Évaluation intégrée des changements physicochimiques et structuraux lors du compostage et du vermicompostage des fumiers de bovins et d'ovins avec traitements additifs

Transformer les déchets de la ferme en ressource pour le sol

Partout dans le monde, les exploitations agricoles génèrent des montagnes de fumier de bovins et d'ovins. S'il reste entassé ou est répandu sans précaution, ce déchet peut libérer des nutriments, dégager de mauvaises odeurs et émettre des gaz à effet de serre. Cette étude explore comment transformer ce problème en solution en ajustant le compostage et le vermicompostage — en mobilisant microbes et vers de terre — pour produire un amendement du sol plus propre et plus stable. Les chercheurs testent des additifs minéraux et carbonés simples qui pourraient aider les agriculteurs à gérer le fumier de manière plus sûre tout en favorisant des cultures plus saines.

Du fumier brut à des tas maîtrisés

L'équipe a collecté du fumier de bovins et d'ovins et l'a traité pendant 120 jours de deux façons : le compostage classique, surtout porté par des microbes thermophiles, et le vermicompostage, qui ajoute le travail des vers de terre. Ils ont incorporé trois types d'additifs à des doses différentes : un matériau poreux de type charbon appelé biochar, une argile réfractaire fine, et un minéral réactif, le dioxyde de manganèse. En suivant la température, la perte de masse et les propriétés chimiques de base au fil du temps, ils ont pu voir comment chaque recette modifiait la vitesse et la qualité de la décomposition du fumier pour les deux espèces animales.

Chaleur, perte de masse et ce qu'elles signifient vraiment

Tous les tas ont suivi l'arc familier du compostage : une montée en température, une phase chaude, puis un refroidissement progressif. Les tas traités avec la dose élevée d'argile réfractaire ont atteint les températures les plus hautes, plus de 65 °C pour le fumier de bovins et au‑dessus de 70 °C pour le fumier d'ovins, témoignant d'une activité microbienne particulièrement intense et d'un bon apport d'air. Le biochar a aussi élevé et prolongé la phase chaude, en particulier à forte dose, tandis que le dioxyde de manganèse a eu un effet plus modéré. Lorsque des vers de terre ont été ajoutés, les tas ont perdu plus de masse globalement — jusqu'à environ 70 % de perte pour certains mélanges de fumier d'ovins avec du biochar ou une faible dose d'argile — parce que les vers broient physiquement la matière et stimulent l'activité microbienne. Cependant, les mélanges riches en argile ont perdu moins de masse mais ont formé un compost plus stable et bien « cuit », rappelant que la disparition rapide n'est pas toujours préférable si l'objectif est d'obtenir un amendement de longue durée.

Construire une meilleure « éponge à nutriments »

Pour juger de la qualité du compost, les chercheurs se sont concentrés sur sa capacité à retenir les éléments nutritifs tels que le calcium, le magnésium et le potassium. Cette caractéristique, appelée capacité d'échange cationique, indique à quel point le matériau final devient une « éponge à nutriments » dans le sol. Le vermicompost d'ovins à forte teneur en argile a montré la plus nette amélioration, avec une capacité mesurée très élevée et des valeurs modélisées suggérant une stabilité à long terme. Le biochar a également renforcé cette propriété de manière dépendante de la dose, grâce à sa grande surface interne. En revanche, le dioxyde de manganèse n'a apporté que des gains modestes car il agit davantage comme un déclencheur chimique de réactions que comme un véritable réservoir de nutriments. Globalement, les systèmes avec vers ont systématiquement surpassé les systèmes de compostage seuls, leur activité contribuant à développer des groupes acides et phénoliques dans la matière organique qui fixent et libèrent les nutriments pour les plantes.

Décomposer les fibres végétales tenaces

L'équipe a aussi examiné les composants végétaux résistants du fumier : l'hémicellulose, la cellulose et la lignine. Ce sont le squelette de la paille et d'autres résidus végétaux et ils se décomposent souvent lentement. À l'aide de modèles mathématiques, ils ont montré que l'hémicellulose se décomposait le plus rapidement, surtout dans les traitements avec argile réfractaire et biochar, qui maintenaient les tas aérés et favorables aux microbes. La cellulose s'est dégradée à un rythme modéré. La lignine, la fraction la plus résistante, a surtout cédé en présence de dioxyde de manganèse, indiquant une aide chimique qui facilite la dégradation par les microbes. Dans les systèmes bovins et ovins avec vers, les combinaisons de dioxyde de manganèse et de dose modérée d'argile ont donné une décomposition particulièrement forte de ces fibres récalcitrantes, tandis qu'une argile trop abondante ou un excès de carbone ralentissaient parfois le processus en bloquant l'aération ou en modifiant les communautés microbiennes.

Leçons pratiques pour agriculteurs et jardiniers

Au total, les résultats montrent que chaque additif joue un rôle différent mais complémentaire. Le biochar rend le tas plus aéré et favorable aux microbes, accélérant le nettoyage initial des matières fraîches. L'argile réfractaire aide à créer un produit stable, riche en humus, qui retient les nutriments et les libère graduellement aux cultures. Le dioxyde de manganèse donne un coup de pouce supplémentaire pour démanteler les fragments végétaux les plus tenaces. Lorsqu'ils sont combinés judicieusement et associés à des vers de terre, ces matériaux simples aident à transformer le fumier brut de bovins et d'ovins en compost et vermicompost plus sûrs et plus efficaces. Pour un non-spécialiste, le message clé est qu'avec le bon mélange d'ingrédients et d'aides biologiques, même les déchets de la ferme peuvent devenir un engrais fiable, plus favorable au climat et soutenant la santé des sols à long terme.

Citation: Karimi, S., Shariatmadari, H. & Nourbakhsh, F. Integrated assessment of physicochemical and structural changes during composting and vermicomposting of cattle and sheep manure with additive treatments. Sci Rep 16, 10128 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40802-1

Mots-clés: compostage, vermicompostage, biochar, gestion des fumiers, fertilité des sols