissures mésophiles sont inférieures pour SW, TW et DC24. Les bactéries totales sont plus faibles pour SW et TW et Penicilium/Aspergillus pour DC24. Au jour 5, les poussières sont inférieures pour DC24 et DC72, alors que les moisissures mésophiles, bactéries totales et Penicillium/Aspergillus sont en plus faibles concentrations pour SW et TW. Au jour 10, les poussières et Penicillium/Aspergillus sont plus faibles pour SW et TW, les bactéries totales pour DC72 et les résultats ne diffèrent pas pour les moisissures mésophiles. Pour les trois journées d’échantillonnage, SW a des concentrations inférieures à DC72 en bactéries mésophiles. Aucun des résultats de moisissures thermotolérantes ni d’endotoxines ne diffère et aucun des agents pathogènes ni le gène de résistance n’a été détecté par qPCR. Les traitements SW et TW semblent représenter les meilleurs choix quant à la qualité de l’air. / Recycled manure solids (RMS) (solid-liquid separation f fresh manure where the solid fraction is used as bedding) gain rising interest in Quebec’s dairy industry. However, RMS use’s associated risks on human and animal health are unknown. This study tried to identify the best composting method regarding to air quality in dairy barns. Four composting methods were tested: SW) static, TW) daily turned, DC24) static after 24 h in a drum composter and DC72) static after 72 h in a drum composter. Air sampling were done with a liquid sampler and a filter sampler at days 0, 5 and 10. Dust concentrations were measured by an optical particle counter. Microorganisms were analysed by culture (mesophilic bacteria and fungi, thermotolerant fungi) or by qPCR for total bacteria (16s rDNA) and Penicillium/Aspergillus (ITS1), as well for several pathogenic agents and a carbapeneme resistance gene (KPC). At day 0 and 5, SW, TW and DC24 lead to the lowest concentrations for dust and mesophilic fungi. Total bacteria were lower for SW and TW, while Penicillium/Aspergillus were lower for DC24. At day 5, DC24 and DC72 lead to the lowest concentrations for dust, while SW and TW lead to lower concentrations for mesophilic fungi, total bacteria and Penicillium/Aspergillus. At day 10, dust and Penicillium/Aspergillus were lower for SW and TW, while total bacteria were lower for DC72 and no mesophilic fungi did not differ. For the three sampling days, SW lead to lower concentration of mesophilic bacteria than DC72. No thermotolerant fungi or endotoxins results differ and no pathogenic agent or the carbapenem resistance gene were detected by qPCR. Thus, SW and TW seem to be the methods to privilege regarding air quality in dairy barns.

Thèse (M.A.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [59]-72. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2003-2004 / La pomme de terre est une culture très exigeante en engrais phosphatés. Au Québec, elle est principalement cultivée dans des sols légers, acides, pauvres en matière organique et réputés pour leur pouvoir fixateur en phosphore très élevé. Dans cette étude, l'utilisation du LIOR, un lisier de porc bio-traité et déshydraté, a permis d'augmenter significativement l'efficacité des engrais phosphatés dans la culture de la pomme de terre tout en ayant l'avantage d'offrir un débouché intéressant pour les surplus de lisier de porc au Québec. C'est à partir de données recueillies lors d'essais de fertilisation réalisés de 1999 à 2002 dans les comtés de Portneuf et de Lotbinière et dans la région de Lanaudière, qu'un modèle de réponse de la pomme de terre aux différentes formulations minérales, organiques et organo-minérales à base de LIOR fut élaboré. À partir de ce modèle et des outils géostatistiques, une scénarisation de l'utilisation du LIOR à l'échelle du champ a amené une augmentation moyenne des rendements totaux de 2,4 Mg ha-1 dans la pomme de terre au-delà de l'erreur expérimentale déterminée dans les essais de fertilisation et dans le modèle de réponse.

Les hormones et les antibiotiques administrés aux animaux d'élevage peuvent contaminer les terres agricoles et parfois les plantes lors de l'épandage du fumier. Pour déterminer les concentrations d'antibiotiques dans les fumiers de ferme, il est important d'élaborer une méthode d'extraction et de détection fiable, rapide et peu coûteuse. Dans la présente étude, des méthodes d'extraction liquide et les ultrasons ont été employés pour extraire l'oxytétracycline (OTC), la chlortétracycline (CTC) et la tylosine (TYL) dans quelques fumiers de ferme enrichis en OTC, CTC et TYL. Plusieurs paramètres ont été analysés pour optimiser les méthodes d'extraction d'antibiotiques développées par Blackwell et al. (2004b) : la longueur d'onde de détection, la dégradation des antibiotiques dans le méthanol, le type de fumiers, le temps de contact entre l'antibiotique et le fumier, la concentration en solutés, le volume de la solution extractive, la température d'extraction et le type de méthode SPE (Solid phase extraction). La détection a été effectuée par LC-UV. Après un ajout de 20 ppm d'antibiotiques, les taux d'extraction de l'OTC, de la CTC et de la TYL étaient respectivement de 79,4 ± 0,4 %, 58,9 ± 1,3 %, 40,7 ± 1,5 % pour le fumier de porc frais et de 72,2 ± 10,8 %, 40,2 ± 3,7 % et 49,6 ± 4,2 % pour le fumier de bovin de boucherie frais. Quant au fumier lyophilisé, les taux d'extraction étaient de 81,7 ± 32,3 % et de 55,7 ± 4,7 % pour l'OTC et la CTC respectivement. D'autres techniques ont été testées à savoir l'ELISA, le LC-MS et le FT-NIR. L'utilisation de l'ELISA pour la détection de CTC et de TYL est possible, mais la variabilité entre les répétitions est élevée. Des enrichissements allant de 1,4 à 75 ppm en CTC dans des fumiers préalablement lyophilisés et broyés à 1mm ont été analysés par FT-NIR (Fourier transform near-infrared). Des régions spécifiques ont été sélectionnées et le modèle de régression PLS (Partial least square) a permis la prédiction des données (validation). Selon les lignes directrices interprétant des indices de précision (r², RPD, RER), le FT-NIR peut être utilisable pour la plupart des applications, car sa classification est acceptable et son filtrage non précis.

Le surplus de production de lisier de porc dans certaines régions a mené au développement de technologies permettant de prendre en charge celui-ci, afin de réduire les risques de contamination pour l'environnement. La biofiltration à support organique, constitue une alternative au transport du lisier en traitant in situ ce polluant. Le désir d'optimiser l'enlèvement de l'azote par ce procédé et le besoin d'acquérir de meilleures connaissances au niveau des transformations de ce composant dans le système ont conduit à l'élaboration d'un projet d'envergure visant à mieux comprendre le comportement de l'azote. Ce projet de doctorat s'inscrit donc dans cette mission et avait pour objectifs principaux de développer des outils analytiques permettant de caractériser la biomasse nitrifiante et dénitrifiante présente sur le support du procédé et d'utiliser ces outils pour suivre la colonisation de biofiltres pilotes. La respirométrie azotée de type LSS et le blocage à l'acétylène ont donc été adaptés afin d'évaluer respectivement l'activité nitrifiante et dénitrifiante potentielle d'échantillons du milieu filtrant, tandis que le PCR en temps réel a été utilisé pour quantifier les microorganismes oxydant l'ammoniaque (AOB), Nitrobacter, Nitrospira, les bactéries dénitrifiantes possédant le gène nirS ainsi que les bactéries totales. Trois biofiltres pilotes ont été montés, alimentés avec du lisier de porc ayant des ratios DBOsrNTK différents (3, 6 et 9) et suivis durant 180 jours. Ceux-ci étaient constitués de milieu filtrant organique surmonté d'une couche grossière, principalement composée de pouzzolane. Un échantillonnage régulier des affluents et des effiuents gazeux et liquides des biofiltres, ainsi qu'à différentes hauteurs dans le procédé, ont permis d'observer le profil de la concentration des formes azotées dans les trois biofiltres et de déterminer, par bilan de masse, l'activité observée des couches de milieu filtrant. De plus, un échantillonnage du support a permis de caractériser la biomasse de l'azote dans chaque couche en évaluant son activité potentielle et en la quantifiant par PCR en temps réel. La présence de bactéries nitrifiantes, mise en évidence par leur activité potentielle, a pu être notée dès le début de la période de suivi, mais la nitrification n'a pu être observée qu'aux environs du 40e jour d'opération. Leur activité potentielle a augmenté graduellement jusqu'à la fin des essais. La dénitrification était présente durant toute la durée du suivi et semblait suivre un cycle de croissance-décroissance, particulièrement à partir du jour 80. Pour les trois conditions d'opération, le potentiel à nitrifier et à dénitrifier s'est retrouvé majoritairement en surface du procédé, dans les couches grossières des biofiltres, très peu de biomasse ayant colonisé le milieu filtrant organique. De plus, le potentiel à transformer l'azote, que ce soit par la nitrification ou la dénitrification, était toujours plus élevé que ce qui pouvait être observé dans le procédé. Ceci suggère qu'il serait possible d'optimiser l'enlèvement de l'azote en favorisant l'un ou l'autre des métabolismes. Il existe un lien très fort entre la nitrification et la dénitrification, particulièrement dans les couches grossières des biofiltres. Également, de très fortes concentrations de bactéries dénitrifiantes possédant le gène nirS et de bactéries nitrifiantes ont été retrouvées dans les échantillons environnementaux de milieu filtrant provenant des biofiltres, proposant que ceux-ci croissent à proximité les uns des autres. Ces deux observations appuient fortement l'hypothèse d'une nitrification et dénitrification simultanée (NDS) à l'intérieur du procédé. La quantification réalisée a permis de constater qu'on retrouve une plus forte concentration de Nitrobacter par rapport à Nitrospira, contredisant plusieurs études récentes ayant démontré la tendance inverse dans les procédés à biomasse en suspension traitant des effluents municipaux. De plus, il a été possible de démontrer que les bactéries dénitrifiantes possédant le gène nirS contribuent fortement à l'activité dénitrifiante potentielle mesurée à l'aide du blocage à l'acétylène. Par contre, la respirométrie azotée ne semble pas être en mesure de bien décrire l'évolution de chaque groupe impliqué dans la nitrification, mais de le faire plutôt pour le comportement global de cette biomasse. Finalement, très peu de différences ont pu être observées au niveau des performances et de la colonisation des biofiltres alimentés à des ratios de 3 et 6. Par contre, celui alimenté à un ratio de 9 a montré des divergences majeures comparées aux deux autres. En effet, une hausse importante du pH , une perte d'efficacité au niveau de l'enlèvement de la DCO et de l'alcalinité et une forte coloration ont pu être observées après seulement quelques semaines d'opération. De plus, la biomasse nitrifiante, quoique démontrant un potentiel important, semble avoir eu de la difficulté à s'établir dans le procédé à ce ratio. Les résultats obtenus pourront être utilisés pour mieux cibler les changements à apporter pour l'optimisation de l'enlèvement de l'azote. Également, ceux-ci permettent de mieux comprendre de quelle façon la biomasse impliquée dans les transformations de l'azote colonise le biofîltre ainsi que son comportement à l'intérieur du procédé. / Producing pig manure in excess in some regions has brought new technological advances allowing its treatment, in order to reduce contamination risks associated with its presence in natural ecosystems. BIOSOR™-Manure, an organic biofilter, is an interesting alternative to its transportation as it treats pig manure on site. The necessity to optimize nitrogen removal by this process and to get a better knowledge about its transformation inside the System has led to a scientific project aiming at those needs. This PhD project constituted a part of it and had as objectives to develop analytical methods to characterize nitrifying and denitrifying biomasses present on the biofilter media and to utilize them to monitor pilot biofilters colonization. LSS nitrogen respirometry and acetylene blockage technique were adapted to respectively evaluate potential nitrifying and denitrifying activities of media samples, while real-time PCR was realized to quantify ammonia oxidizing bacteria (AOB), Nitrobacter, Nitrospira, denitrifying bacteria containing nirS gene and total bacteria. Three pilot biofilters were installed, fed with pig manure having different BODs:TKN ratios (3, 6 and 9) and monitored during 180 days. They were all the same, being made with an organic layer surmounted by a coarse layer (pozzolana). Regular sampling of liquid and gaseous influents and effluents and at different depths allowed the observation of each section for its concentration of gaseous and aqueous nitrogen. Those data were used to calculate a nitrogen mass balance in order to determine the observed activity in each layer. Moreover, regular media sampling was made to characterize the nitrogen biomass by evaluating its potential activity and its quantity. Nitrifiers' presence, followed by potential nitrifying activity, was noted at the beginning of the monitoring period, but nitrification was only observed after approximately 40 days of operation. Its potential activity gradually increased until the end of the project. Denitrification was present ail along and seemed to follow a growth-decay cycle, particularly after 80 days. For the three operational conditions, almost ail of the potential nitrifying and denitrifying activities could be observed near the surface of the process, in the coarse layers, very little biomass being able to colonize the organic media. Moreover, nitrogen removal potential was always higher as that could be seen in the process, both for nitrification and denitrification. It suggests that it is possible to optimize nitrogen removal by promoting one or another of the metabolism. There was a strong correlation between nitrification and denitrification, particularly in the coarse layers. Also, we found high concentrations of nirS denitrifiers and nitrifying bacteria in the same environmental samples, proposing that those grow near each other. Both these observations support the hypothesis that there is simultaneous nitrification and denitrification (SND) inside this process. Quantification showed higher concentration of Nitrobacter compared to Nitrospira, contradicting previous recent studies that demonstrated the reverse trend in suspended biomass processes treating urban wastewaters. Also, it has been possible to fmd that nirS denitrifiers strongly contributed to the potential denitrifying activity, evaluated with the acetylene blockage technique. However, nitrogen respirometry did not seem to describe well each nitrifying group evolution, but only allowed to understand the global behavior of this biomass. Finally, very few differences could be observed between biofilters fed with 3 and 6 BODs:TKN ratios, both for performances and colonization. However, the biofilter fed with a higher ratio (9) showed important dissimilarities compared to the others. In fact, an important increased of pH, a decrease of efficiency for COD and alkalinity removal and a strong brown coloration could be observed only a few weeks after the start-up. Moreover, nitrifying biomass, while showing a good potential activity, seemed to have difficulties to colonize the System. Results could be used, in order to optimize nitrogen removal, to change operational conditions a better way, know knowing what the biomass is capable of and where it can be found in the process. Also, these data allow a better understanding of how the nitrifying and denitrifying biomass colonizes the biofilters and of its behavior inside the System.

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.

L'objectif de cette étude était de quantifier l'arrière-effet azoté d'apports répétés de fumier de poulet (FP), lisier de bovin laitier (LB), lisier de porc (LP) ou d'engrais minéral (NPK ou PK) en interaction avec le type de sol [loam sableux (LS), argile limoneuse (AL)] et l'intensité du travail de sol [labour(L), travail réduit (TR)]. À l'aide du traçage isotopique à l'azote-15 (¹⁵N), un bilan sol-plante du devenir du ¹⁵N des divers fertilisants ainsi que la contribution respective du N des fertilisants de l'année et des apports passés à la nutrition du blé ont été établis. Entre 10 % (LB) et 25 % (NPK) du ¹⁵N appliqué au printemps s'est retrouvé dans les grains à la récolte. L'azote minéral a été davantage récupéré par le blé dans le LS (jusqu'à 25 %) que dans l'AL (environ 15 %). Les proportions de ¹⁵N retrouvées dans les pailles et les racines étaient faibles et variaient entre 2 et 6 %. Les rendements en grains et en paille ainsi que la récupération de ¹⁵N par les grains étaient plus élevés sous TR que sous L. La récupération du ¹⁵N résiduel des effluents dans le sol a été très élevée dans l'AL (> 80 %) alors qu'elle avoisinait 50 % dans le LS, laissant croire que l'importance de l'arrière-effet pourrait varier selon la texture du sol. La proportion de N dérivée du sol dans la plante montre que la réserve de sol est la principale source de N (> 80 % du prélèvement total). Cependant, il n'y a pas eu de différence dans la contribution du sol entre les sources de N pour cette année de mesure, indiquant une absence d'arrière-effet malgré les différences enregistrées dans les quantités de ¹⁵N résiduel laissées dans le sol. / The objective of this study was to quantify the nitrogen legacy effect of repeated application of chicken manure (CM), dairy cattle slurry (CS), pig slurry (PS) or mineral fertilizer (NPK or PK) in interaction with soil type [sandy loam (SL), silty clay (SC)] and tillage intensity [ploughing (P), reduced tillage (RT)]. Using nitrogen-15 (¹⁵N) isotopic tracing, a ¹⁵N budget in the soil-plant system and the respective contribution of N from current year fertilization and past inputs to wheat nutrition were established for all fertilizer types. Between 10% (CS) and 25% (NPK) of the ¹⁵N applied in the spring ended up in the grains at harvest. More mineral nitrogen was recovered by wheat in SL (about 25%) compared to SC (about 15%). The proportions of ¹⁵N found in straws and roots were small and varied between 2 and 6%. Grain and straw yields, and ¹⁵N recovery from wheat grain were higher under RT than P. The recovery of ¹⁵N effluents was very high in SC (> 80%) while it was around 50% in SL. The proportion of N derived from the soil taken up by the crop shows that the soil reserve was the main source of N (> 80% of the total plant N uptake). However, there was no difference in the soil contribution among N sources for this measurement year, indicating a lack of legacy effect despite differences in the amounts of residual ¹⁵N found in the soil.