Measuring and Modeling the Effects of Drainage Water Management on Soil Greenhouse Gas Fluxes from Corn and Soybean Fields.

Nangia, V., Sunohara, M., Topp, E., Gregorich, E.G., Drury, C.F., Gottschall, N., et Lapen, D.R. (2013). « Measuring and Modeling the Effects of Drainage Water Management on Soil Greenhouse Gas Fluxes from Corn and Soybean Fields. », Journal of Environmental Management, 129, p. 652-664. doi : 10.1016/j.jenvman.2013.05.040  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Le drainage souterrain contrôlé permet d’améliorer le rendement des cultures et la qualité de l’eau, mais il risque également d’accroître les émissions de gaz à effet de serre (GES). Dans le cadre de la présente étude, nous avons mesuré in situ, au moyen d’enceintes, les émissions de CH4, de N2O et de CO2 du sol de loam argileux de champs de maïs et de soja à drainage souterrain ordinaire (DSO) et à drainage souterrain contrôlé (DSC). Nous avons également utilisé le modèle semi-empirique NEMIS-NOE pour prédire les émissions de N2O du sol à partir de mesures prises dans le sol. Pendant toute la saison de culture, les champs DSO et DSC n’ont présenté aucune différence significative (p ≤ 0,05) quant aux émissions mesurées de N2O et de CH4. Les sols étaient principalement des puits pour le CH4, mais les sols de certains champs DSC étaient plutôt des sources. Les émissions moyennes de N2O se situaient entre 0,003 et 0,028 kg N ha‑1 jour‑1. Durant certaines années de l’étude, des émissions significativement (p ≤ 0,05) plus élevées de CO2 étaient associées au DSC par rapport au DSO. Des analyses de corrélation ont révélé que les émissions de CO2 étaient d’autant plus élevées que la nappe phréatique était peu profonde. Dans le cas du maïs, la teneur en C plus élevée de la plante cultivée sous DSC tendait à compenser les pertes estimatives de CO2 dues à la respiration du sol, à raison d’environ 100 à 300 kg C ha‑1. Il y avait de bonnes concordances entre les émissions mesurées et prédites (NEMIS–NOE) de N2O des champs de maïs (R2 = 0,70) et de soja (R2 = 0,53). Les émissions de N2O prédites étaient plus élevées pour le DSC dans le cas d’environ 70 % des périodes d’étude par parcelles appariées; il semble donc que certaines propriétés physiques du sol dues au DSC, comme l’espace poral occupé par l’eau, peuvent grandement influer sur les émissions nettes de N. Les émissions quotidiennes cumulatives de N2O prédites par le modèle pour la période d’étude avec activité agricole équivalaient à 3,1 % de l’apport total d’engrais azoté dans le cas du maïs DSC et à 2,6 % de cet apport dans le cas du maïs DSO. Par rapport au rendement grainier, les émissions de N2O prédites correspondaient à des indices (kg N kg‑1 grain) de 0,0005 pour le maïs DSC, 0,0004 pour le maïs DSO, 0,0011 pour le soja DSC et 0,0005 pour le soja DSO.

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