Rapports FAT

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Rapports FAT No 631 2005

Contenu Page Problématique 2 Comment l’ammoniac est-il libéré des stockages de lisier? 2 Comment réduire les émissions

pendant le stockage? 2

Les couvertures fl ottantes 4 Couvertures non fl ottantes 6 Que coûtent les couvertures? 8 Comparaison des investissements pour les silos et les fosses

à lisier 11

Aspects sécurité et technique 12 Conclusions 13 Bibliographie 14

Couvertures pour silos à lisier

Renseignements techniques et fi nanciers

Ludo Van Caenegem, Dunja Dux et Beat Steiner, Agroscope FAT Tänikon, Station fédérale de recherche en économie et technologie agricoles, CH-8356 Ettenhausen.

E-Mail: ludo.vancaenegem@fat.admin.ch

En Suisse, pendant l’année 2000, 91%

des émissions d’ammoniac, soit environ 41 300 tonnes d’azote, ont été produites par l’agriculture, le reste étant issu d’autres activités humaines, non agricoles.

L’élevage de bétail est responsable de 79% de toutes les émissions d’ammoniac, dont les trois quarts peuvent être attribués à l’élevage de bovins. Pour l’ensemble de la Suisse, la part due au stockage des en- grais de ferme, dans la chaîne d’émission pâturage – étable – stockage – épandage, est estimée à 12% (Reidy et Menzi 2005).

La libération d’ammoniac depuis les ré- servoirs à lisier dépend, entre autres, des mouvements d’air à la surface. La limita- tion des échanges d’air à la surface des li- siers, par des croûtes fl ottantes naturelles et des couvertures artifi cielles, est donc un moyen effi cace de limiter les émis- sions d’ammoniac lors du stockage.

Les infl uences atmosphériques et le bras- sage du lisier peuvent déchirer la couche de matériaux fl ottante. La croûte fl ottante naturelle et la couche de matériaux en vrac (paille hachée, copeaux de bois, billes d’argile expansée etc.) ne suffi sent donc pas pour limiter les émissions dans les nouveaux silos à lisier (Cercl’Air 2003).

Fig. 1: Deux systèmes de couverture éprouvés: à gauche un toit conique avec support central, à droite une bâche fl ottante à guidage latéral.

Pour les réservoirs ouverts existants, qui ne sont pas soumis aux obligations de couverture, elles restent néanmoins souhaitables. Les nouveaux silos à lisier doivent être équipés d’une couverture ar- tifi cielle, soit une bâche fl ottante, soit un toit conique.

Les bâches fl ottantes présentent l’avantage d’être plus économiques, de ne pas constituer une charge statique sur le réservoir et de ne pas être visibles. Les toits coniques, d’un autre côté, permet- tent un contrôle du brassage et une éva- cuation des eaux de pluie. Une aération minimale doit être assurée afi n d’éviter, sous la bâche, l’accumulation d’un mé- lange de gaz explosifs.

Les bâches fl ottantes renchérissent le coût des silos en acier ou en béton, en fonc- tion du diamètre, de 20 à 25%, les toits coniques de 40 à 55%. Des économies substantielles peuvent être réalisées en construisant soi-même des toits coniques de petite taille. Ils doivent résister aussi bien à la charge mécanique, la neige et le vent, qu’aux agressions biochimiques des gaz du lisier. Un toit mal planifi é qui s’effondre peut également endommager un réservoir en acier.

L’obligation de couvrir le silo à lisier ouvert annihile une partie de ses avan- tages fi nanciers vis-à-vis d’une fosse en béton couverte rectangulaire ou circu- laire. La couverture n’entraîne toutefois pas uniquement un surcroît de coût pour l’agriculteur. La réduction des émissions d’ammoniac permet une économie sur les engrais minéraux azotés.

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Problématique

Pour l’agriculture, les émissions d’ammoniac signifi ent une perte en engrais azotés et une surcharge de l’environnement. Elles sont issues en grande partie de l’élevage, dans tous ses secteurs, de la stabulation à l’épandage, en passant par le stockage.

Si les émissions lors du stockage sont certes nettement inférieures à celles qui sont dues à la stabulation, elles ne doivent toutefois pas être négligées. Elles peuvent être largement réduites par une couverture artifi cielle. Les croûtes fl ottantes naturelles épaisses, éventuel- lement renforcées par une couche de matériaux tels que paille ou argile expansée, présentent un bon potentiel de réduction des émissions, qui dé- pend toutefois fortement des conditions météorologiques et des pratiques de brassage. En Suisse, les autorités d’exécution concernées les consi- dèrent donc comme insuffi santes pour les nouveaux silos à lisier. Les bâches fl ottantes et les toits coniques se sont imposés comme couvertures artifi cielles. Ce rapport FAT indique leurs coûts et les facteurs auxquels il faut être attentifs.

Comment l’ammoniac est-il libéré des stockages de lisier?

Pour l’ensemble de la Suisse, la part moyenne due au stockage des engrais de ferme de l’ensemble des émissions d’ammoniac dans l’agriculture représente 12% (Reidy et Menzi 2005). Cette part peut varier considérablement d’une exploitation à l’autre, en fonction de la situation individuelle des émissions. La part du stockage dans les émissions totales peut par exemple être nettement supérieure si tout le lisier est stocké à ciel ouvert.

Des essais de Hüther à l’étranger (1999) ont montré que la libération d’ammoniac dépendait fortement, à côté de facteurs tels que la température et le pH dans le lisier, des mouvements d’air et de la résis- tance à la diffusion en surface. Le brassage du lisier augmente la concentration de gaz dans la couche limitrophe, ce qui entraîne une augmentation de la libération, entre autres, d’ammoniac, de méthane, de dio- xyde de carbone et de sulfure d’hydrogène.

Selon la couverture de la surface du lisier, les émissions de NH3 varient d’environ 100 à 700 g par tonne de lisier et par an. C’est dans les réservoirs ouverts sans croûte fl ottante naturelle marquée qu’elles sont les plus élevées. Une limitation des échanges gazeux en surface du lisier par des croûtes fl ottantes naturelles et des couvertures artifi cielles sont les moyens les plus effi caces pour réduire les émissions d’ammoniac lors du stockage.

Selon un questionnaire auprès des autori- tés cantonales et des entreprises en technique de lisier, le nombre de réservoirs ouverts se monte à environ 4500. La taille des réservoirs varie de 26 à 2000 m³. Avec une taille moyenne de réservoir de 400 m³, le volume total de lisier stocké dans des réservoirs ouverts peut être estimé à 1,8 mio de m³. L’inventaire des exploitations de l’Offi ce fédéral de la statistique indique pour 2003 un nombre de 5227 (± 371) réservoirs à lisier sans couverture.

Comment réduire les émissions pendant le stockage?

Les émissions pendant le stockage peuvent être réduites par toute une série de mesures. Des mesures de construction telles que la forme du réservoir, la protection contre le vent et le soleil, ainsi que des couvertures naturelles et artifi cielles agissent sur la couche limitrophe entre le lisier et l’air, en inhibant le transport par convection de l’ammoniac. D’autres mesures telles qu’un affouragement adéquat, des additifs ali- mentaires, une acidifi cation du lisier et une durée réduite de stockage permettent

de limiter la formation d’ammoniac dans le lisier lui-même. Toutes les mesures ne sont pas toujours adaptées à la pratique.

L’acidifi cation du lisier

Il existe dans le lisier un équilibre entre l’ammoniac sous forme gazeuse (NH3) et ses ions (NH4+ et OH^-). Lorsque le pH baisse, l’équilibre se déplace en direction des ions. Des essais d’acidifi cation de lisier montrent qu’un abaissement du pH jusqu’à une valeur de 6,5 réduit les émis- sions de 40%, un abaissement à une valeur de 5 les réduit même d’environ 90%

(De Bode et al. 1991; Berg 1998). Cette technique n’est toutefois actuellement pas applicable en pratique en raison de coûts élevés, de problèmes de corrosion (béton, acier) et des dangers potentiels liés à la manipulation d’acides forts.

Quantité de lisier et température

L’évacuation des eaux de pluie et un usage limité d’eau de nettoyage permettent de réduire considérablement la quantité de lisier. Si la fosse à lisier est couverte d’un caillebotis (aire d’exercice), l’eau de pluie ne peut pas être évacuée et elle s’écoule dans le réservoir. Un lisier à très forte teneur en MS et/ou un lisier riche en paille non décomposée peut toutefois poser des problèmes lors d’épandage avec une rampe à tuyaux souples et une citerne à pression. Le branchement d’une pompe ou d’une citerne à pompe permet certes de transporter également un lisier à forte teneur en MS, il faut toutefois s’attendre à des pertes de pression considérables lors du passage par des conduits et des tuyaux.

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Fig. 2: La hauteur du silo infl uence les surfaces de radier, de couverture et de parois et donc le prix des silos à lisier (750 m³).

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La production et la libération de gaz dé- pendent également de la température. Un site adapté et la mise à l’ombre du réser- voir, ainsi que le choix du matériau et de la couleur, peuvent de ce fait également réduire les émissions.

Optimiser la forme du réservoir

Les émissions dépendent de la surface d’émission. Il est donc possible de les ré- duire en augmentant, à volume égal, la hauteur du réservoir et en diminuant donc la surface au sol. En cas de prélèvement par le haut (exigences pour les réservoirs au-dessus du sol, selon la loi sur la protection des eaux), la hauteur maximale est limitée par des facteurs physiques (dépres- sion maximale de la pompe d’extraction).

Dans certaines régions, la hauteur est éga- lement limitée pour des raisons de protection du paysage.

Une augmentation de la hauteur du silo est également économiquement intéres- sante car, à volume égal, la surface totale de l’enveloppe (plancher, parois et couverture) diminue (Fig. 2). Pour les silos métal- liques, une augmentation de la hauteur ne nécessite généralement pas un ren- forcement des parois, car à volume égal, la contrainte de traction dans l’enveloppe n’augmente que proportionnellement à la racine carrée de la hauteur. De plus, l’épaisseur des parois est, en tout état de cause, déjà au minimum de 2,0 à 2,5 mm.

Pour des réservoirs de plus grande taille, il est également possible d’utiliser une qua- lité d’acier Fe 510, plutôt que Fe 360. La performance de la pompe pour le prélève- ment limite la hauteur maximale possible.

Limiter les échanges d’air en surface du lisier

Croûte fl ottante naturelle

La couverture la plus simple est une croûte fl ottante naturelle (Fig. 3). Celle-ci se forme, en règle générale, sur le lisier de bovins et, plus généralement, lors d’utilisation de paille ou de matériau analogue pour la litière. L’épaisseur, l’étanchéité et la stabi- lité dépendent de différents facteurs: affouragement, dimension de la surface du réservoir, intervalles de brassage, dilution du lisier et quantité de litière. Lorsque la croûte fl ottante est bien formée, une forte réduction des émissions peut être obte- nue. D’un autre côté, si la croûte est peu développée, la réduction est négligeable.

Couches de matériaux en vrac

Divers matériaux peuvent être utilisés pour renforcer la croûte fl ottante, organiques (paille hachée, couche d’huile, copeaux de bois, rafl es de maïs) ou inorganiques (billes d’argile expansée ou de perlite) (Tab. 1, Fig. 4). Les couches de matériaux en vrac ont, à épaisseur suffi sante et homogène (10 à 15 cm), un potentiel de réduction des émissions d’ammoniac comparable à des couvertures fermées. Toutefois les couches de matériaux organiques peuvent, par décomposition, entraîner un dégage- ment plus élevé de méthane et de proto- xyde d’azote (gaz hilarant). Elles doivent être réalimentées régulièrement, ce qui entraîne un travail et une consommation de matériaux en conséquence. Selon la composition du lisier, une croûte naturelle supplémentaire peut se former qui, sans

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5NECOUCHEDUNEÏPAISSEURMINIMALEDECMEST NÏCESSAIRE

Tab. 1: Evaluation des aspects pratiques de différentes couvertures fl ottantes (Williams, 2003).

Fig. 3: Après quelques mois déjà se forme souvent sur la croûte fl ottante naturelle une couche végétale. Une destruction complète de la croûte fl ottante est ainsi plus diffi cile.

L’infl uence de la couche végétale sur les émissions n’est actuellement pas connue.

Fig. 4: Les couvertures faites de couches de matériaux tels que l’argile expansée doi- vent présenter une épaisseur homogène. La couche doit être maintenue intacte par des procédés de brassage et de prélèvement adéquats.

Comment l’ammoniac est-il libéré? / Comment réduire les émissions?

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compromettre la couche de matériaux en vrac, est diffi cile à détruire.

Couvertures artifi cielles

La couverture du réservoir à lisier avec du béton et des bâches synthétiques diminue les échanges d’air en surface. Une bâche fl ottante étanche empêche le contact direct entre la surface du lisier et la couche d’air située juste au-dessus. Les expé- riences décrites dans la littérature fournis- sent en partie des résultats très variables quant à la réduction des émissions, pour des méthodes de couverture comparables.

Ceci est dû notamment à des conditions expérimentales différentes. Les couvertu-

res solides et les toits coniques atteignent, dans les essais, des réductions d’émission de l’ordre de 70 à 90% par rapport à un stockage ouvert. Les bâches fl ottantes ob- tiennent des résultats similaires.

Couvertures fl ottantes ou non fl ottantes Les couvertures artifi cielles peuvent être fl ottantes ou n’avoir aucun contact avec la surface du lisier. Les couvertures fl ottantes ont l’avantage d’être moins chères, de ne pas entraîner de charge statique sur le réservoir et de ne pas être visibles (Tab.

2). Les couvertures non fl ottantes (par exemple les toits coniques), en revanche, permettent un contrôle lors du brassage et une évacuation des eaux de pluie.

Les couvertures fl ottantes

De tous les systèmes théoriquement possibles ce sont, à ce jour, les couvertures par bâches qui se sont imposées. Il y a deux possibilités de s’assurer que les bâches fl ot- tent. Soit le système est conçu sur toute sa surface comme un sandwich comprenant par exemple un noyau en mousse (sys- tème Kohli), soit il est équipé de fl otteurs (système Arnold). Les bâches fl ottantes doivent être bien fi xées, afi n de ne pas se tourner lors du brassage et de ne pas être emportées par le vent. Les deux systèmes étant relativement récents, on ne dispose pas d’une expérience de nombreuses an- nées. La première année d’utilisation n’a fait apparaître aucun problème. A côté de ces deux types de bâches, la couverture fl ottante peut également être exécutée en bois. Cette solution se prête bien à une construction propre.

Le nouveau système Hexa-Cover est une alternative récente à la bâche. Cette couverture fl ottante, formée de corps fl ottants individuels, se prête particulièrement bien au lisier de porc sans couverture fl ottante naturelle. Faute d’expériences en Suisse, ses aspects pratiques ne peuvent pour l’instant pas être évalués.

Fournisseurs de bâches fl ottantes

Kohli

L’entreprise Kohli, spécialisée en technique de lisier et d’environnement, a développé une bâche fl ottante en collaboration avec P

#OUVERTURESFLOTTANTES #OUVERTURESNONFLOTTANTES

!VANTAGES

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Tab. 2: Comparaison des couvertures fl ottantes et non fl ottantes

Fig. 5: Bâche fl ottante en sandwich, perforée (système Kohli). La bâche fl ottante en sandwich est montée avec des câbles verticaux au bord du réservoir.

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Fig. 6: Bâche fl ottante avec fl otteurs (système Arnold). Afi n de faciliter la désolidarisa- tion de la croûte fl ottante naturelle et de la bâche, celle-ci est surélevée au moyen de câbles lors du brassage.

l’entreprise Bieri Techtex Systems. Celle-ci repose sur le lisier et elle est maintenue par des câbles en acier chromé montés perpendiculairement sur les bords (Fig. 5).

La couverture est ainsi protégée contre les effets du vent et contre les torsions lors du brassage. Tous les 30 cm, la couverture est soudée sur une largeur de 5 cm. Le long des bandes soudées, des trous d’un diamètre de 18 mm sont positionnés tous les 50 cm. Ils permettent le passage des eaux de pluie et des gaz. Des ouvertures sont prévues pour les tuyaux de brassage, de remplissage et de prélèvement.

Arnold

La bâche est fi xée au moyen d’un tuyau métallique circulaire en acier inoxydable (Fig. 6). Ce tuyau soudé étanche fait offi ce de fl otteur. La distance au bord est de 10 cm. La bâche elle-même est éga- lement équipée de fl otteurs. Elle présente une ouverture centrale pour l’écoulement des eaux de pluie. Afi n de faciliter le dé- collement de la croûte fl ottante naturelle et d’éviter une collision avec le système de brassage, la bâche peut être, lors du brassage, soulevée au moyen de câbles et désolidarisée de la croûte naturelle. Lors du prélèvement, quelques m³ sont ini- tialement retirés. L’abaissement du niveau du lisier permet le décollement d’une éventuelle croûte fl ottante naturelle de la bâche suspendue par les câbles. La

croûte fl ottante est fi nalement dispersée par le brassage. Après extraction du lisier, la bâche est abaissée jusqu’à ce qu’elle fl otte, le contact direct permettant d’éviter l’échange d’air à la surface du lisier.

Hexa-Cover (DK)

Le système fl ottant Hexa-Cover se com- pose de corps fl ottants synthétiques hexagonaux. Ceux-ci prennent forme automatiquement à la surface du lisier et atteignent un taux de couverture de 96 à 99% (Fig. 7). Les corps fl ottants individuels ont un diamètre de 228 mm et sont constitués de polypropylène recyclé. Leur densité est de 0,5 kg/dm³. Des renfl e- ments sur les faces supérieure et inférieure empêchent les corps fl ottants individuels de glisser l’un sur l’autre. Les premières expériences au Danemark et en Suède montrent que le système fonctionne bien pour du lisier de porc relativement peu visqueux. Il est moins adapté au lisier de bovins avec une croûte fl ottante naturelle.

Des essais au Danemark et en Allemagne attribuent à l’Hexa-Cover un potentiel de réduction des émissions d’ammoniac de plus de 95% et de réduction des odeurs de 81 à 96%. Les essais se basent sur des mesures à l’échelle du laboratoire (volume des réservoirs de 1 à 2 m³). Selon les in- formations du fabricant, la couverture est insensible au vent et bénéfi cie d’une durée de vie d’au moins 25 ans.

Les corps fl ottants sont livrés en sacs de 2 m³ (correspondant à environ 35 m²). La mise en place est assurée par l’agriculteur.

Les corps fl ottants sont placés dans le ré- servoir et se répartissent d’eux-mêmes.

Fig. 7: Le système fl ottant Hexa-Cover est constitué de corps fl ottants hexagonaux en matériau synthétique.

Les couvertures fl ottantes

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Le mélangeur peut être introduit dans le réservoir entre les corps fl ottants. Ceux-ci s’écartent sur les côtés, puis se reposition- nent à la fi n du brassage. Une évaluation des aspects pratiques n’est pas possible actuellement, en l’absence d’expériences en Suisse.

Couvertures non fl ottantes

Depuis 1991 et l’obligation en Hollande de couvrir les réservoirs ouverts, de nombreux systèmes sont devenus disponibles (Fig. 8). Avec le temps, certains systèmes ont disparu du marché, pour des raisons diverses (coûts élevés, durée de vie limi- tée, défauts pratiques). Le toit conique avec éléments en béton ne convient, pour des questions de poids, qu’aux réservoirs en béton. Pendant la dernière décennie, c’est le toit conique bâché qui s’est im- posé. La solution canadienne de la calotte gonfl able représente une exception. Les principales différences entre les toits con- cernent le mode de fi xation des bâches coniques. La garantie est généralement valable pendant 5 ans. La durée de vie devrait être signifi cativement plus longue.

En Hollande, on trouve des toits coniques bâchés de 15 ans d’âge.

Dans les régions très enneigées, l’application de toits coniques bâchés sur des réservoirs metalliques est restreinte à cause de la charge de neige (Fig. 9).

Bien qu’il soit possible de les renforcer au moyen de sangles de tension ou par l’utilisation de bâches plus résistantes à la

déchirure, de tels toits n’ont pas de sens en région de montagne, en tout cas pour les silos métalliques. Une asymétrie des charges (déplacement de neige ou fonte unilatérale) sur l’un des bords peut provo- quer une déformation et une destruction de la paroi. Les fabricants ne garantissent les toits que jusqu’à une charge de neige de 2 kN/m². Une chéneau circulaire sur la partie inférieure de la bâche doit assurer que des eaux de condensation agressives ne s’écoulent pas le long des parois.

Fournisseurs de toits coniques

Ceno (All)

Les toits pour silos verticaux de l’entreprise CENO présentent un pilier central galva- nisé et recouvert d’une résine en époxy.

Il est télescopique et permet de tendre le toit pour obtenir une forme adéquate et garantir sa stabilité. La membrane pré- sente une forme bi-axiale. Elle est maintenue au bord supérieur du silo par un ourlet contenant un tube métallique (tubes de 6 m de longueur chacun, précourbés en fonction du rayon du silo) (Fig. 10). La fi xation de la membrane est assurée par des bandes perforées V2A vissées dans le silo. Au faîte se trouve une ouverture de 60 cm de diamètre (2800 cm²) permettant l’évacuation des gaz. Une ouverture sup- plémentaire, de 1,00 x 1,35 m en standard, est prévue pour le service. L’entreprise bé- néfi cie de plusieurs années d’expérience.

La représentation en Suisse est assurée par la maison Arnold AG.

Fig. 8: Des nombreux systèmes possibles de couvertures non fl ottantes, c’est récem- ment le toit conique qui s’est principalement imposé.

Fig. 9: Afi n d’éviter des dommages causés par une accumulation ou une fonte unila- térale de la neige, les toits coniques doivent être retendus en conséquence. Dans les régions très enneigées, l’application de toits coniques bâches sur des réservoirs metal- liques est restreinte à cause de la charge de neige.

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Bieri

L’entreprise Bieri a développé, en collaboration avec les entreprises Kohli et Ceno- Tec, un nouveau toit conique. Le pilier central avec dôme est en acier galvanisé ou en acier inoxydable. La tension de la bâche est réalisée, comme avec le modèle Ceno, par élévation du pilier télescopique.

Le pilier repose sur une plaque en inox.

Contrairement aux modèles précédents, les tendeurs ne sont pas fi xés à un tube métallique à l’intérieur d’un ourlet, mais directement sur la bâche (Fig. 11). Les sangles de tension sont fi xées sur le radier des silos métalliques, respectivement sur les parois des silos en béton. A ce jour, deux couvertures ont été réalisées.

PAS (NL)

L’entreprise PAS fut l’une des premières entreprises en Hollande à développer, dans les années 80, un système à membrane pour couvrir les réservoirs à lisier ouverts (Fig. 12). Elle a depuis couvert des milliers de silos, en Hollande et dans d’autres pays, au moyen de son système certifi é. Des sangles de tension radiales et des fentes d’aération sont intégrées aux bâches coniques relativement plates (pente du toit d’environ 15°). Le pilier central est en bois dur (Azobe), en tuyaux PVC épais ou en acier inoxydable. L’ouverture d’aération se situe dans le dôme du faîte. Au bord de la bâche se trouve un tuyau circulaire auquel sont accrochées les sangles de tension, au moyen de crochets en inox. Un réglage

postérieur de la tension de la bâche conique n’est en principe pas nécessaire.

Milieusystemen (NL)

L’entreprise Milieusystemen a, comme l’entreprise PAS, déjà plus de 15 ans d’expérience avec les couvertures du type toit conique. Les couvertures sont égale- ment certifi ées. Elles se différencient du système PAS au niveau des fi xations sur les bords (treillis trapézoïdal), et des ouvertures d’aération qui sont intégrées dans la bâche (Fig. 13).

EPA (CAN)

La couverture a la forme d’une calotte circulaire et elle est gonfl ée au-dessus du réservoir (Fig. 14). La bâche est ferme- ment fi xée au bord supérieur du réservoir.

Ces systèmes ont été installés surtout au Canada, pour la couverture étanche de grands réservoirs circulaires (15 à 40 m de diamètre). Une souffl erie (0,5 à 3 CV) as- sure une légère surpression constante. La

Fig. 12: Toit conique de l’entreprise PAS. Dans l’ourlet de la bâche se trouve un tuyau circulaire auquel sont fi xées les sangles de tension.

Fig. 10: Toit conique en forme bi-axiale de l’entreprise Ceno-Tec (All). La bâche est vissée au silo par des bandes perforées.

Fig. 11: Toit conique de l’entreprise Bieri-Kohli. Les sangles de tension sont fi xées directement à la bâche.

Couvertures non fl ottantes

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bâche est étanche au gaz et présente un fi let en nylon et des sangles de tension.

Celles-ci doivent l’empêcher de tomber dans le lisier si la souffl erie s’interrompt.

Que coûtent les couvertures?

Les investissements dépendent fortement, en particulier pour les toits coniques, du diamètre des réservoirs (Fig. 15). Les prix des entreprises PAS et Milieutechnieken se réfèrent à un montage en Hollande (Tab.

3). Pour les autres fournisseurs étrangers, il s’agit des prix auprès des représentants en Suisse.

Possibilités d’économie en construisant soi-même

Les investissements relativement élevés des couvertures posent la question des

économies, potentiellement substantielles, réalisables en construisant de petites structures soi-même. En pratique, il y a de nombreuses tentatives d’économies aussi bien pour les couvertures fl ottantes qu’avec les toits coniques. A côté des couvertures solides en bois existe également la possibilité des couvertures fl ottantes en billes d’argile expansée.

Couvertures fl ottantes en bois

La couverture en bois consiste en bois fraîchement coupé (sur l’exploitation, du sapin argenté; du mélèze serait préférable).

Les planches d’une épaisseur de 50 mm sont renforcées par des planches transver- sales de 60 mm, tous les 200 cm (Fig. 16).

A ces renforcements sont ajoutés, au total, 48 m de tuyaux fermés en PE (diamètre 150 mm) qui font usage de fl otteurs. Ils doivent apporter une portance stabilisant la fl ottaison. Deux tuyaux montés face à Tab. 3: Vue d’ensemble des différentes couvertures de silos à lisier disponibles sur le marché (bâches fl ottantes et toits coniques). Investissements en Fr. par m² TVA incl.

(cours du change 1 € = 1.50 CHF) Fig. 13: Toit conique de l’entreprise Milieutechnieken (NL). Les ouvertures d’aération sont intégrées dans la bâche.

Fig. 14: Couverture de silo de l’entreprise EPA-Canada. La couverture a la forme d’une calotte circulaire et elle est gonfl ée au-dessus du réservoir.

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face (V2A, diamètre 100 mm) protègent la couverture en bois contre un retournement (Fig. 17). Des ouvertures sont prévues pour les conduits de brassage, de remplissage et de prélèvement. Le comportement du bois comme couverture reste à évaluer, les infl uences du climat sur la partie supérieure et des couches fl ottantes naturelles sur la partie inférieure étant diffi ciles à estimer.

Au vu des ouvertures non sécurisées et du risque de rupture grandissant avec la durée d’utilisation, il faut prévoir sur le ré- servoir une mise en garde contre le fait de s’engager sur ces surfaces.

Le réservoir (altitude 850 m) a été rempli de lisier de bovin pendant l’hiver 2003/2004. Les charges de neige n’ont eu aucun effet signifi catif sur la position hori- zontale de la couverture. Il n’y eut toutefois pas, cet hiver-là, de fortes chutes de neige. Une couche de glace s’est formée temporairement entre la couverture et les parois du réservoir. Afi n de la détruire, et de permettre à la couverture de fl otter librement, la couverture a été recouverte de purin. L’écoulement subséquent du purin n’a posé aucun problème. Le coût des matériaux (bois, tuyaux et matériel de

fi xation) s’est élevé à Fr. 4800.-, soit Fr.

37.- par m². Selon l’agriculteur, le travail a représenté environ 55 heures.

Toit conique avec fi lm en PVC armé Une structure portante simple peut être un support central (par exemple un tuyau en béton ou un tube PVC rempli de béton) avec des chevrons en bois à arrangement radial (Fig. 18). A cause de l’environnement humide en permanence, seul un bois résistant (imprégnation par pression) peut être utilisé. Comme couverture avantageuse sur les chevrons, on peut utiliser un fi lm en PVC armé (LDPE) comme pour les serres. Une enveloppe en bois serait également possible, mais serait, du fait de la forme ronde ou polygonale, diffi cile à réaliser. Il serait également diffi cile d’assurer l’étanchéité des bords. Les fi lms en PVC armé (LDPE) sont stables aux UV et ont une durée de vie garantie de cinq ans. Il faut en assurer un montage sans frottement. En admettant qu’il faut changer les fi lms tous les cinq ans, il faut compter, sur une période de 10 ans, des coûts de matériel (support, chevrons de bois, deux fi lms, matériel de fi xation) d’environ Fr. 50.- par m².

Si l’on compare les estimations d’investissements pour la construction propre d’une couverture avec les offres d’entreprises pour des toits coniques, le potentiel d’économie paraît important surtout pour des petits réservoirs. Il faut toutefois se souvenir que, dans cet environnement humide en permanence, la durée de vie des constructions en bois, même imprégné sous pression, est limitée.

Il est reconnu que le bois n’est pas uni- Fig. 18: Couverture de silo en bois en construction propre. Un fi lm en PVC armé résistant aux UV est placé sur les mon- tants de bois imprégnés. Ce système n’est recommandé qu’avec retenue, pour des réservoirs de petite taille.

Fig. 15: Investissements nécessaires (TVA comprise) pour les couvertures en toit coni- que ou les bâches fl ottantes, en fonction du diamètre du réservoir.

Fig. 17: Deux tuyaux de stabilisation montés face à face préviennent une rota- tion de la couverture. Ainsi les ouvertures pour les systèmes de brassage et les con- duits de remplissage ou prélèvement sont maintenus au minimum.

Fig. 16: La couverture en bois est conso- lidée par des traverses en bois. Celles-ci sont de surcroît équipées de tubes en PE qui font offi ce de fl otteurs.

Que coûtent les couvertures?

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formément imprégné sur toute son épais- seur. Avec le temps, à cause de la pour- riture du bois, il peut devenir dangereux de s’engager sur la couverture (pour un changement de fi lm). C’est pourquoi une construction propre ne peut être recom- mandée qu’avec retenue et uniquement pour des réservoirs de petite taille.

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Fig. 20: Comparaison des investissements (TVA comprise) pour des silos à lisier en métal émaillé sans couverture, avec couverture en toit conique et avec bâche fl ottante.

Fig. 19: Au premier remplissage, l’argile expansée est livrée depuis l’usine dans le chariot d’ensilage et souffl é directement dans le réservoir.

Tab. 4: Comparaison des investissements pour le stockage du lisier dans différents réservoirs, pour une stabulation libre avec boxes de 32 vaches laitières et un stockage hivernal du lisier pendant 5 mois.

Couche de matériaux en argile expansée L’argile expansée n’est pas autorisée comme couverture pour les nouveaux silos à lisier. Elle peut toutefois représen- ter une solution pour réduire les émissions sur des silos existants, lorsque la croûte fl ottante naturelle est insuffi samment développée. Les billes d’argile expansée brûlées (diamètre de 4 à 8 mm) sont li- vrées directement depuis l’usine avec un

chariot d’ensilage et souffl ées dans le silo à lisier (Fig. 19). La technique de souffl erie permet d’obtenir une couche d’épaisseur régulière sur toute la surface du réservoir.

L’épaisseur de la couche doit être de 10 à 15 cm. Avec un prix de Fr. 145.-/m³ (prix 2004), le coût du matériel revient à Fr. 15.- à 22.- par m². Il faut compter des pertes annuelles d’environ 10%. Des pertes annuelles plus précises lors du pompage sont actuellement évaluées sur une installation pilote. Pour le renouvellement annuel, l’agriculteur peut acheter des sacs sur pa- lettes auprès de revendeurs de matériaux de construction.

Le m³ d’argile expansé revient, livré ainsi, à environ Fr. 220.-. Les premières expé- riences sur l’installation pilote indiquent que la couverture en argile expansée reste stable, même par grand vent. Les conduits de remplissage et de prélèvement du lisier doivent être introduits jusqu’au plancher du réservoir, afi n de ne pas aspirer les billes d’argile lors du pompage. Un niveau minimal de lisier doit être maintenu. Il ne faut brasser que tant qu’il y a une distance minimale de 150 cm entre le niveau du lisier et le brasseur. Le vortex de brassage doit être dirigé vers le centre (70 à 80 degrés par rapport à la paroi), afi n que le fl ux le long de la paroi ne déchire pas la couche d’argile expansée. Les expériences jusqu’ici n’indiquent pas de problème pour le pompage du lisier, avec la taille des billes d’argile aujourd’hui disponibles. Un pompage au moyen d’une rampe d’épandage à tuyaux souples est possible.

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Comparaison des

investissements pour les silos et les fosses à lisier

La construction d’un réservoir à lisier couvert entraîne un surcroît d’investissement par rapport à un silo à lisier ouvert. La fi gure 20 indique les investissements par m³ pour des silos à lisier avec couverture en toit conique, bâche fl ottante ou sans couverture. Un silo à lisier avec couverture artifi cielle renchérit le coût, en fonction du diamètre du silo, de 16 à 24% avec une bâche fl ottante et de 38 à 51% avec un toit conique. C’est avec la couverture en toit conique que la diminution des investissements en fonction de l’augmentation du volume du silo est la plus marquée.

L’augmentation des investissements pro- voquée par l’obligation de couvrir les silos à lisier (en béton ou en métal) soulève la question de savoir si une fosse à lisier ne serait pas plus avantageuse qu’un silo.

Dans une comparaison d’investissements, le réservoir à lisier ne peut être considéré isolément. Les effets sur le bâtiment en général doivent être pris en compte. Par exemple, un réservoir à lisier souterrain recouvert de béton peut être utilisé pour le stockage du fumier ou comme place de parcage. Si le réservoir est intégré dans la construction de l’écurie, il peut, équipé d’un caillebotis, faire offi ce d’aire d’exercice.

Dans l’exemple qui suit, différents réser- voirs à lisier dans une stabulation libre pour 32 vaches, avec aire d’exercice la- térale, sont comparés (Fig. 21). Dans la variante a, la fosse à lisier rectangulaire est recouverte d’un caillebotis et fait offi ce d’aire d’exercice. Avec une fosse à lisier rectangulaire, la semelle fi lante de l’écurie est réduite d’une distance équivalente à la longueur de la fosse. Dans la variante b, le réservoir souterrain rond recouvert de béton peut être utilisé comme aire de parcage ou de stockage de fumier. Dans l’exemple, on admet que la moitié de la surface du réservoir est utilisée pour sto- cker le fumier. Dans les variantes c et d, le réservoir est un silo à lisier métallique émaillé avec toit conique ou bâche fl ottante.

La hauteur de remplissage est de 3,5 m pour les réservoirs souterrains (variantes a et b) et de 4,5 m pour les réservoirs au- dessus de la surface (variantes c et d).

Pour le silo à lisier avec bâche fl ottante (variante d), l’eau de pluie n’est pas évacuée et s’écoule dans le réservoir. Le diamètre

Fig. 21: Exemple de comparaison d’investissements pour le stockage du lisier en fosse rectangulaire (a) ou ronde (b) en béton, respectivement en silo métallique émaillé avec couverture en toit conique (c) ou bâche fl ottante (d) pour une stabulation libre avec logettes de 32 vaches laitières.

nécessaire du silo est donc de 12 m et non 11 m comme pour le silo avec toit conique (durée de stockage de 5 mois). Ceci est également valable pour la variante b, pour laquelle, à cause du stockage du fumier, les eaux de pluies (69 m³) doivent également être collectées. Pour la variante a, l’eau de pluie arrivant sur la partie non couverte du caillebotis s’écoule également dans le réservoir. Pour les variantes c et d, une pompe à lisier est nécessaire pour amener le lisier dans les réservoirs au-dessus de la surface. Pour les variantes a et b, le lisier coule automatiquement dans le réservoir souterrain, par effet de la pesanteur. Dans les variantes b à d, la préfosse est plus grande d’une distance équivalente à la largeur de l’aire d’exercice, car le réservoir

ne se situe pas directement sous celle-ci.

Le transport du lisier dans le réservoir né- cessite un conduit de dix mètres.

Dans l’exemple présenté, c’est pour le silo avec bâche fl ottante que les investissements sont les plus bas (Tab. 4). Une économie de Fr. 9000.– est possible par rapport à la fosse rectangulaire sous une aire d’exercice. Avec une couverture en toit conique bâché, les économies se ré- duisent à environ Fr. 3400.–. Si la moitié de la surface de la fosse ronde en béton est utilisée pour le stockage du fumier, ce réservoir souterrain nécessite des investissements inférieurs à ceux de la fosse rectangulaire (Fr. 4500.–) et du silo avec toit conique bâché (Fr. 1100.–).

Comparaison des investissements pour les silos et les fosses à lisier

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Les garanties pour les couvertures artifi - cielles durent en général cinq ans. En pratique (Hollande), on trouve des couvertures qui ont déjà plus de 15 ans d’âge. La durée de vie des couvertures artifi cielles de silos est néanmoins inférieure à celle des couvertures en béton au-dessus des fosses souterraines. Dans les comparai- sons d’investissements, il faut donc tenir compte du fait que, pendant la durée de vie d’un réservoir à lisier en béton ou d’un silo métallique émaillé, le toit conique ou la bâche fl ottante devront être remplacés au moins une fois. Le remplacement de la bâche peut annihiler l’avantage fi nancier du silo à lisier par rapport à la fosse rectangulaire.

Les résultats de cet exemple ne peuvent pas être extrapolés directement à chaque situation pratique. Le mode de stockage le plus économique du lisier doit être éva- lué individuellement pour chaque exploitation. Les conditions topographiques (terrain plat ou en pente) et des réfl exions sur l’organisation du travail (évacuation du fumier), ainsi que la fl exibilité pour des transformations éventuelles ultérieures ou des agrandissements doivent également être pris en compte.

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/UVERTURESDAMENÏEETDESORTIEDAIRCM

Fig. 22: Valeurs indicatives en vigueur pour la section des ouvertures d’aération (entrée et sortie d’air) des toits coniques sur des réservoirs à lisier, en fonction du diamètre du réservoir.

Fig. 23: Un indicateur de remplissage vi- sible de l’extérieur et fi able permet d’éviter de nombreux déplacements de contrôle à la surface du réservoir. Il contribue ainsi à réduire les risques d’accident.

Aspects sécurité et technique

Risque d’explosion avec les toits coniques

Un mélange de gaz explosifs peut se former sous les couvertures en toit conique.

Il est donc nécessaire d’ajouter des mises en garde. Afi n d’éviter des explosions, les fosses à lisier fermées doivent en Suisse, conformément aux prescriptions relatives à la prévention des accidents, être équi- pées d’ouvertures d’aération. Celles-ci se basent toutefois sur une recherche dont les résultats ne sont pas applicables aux silos avec couverture en toit conique. Le BPA craint une recrudescence des explosions, si les silos sont couverts et subséquemment insuffi samment aérés.

Dans l’équilibre des intérêts à minimiser, les émissions d’une part et les risques d’explosion d’autre part, la sécurité des exploitations doit garder la plus haute prio- rité. Jusqu’à ce que les résultats relatifs aux valeurs maximales de libération de méthane soient disponibles (essais planifi és à la FAT), il est proposé de largement dimensionner les ouvertures d’aération sur les toits coniques (Fig. 22). L’ouverture pour l’évacuation d’air doit se situer au point le plus haut du toit conique.

Prévention des risques d’accident

Pour les couvertures non fl ottantes, le brassage peut être contrôlé grâce aux ou-

vertures prévues au montage. L’ouverture de ces écoutilles nécessite de grandes précautions. Au contraire des réservoirs ouverts, les gaz libérés lors du brassage sortent sous forme très concentrée par ces ouvertures. Au risque d’asphyxie s’ajoute le danger d’explosion en présence d’une étincelle (allumage d’une cigarette, utilisation d’outils métalliques, étincelle d’un interrupteur électrique). Afi n d’éviter les chutes, un fi let doit sécuriser toutes les ouvertures. Comme le brassage du lisier entraîne un fort dégagement de gaz, il ne faut brasser que le minimum nécessaire, en veillant à détruire le moins possible la croûte fl ottante naturelle. Les accès aux ouvertures doivent faire l’objet d’une mise en garde contre les gaz nocifs.

Lors d’utilisation de couvertures fl ottantes, il faut placer des mises en garde contre le fait de s’engager sur la couverture. Des équipements techniques adé- quats, comme des indicateurs de niveau de remplissage visibles de l’extérieur (Fig.

23) contribuent à minimiser les risques. Si un réservoir à lisier est recouvert dans un deuxième temps, les exigences techniques relatives à la sécurité sont modifi ées. Les mesures décrites ci-dessus s’appliquent pour l’aération et la prévention des chutes.

Aspects techniques

Si les conduits de remplissage et de pré- lèvement sont introduits jusqu’au fond du silo, il est possible d’éviter la destruction de la croûte fl ottante naturelle lors du remplissage et de la vidange. Tous les systèmes

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de brassage ne sont pas adaptés aux silos couverts. Selon les connaissances actuel- les, issues essentiellement d’expériences à l’étranger, c’est le propulseur à hélice réglable en hauteur qui se prête le mieux aussi bien aux couvertures fl ottantes qu’aux couvertures non fl ottantes. En Hol- lande, ce système est largement installé de façon fi xe. Il est actionné par un tracteur au moyen d’un arbre d’entraînement passant à travers la paroi du réservoir. Le brasseur tourniquet ou le brasseur à ailettes avec axe oblique ne sont pas appropriés.

Il en va de même des pompes hacheuses plongeantes avec buse brasseuse pour les bâches fl ottantes.

Avec les couvertures fl ottantes, les pos- sibilités de contrôle visuel sont limitées.

Les expériences en Hollande font état de diffi cultés avec la destruction de la croûte fl ottante naturelle, en particulier avec les grands réservoirs, d’un diamètre supérieur à 20 m. La couche fl ottante peut adhérer à la bâche et empêcher les mouvements de rotation en surface du lisier. Dans quelques cas, le problème n’a pu être résolu qu’en montant une deuxième pompe avec buse brasseuse en face du premier.

Avec le système Kohli, la couverture est conçue de telle façon que les ouvertures correspondent à la taille des éléments du propulseur à hélice qui sont introduits dans le réservoir. Ceci évite des dommages à la couverture et permet un meilleur contrôle de la croûte fl ottante et de la mécanique du brassage. De plus, le retrait de l’outil de brassage pour les travaux d’entretien est facilité. Lors d’entraînement par tracteur à travers la paroi du réservoir, l’arbre avec le propulseur est introduit sous la bâche fl ottante et équipé d’anneaux de protection appropriés (Fig. 24).

Conclusions

Pour l’ensemble de la Suisse, la part moyenne due au stockage des engrais de ferme de la totalité des émissions d’ammoniac dans l’agriculture représente 12% (Reidy et Menzi 2005). Les émissions d’ammoniac pendant le stockage du lisier peuvent être réduites par toute une série de mesures comme l’acidifi cation du lisier, l’optimisation de la forme du réservoir et la limitation des échanges d’air à la surface du lisier. Toutes les mesures ne sont pas adaptées à la pratique. La mesure la plus effi cace est de limiter les échanges d’air à la surface du lisier par des couvertures naturelles ou artifi cielles. Comme les conditions atmosphériques et le brassage in-

fl uencent l’étanchéité des croûtes fl ottantes naturelles et des couches de matériaux en vrac (paille, billes d’argile expansée), celles-ci ne satisfont pas les exigences des autorités pour les nouveaux réservoirs à lisier. Pour les installations existantes, il est possible, au moyen d’une gestion appro- priée du brassage, de maintenir intact, sans interruption durable, une croûte fl ottante naturelle ou une couche de matériaux en vrac, tels qu’argile expansée ou paille ha- chée. Afi n d’éviter les turbulences en surface, le lisier est généralement introduit et retiré par le fond du réservoir.

Les bâches fl ottantes et les toits coniques se sont imposés comme couvertures artifi cielles. Les bâches fl ottantes présentent l’avantage d’être économiques et peu visibles et de ne pas solliciter le réservoir.

Les toits coniques, de leur côté, permettent un bon contrôle du brassage et une évacuation des eaux de pluie, ce qui diminue le volume nécessaire au stockage. Les fabricants garantissent les toits coniques bâchés jusqu’à une charge de neige maximale de 2 kN/m².

En fonction du fabricant et du diamètre du silo, le montant des investissements varie, pour les toits coniques disponibles en Suisse de Fr. 84.- à 235.- par m² et pour les bâches fl ottantes de Fr. 71.- à 156.- par m². La différence de prix entre un toit conique et une bâche fl ottante est impor-

tante, surtout pour les réservoirs de petit diamètre. Le montant relativement élevé des investissements pose la question des économies potentiellement substantielles réalisables en construisant soi-même une couverture pour les réservoirs de petite taille. Des exemples pratiques montrent qu’une propre construction est possible.

La prudence est toutefois de mise, car l’environnement humide et corrosif peut sérieusement compromettre la solidité de constructions en bois, en acier ou en alu- minium. Une enveloppe de silo métallique peut être endommagée par l’effondrement d’une couverture.

L’obligation de couverture réduit les avan- tages économiques des silos à lisier par rapport aux fosses fermées. Dans une comparaison des investissements, la fosse à lisier ne peut être considérée isolément.

Les effets sur l’ensemble des bâtiments doivent être pris en compte. Ainsi, un réservoir souterrain avec couverture en béton peut être utilisé pour déposer le fumier ou comme place de parcage. Si le réservoir est intégré dans la construction de l’écurie, il peut être utilisé comme aire d’exercice. Si l’on considère les possibilités d’agrandissement, c’est à nouveau le silo qui prend l’avantage.

Un mélange de gaz explosifs peut se former sous les toits coniques. Il est donc impéra- tif de prévoir des ouvertures d’aspiration Fig. 24: Les bâches fl ottantes doivent être protégées effi cacement contre les dommages mécaniques. Des ouvertures adéquates et des corbeilles de protection au-dessus des brasseurs font partie des mesures possibles.

Aspects sécurité et technique / Conclusions

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et d’évacuation suffi santes pour permettre un échange d’air dans toutes les conditions atmosphériques. Des mises en garde doivent être placées pour prévenir des dangers d’intoxication à proximité des ouvertures. Les différentes variantes de couvertures nécessitent des systèmes de brassage adéquats correspondants.

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Des demandes concernant les sujets traités ainsi que d’autres questions de technique et de prévention agricoles doivent être adressées aux conseillers cantonaux en machinisme agricole indiqués ci-dessous. Les publications peuvent être obtenues directement à la FAT (Tänikon, CH-8356 Ettenhausen). Tél. 052 368 31 31, Fax 052 365 11 90,

E-Mail: doku@fat.admin.ch, Internet: http://www.fat.ch

FR Berset Roger, Institut agricole, 1725 Grangeneuve Tél. 026 305 58 49 GE AgriGenève, 15, rue des Sablières, 1217 Meyrin Tél. 022 939 03 10 JU Fleury-Mouttet Solange, FRI, Courtemelon, 2852 Courtételle Tél. 032 420 74 38

NE Benoît Steve, CNAV, 2053 Cernier Tél. 032 854 05 30

TI Müller Antonio, Offi ce de l’Agriculture, 6501 Bellinzona Tél. 091 814 35 53 VD Louis-Claude Pittet, Ecole d’Agriculture, Marcelin, 1110 Morges Tél. 021 801 14 51 Hofer Walter, Ecole d’Agriculture, Grange-Verney, 1510 Moudon Tél. 021 995 34 57 VS Roduit Raymond, Ecole d’Agriculture, Châteauneuf, 1950 Sion Tél. 027 606 77 70 SRVA Mouchet Pierre-Alain, CP 128, 1000 Lausanne 6 Tél. 021 619 44 61

SPAA Grange-Verney, 1510 Moudon Tél. 021 995 34 28

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ISSN 1018-502X.

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