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Night and day: short-term variation in nitrogen chemistry and nitrous oxide emissions from streams.

Baulch, H.M., Dillon, P.J., Maranger, R., Venkiteswaran, J.J., Wilson, H.F., et Schiff, S.L. (2012). « Night and day: short-term variation in nitrogen chemistry and nitrous oxide emissions from streams. », Freshwater Biology, 57(3), p. 509-525. doi : 10.1111/j.1365-2427.2011.02720.x  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

1. La variation nychthémérale du métabolisme contribue à la fluctuation des concentrations d’oxygène (O2) dans les cours d’eau. Cette variation de l’O2 et d’autres paramètres (p. ex. le pH) peut à son tour influer sur le métabolisme de l’azote chez les microorganismes, sur les concentrations de solutés azotés et sur la production d’un gaz à effet de serre, l’oxyde de diazote (N2O). Nous avons étudié la variabilité nychthémérale des émissions de N2O et l’ampleur de la variabilité des solutés de N à court terme dans 10 cours d’eau. 2. Les flux d’oxyde de diazote ont varié en moyenne dans une proportion de 2,3 fois au cours des cycles nychthéméraux. Si l’échantillonnage était fait autour de midi, les concentrations seraient sous estimées, mais les flux de N2O ne présenteraient pas un biais constant. Le flux quotidien moyen de N2O pondéré par un coefficient temps était étroitement lié aux concentrations de nitrate (r2 = 0,58). Les profils nychthéméraux du N2O et ceux des espèces d’azote dissoutes étaient souvent complexes (au lieu de présenter des courbes sinusoïdales simples), supposant des processus sous-jacents complexes. 3. Les résultats fondés sur des échantillons recueillis autour de midi surestimeraient de 5 % les concentrations quotidiennes moyennes de nitrate et sous estimeraient de 32 % celles de l’ammonium (biais moyen pour tous les cours d’eau et toutes les dates). 4. L’azote organique dissous ne présentait pas de variation constante entre le jour et la nuit. Cependant, l’ampleur de la variabilité nychthémérale était similaire à celle observée pour l’azote inorganique dissous. Les concentrations d’azote organique et inorganique étaient souvent similaires. Les deux semblaient être des composantes dynamiques du bilan de l’azote des cours d’eau. 5. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) utilise un coefficient d’émission pour estimer les émissions agricoles indirectes de N2O d’après les concentrations dans les cours d’eau et l’eau souterraine. Le coefficient d’émission mesuré (défini comme le rapport entre les concentrations de N2 N et de NO3- N) était généralement inférieur au coefficient par défaut des lignes directrices révisées du GIEC. Les valeurs mesurées ont varié en moyenne de 1,8 fois sur des périodes de 24 heures environ et étaient légèrement plus élevées la nuit que le jour. Le coefficient d’émission était en fait le plus élevé dans les cours d’eau qui étaient des puits nets de N2O, ce qui met en évidence un problème conceptuel dans la méthode employée actuellement par le GIEC. 6. Des programmes d’échantillonnage types fondés sur le prélèvement d’échantillons le jour seulement pourraient introduire des biais dans les résultats. Dans les cours d’eau que nous avons étudiés, le biais était généralement faible. La variation nychthémérale des concentrations de nitrate était liée à la température moyenne; la variation des concentrations d’ammonium et de N2O était la plus importante lorsque les concentrations de nitrite et d’ammonium étaient basses.

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