Les agriculteurs, les municipalités et les jardiniers amateurs comprennent le concept et la valeur compostage, mais ils ne comprennent peut-être pas comment faire du bon compost. Le National Organic Program (NOP) propose des lignes directrices pour le compostage afin d'éliminer les agents pathogènes et les graines de mauvaises herbes. Cependant, suivre ces directives ne garantit pas la création d'un compost de qualité. Pour répondre à cette préoccupation, la recherche sur le compostage Rodale Institute est orienté vers le développement de méthodes qui produiront un compost de qualité et clarifier certaines des meilleures pratiques afin d'obtenir un plus grand succès dans la mise en œuvre des lignes directrices NOP.
Le compostage est la décomposition oxydante d'un mélange de matières organiques. L'oxygène est nécessaire pour soutenir la croissance des organismes utiles et pour éliminer le risque d'agents pathogènes et d'autres composés toxiques. Les déchets sont mélangés ensemble puis mélangés sur une base régulière pour maintenir des niveaux d'oxygène appropriés dans toutes les parties de la pile. L'oxygène est constamment utilisé par le des micro-organismes qui décomposent la matière organique, et il y a un volume limité d'espace entre les particules de matériau de la pile pour contenir l'oxygène. En conséquence, un tas de compost doit être retourné plusieurs fois pour «remplir» ces espaces en tas avec de l'oxygène. Ce processus de retournement garantit que les niveaux d'oxygène ne descendent pas assez bas pour tuer les bons organismes et développer des agents pathogènes.
Les directives NOP exigent que le compost soit retourné au moins cinq fois dans une période de 15 jours, période pendant laquelle la température doit être maintenue entre 131 et 170 degrés F.Bien que les directives agissent comme un filet de sécurité pour assurer la destruction des agents pathogènes, ils ne garantissent pas qu'une diversité d'organismes utiles sera produite dans le produit final. Dans certains cas, pendant la phase active du compostage lorsque les organismes utilisent beaucoup d'oxygène, cinq tours en 15 jours peuvent ne pas être suffisants pour maintenir un oxygène adéquat pour la croissance d'organismes bénéfiques. Dans d'autres cas, la pile peut ne pas avoir besoin d'être retournée aussi souvent que cinq fois au cours de la période de 15 jours.
Il s'agit d'un problème critique qui peut laisser les composteurs se sentir incertains. Au lieu d'une règle générale pour le retournement, des directives qui aident les composteurs à savoir exactement quand le tas a besoin d'air amélioreraient le produit final. En observant les indicateurs biologiques de l'activité du compost dans un tas, un tas de compost peut être retourné au moment exact où les organismes ont besoin de plus d'air.
Établissement de la recherche: mai
En mai dernier, dans le cadre d'un projet de recherche financé par une subvention d'innovation pour la conservation du service de conservation des ressources naturelles (NRCS-CIG), six piles ont été construites sur des dalles de béton pour étudier les problèmes de gestion du compost selon les lignes directrices du NOP. Les tas étaient faits de matériaux identiques: les feuilles comme source de carbone, les déchets alimentaires comme matière verte et le fumier de poulet comme apport élevé en azote. Trois piles ont été gérées selon les directives NOP et les trois autres piles ont été gérées par un processus appelé TAT (tour en fonction de la température).
L'activité et la croissance des organismes produisent de grandes quantités de chaleur et font monter rapidement la température d'un tas de compost. Cette chaleur est essentielle pour tuer les bactéries pathogènes nocives, les champignons, les protozoaires, les vers et autres parasites ainsi que les graines de mauvaises herbes dans le tas, et elle peut également nous dire quand le tas doit être retourné. Nous utilisons des thermomètres pour mesurer la température de nos tas de compost comme indicateur de l'activité des microorganismes dans les tas. Lorsqu'un tas atteint 160 degrés F (ou plus), nous savons qu'il est temps de tourner le tas parce que les températures élevées indiquent que l'activité des organismes est si élevée que l'oxygène dans le tas est utilisé plus rapidement qu'il ne peut se diffuser dans le pile de l'air extérieur. Cette perte d'oxygène, associée aux températures élevées, peut en fait tuer les bons organismes si elle n'est pas traitée assez rapidement.
Les piles TAT étaient retournées chaque fois que les températures atteignaient ce seuil critique, tandis que les piles NOP étaient simplement retournées cinq fois en 15 jours (généralement une fois tous les 3 jours) comme le suggèrent les directives. Notre objectif était d'étudier si le retournement en fonction de la température entraînerait une meilleure qualité de compost avec des micro-organismes plus bénéfiques. Nous espérions également clarifier si la méthode TAT permettrait de gérer le pieu plus facilement que la méthode NOP, qui nécessite un retournement obligatoire mais pas toujours nécessaire ou opportun.
Les dalles de béton: le problème, la résolution
La conception des dalles de béton utilisées comme plates-formes pour nos six tas de compost a causé des problèmes de qualité dans notre produit final. La conception des plates-formes de béton empêchait le mélange parce que les côtés des plates-formes étaient légèrement inclinés vers un drain au centre de la plate-forme pour permettre à toute eau s'échappant du tas de s'écouler dans un réservoir souterrain pour les tests. Comme mentionné ci-dessus, le compost doit être soigneusement mélangé pour maintenir les conditions aérobies, mais la légère forme en V des tampons a empêché une bonne aération d'une partie du compost tout en bas des tas. Notre retourneur de compost à lame plate n'a pas pu atteindre ces matériaux en bas au centre, ce qui a permis à cette petite partie du tas de devenir anaérobie et de générer des agents pathogènes. Même si les agents pathogènes nocifs ont été détruits dans le reste des tas, cette petite partie anaérobie de matériau en bas au centre était une source continue de contamination pathogène pour le reste du tas.
L'image ci-dessus illustre la zone des dalles de béton qui n'a pas pu être correctement mélangée et aérée. Un compost correctement aéré aura la couleur brune de 75% de cacao. Notez comment la couleur est noir foncé au centre de la dalle de béton, indiquant que le matériau est devenu privé d'oxygène et est devenu anaérobie.
Heureusement, la capacité des dalles de béton à drainer le liquide a été jugée inutile, ce qui nous a permis de résoudre facilement le problème de rotation. Aucun liquide n'a été recueilli dans les réservoirs de rétention sous les dalles de béton à aucun moment du processus. Ce résultat illustre un autre aspect précieux de la fabrication d'un compost de qualité. Un tas de compost ne devrait pas produire de lixiviat si vous avez utilisé un bon mélange de matières premières. Il est absolument nécessaire d'utiliser suffisamment de matériaux bruns, tels que des feuilles ou des copeaux de bois, pour que les niveaux d'humidité soient correctement gérés. Les matériaux bruns fournissent également aux pieux une structure adéquate pour permettre à l'oxygène de circuler partout. Trop de déchets humides entraîneront le compactage du tas en raison du manque de structure, empêchant la circulation de l'oxygène.
Similitudes dans les piles TAT et NOP: Actinobactéries
Dans les piles NOP et TAT, nous avons rencontré des problèmes de croissance d'actinobactéries. Ces bactéries sont facilement reconnaissables comme une croissance blanche poudreuse ou cendrée qui peut apparaître dans un tas de compost avec une teneur en oxygène réduite. Nous avons déterminé que la recette de compost standard que nous avons utilisée était trop faible en matières brunes pour faire face à la quantité de déchets alimentaires dans le mélange, conduisant à la prolifération d'actinobactéries tout au long de l'essai. Bien que nous n'ayons pas assez de déchets alimentaires pour créer du lixiviat, c'était encore trop pour une oxygénation adéquate.
Lorsqu'un tas n'est pas retourné assez souvent, ou si le tas devient emmêlé par trop de déchets alimentaires, les niveaux d'oxygène diminuent et ces bactéries anaérobies facultatives prennent le relais. Le problème est que les actinobactéries suppriment la croissance d'autres organismes bénéfiques tels que les champignons mycorhiziens. La plupart des sols agricoles manquent d'une communauté fongique saine et contiennent trop de bactéries au départ. Ainsi, l'ajout d'un compost fortement bactérien à un sol qui contient déjà beaucoup de bactéries ne profite pas vraiment à la population microbienne du sol, ni n'améliore la croissance des plantes. Idéalement, vous voudrez rendre le compost très riche en champignons bénéfiques afin de pouvoir commencer à corriger les déséquilibres de votre sol.
Différences entre les piles TAT et NOP: Actinobactéries
À la fin du processus de compostage, nous avons analysé les six piles de compost et avons constaté que, bien que toutes les piles contenaient des actinobactéries, les piles TAT avaient des niveaux inférieurs. En tournant en fonction de la température, nous avons pu introduire de l'oxygène dans le tas aux moments cruciaux où les niveaux d'oxygène commençaient à baisser. Le retournement selon les directives NOP ne coïncidait pas toujours avec la fenêtre de température critique lorsque l'oxygène était le plus nécessaire dans la pile.
De plus, les piles TAT ne devaient être retournées que quatre fois au lieu de 5 dans les 15 premiers jours. Cela démontre un point intéressant. Nous avons pu tourner moins souvent tout en produisant un compost de meilleure qualité parce que nous avons tourné au moment critique où les besoins en oxygène étaient les plus élevés.
Reproduction de la recherche: juillet
Notre prochaine étape a été de répéter l'expérience en juillet en construisant six nouveaux tas de compost. Cette fois, nous avons décidé de déplacer l'essai des dalles de béton afin d'éliminer toute contamination possible. Les six piles ont été construites sur un sol plat pour s'assurer que chaque pouce était aéré par notre retourneur de compost Global Repair Sittler1014.
Nous avons également décidé de modifier notre recette de compost. Nous avons doublé la quantité de feuilles pour que nos piles aient une meilleure structure et permettent plus de circulation d'air à travers la pile. Nous avons appris de nos piles de mai que les déchets alimentaires peuvent être très riches en humidité et qu'il doit y avoir une quantité substantiellement élevée de matière brune dans la pile pour absorber et gérer correctement l'humidité. Nous soupçonnions également que cette nouvelle recette ferait pousser plus d'organismes bénéfiques, en particulier des champignons. Puisque les champignons vivent sur des bûches, des bâtons, des feuilles et d'autres matériaux ligneux dans l'environnement, nous espérions que les feuilles supplémentaires nous aideraient à faire du compost avec un plus grand nombre de champignons.
La gestion des nouveaux tas de compost a également été légèrement modifiée par rapport à l'essai précédent. Comme auparavant, trois piles ont été retournées selon les directives du NOP et trois piles ont été retournées lorsque les températures ont atteint 160 degrés F ou plus. Cependant, nous avons décidé de retourner également les piles TAT chaque fois qu'une quantité significative d'actinobactéries était visuellement apparente. Nous avons émis l'hypothèse que si les températures atteignaient le seuil critique pendant les heures de nuit, épuisant les niveaux d'oxygène, alors nous verrions les effets le matin en recherchant des actinobactéries.
Mai contre juillet
L'analyse des données montre que les piles de NOP et TAT de juillet avaient des bactéries d'action significativement plus faibles et des champignons significativement plus élevés que les piles de NOP et TAT de mai. Cela indique que la recette de compost ajustée avec des quantités plus élevées de feuilles a grandement contribué à résoudre le problème des actinobactéries. Les données montrent également une tendance des piles de mai TAT ayant des quantités plus faibles d'actinobactéries par rapport aux piles de mai NOP, ce qui suggère que les pratiques de gestion TAT peuvent être bénéfiques pour réduire ces bactéries.
Les données montrent qu'il y avait des niveaux de champignons légèrement plus élevés dans les tas de NOP, mais cette différence n'était pas statistiquement significative. Le nombre de champignons dans tous les tas était encore beaucoup plus faible que nécessaire pour construire de meilleures populations fongiques du sol et faire pousser des plantes saines.
Nous avons appris qu'il est peut-être possible de produire un compost de qualité en ne retournant qu'à des étapes critiques du processus de compostage, exactement lorsque l'activité biologique atteint un point de rupture, plutôt que de retourner un tas un nombre de fois prescrit. Nous avons cependant découvert que les actinobactéries peuvent indiquer que nous avons atteint ce seuil de virage pendant la nuit lorsque personne n'est disponible pour surveiller la température.
Nous avons également démontré que les ingrédients de départ dans le tas de compost doivent être dans le bon équilibre pour permettre un bon équilibre d'humidité et une circulation d'air adéquate. Vous devez comprendre la nature des déchets dont vous disposez et planifier soigneusement une recette qui résoudra les problèmes potentiels plus tard. Nous avons rapidement appris qu'il fallait beaucoup plus de matière brune feuillue pour composter les déchets alimentaires humides, ce qui contribue à la dispersion en tas de l'oxygène, le composant essentiel à la fabrication du compost.
En regardant l'année prochaine
L'année prochaine, nous prévoyons de construire six autres tas de compost et de répéter l'expérience dans le but de trouver des moyens plus efficaces de favoriser la croissance fongique dans les tas. Cette fois, nous surveillerons la température tout au long de la nuit via un thermomètre enregistreur nouvellement acheté, pour déterminer si une corrélation peut être établie entre l'apparence visuelle des actinobactéries et les pics de température la nuit. Nous espérons que cela nous permettra de comprendre ce qui arrive au compost la nuit lorsque personne ne le regarde. Nous pouvons alors déterminer de meilleures stratégies de gestion pour atténuer les problèmes qui peuvent survenir.
Nous avons pu réduire le problème des actinobactéries en ajustant notre recette de compost pour inclure plus de feuilles. Cependant, un problème qui ne peut pas être résolu si facilement est la quantité de déchets qui peuvent se retrouver dans du compost fabriqué avec des déchets alimentaires. Les entreprises de transport de déchets ont du mal à éliminer la contamination par les déchets, tels que les sacs en plastique et autres matériaux non compostables, nous avons donc décidé d'utiliser des déchets de remplacement pour notre composant de pile verte jusqu'à ce que le problème de contamination soit résolu.
L'année prochaine, au lieu d'utiliser des déchets alimentaires, nous utiliserons du fumier de vache vieilli et du foin pourri. Ce sont tous deux des déchets agricoles faciles à obtenir. Nous continuerons également d'utiliser les feuilles car elles sont facilement disponibles. Nous prévoyons que nous serons en mesure de réduire davantage les actinobactéries et, espérons-le, de cultiver beaucoup plus de champignons lorsque nous procéderons à ces ajustements.
Ce matériel est basé sur des travaux soutenus par le Natural Resources Conservation Service, US Department of Agriculture, sous le numéro 69-2D37-11-499 de l'accord de subvention. Les opinions, constatations, conclusions ou recommandations exprimées dans cette publication sont celles des auteurs et ne reflètent pas nécessairement le point de vue du département américain de l'Agriculture.
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