Mesure des flux de N2O d'un sol agricole : Dynamique des émissions et impact du travail du sol sur le bilan saisonnier

Abstract

Le passage du labour conventionnel (conventional tillage, CT) au travail du sol réduit (reduced tillage, RT) en grandes cultures impacte le bilan en gaz à effet de serre de manière variable, entre autres en raison des variations spatio-temporelles des conditions édaphiques qui conduisent à la production et à la consommation microbienne de N2O. Dans ce contexte, ce travail avait pour objectif l’analyse de la dynamique des flux de N2O et l’évaluation de l’impact du type de travail du sol sur les échanges de N2O par un sol agricole sous culture de betteraves sucrières. Une expérience a été mise en place sur deux parcelles d’un essai à long-terme (13 ans) de travail du sol différencié sur un sol limoneux à Gembloux, l’une étant labourée (0-25 cm) et l’autre ne subissant qu’un travail superficiel du sol (0-10 cm). Les résidus de la culture précédente (pailles de blé) ainsi que l’interculture (moutarde, pois, féverole) ont été incorporés sur les deux traitements. Dans chaque parcelle, les flux de N2 O et CO2 ont été mesurés en continu (période de mesure = 4 h) pendant deux mois à partir du semis, à l’aide d’un système automatisé constitué de 8 chambres fermées dynamiques. La dynamique des propriétés physiques (teneur en eau, température, concentration en O2, densité apparente) et chimiques (NO3- et NH4+ ) du sol à trois profondeurs (0-10, 10-20 et 20-30 cm) a également été suivie. Sur les deux mois de mesure, les flux moyens de N2O n’étaient pas significativement différents entre les deux modalités, bien qu’une tendance à des flux supérieurs sur RT par rapport à CT ait été observée (41,36 ± 18,66 vs 14,61 ± 5,24 ηg N2O-N.m−2 .s−1 ). La différence de flux de CO2 entre RT et CT n’était pas non plus significative (77,27 ± 22,37 vs 66,21 ± 18,21 μg CO2-C.m−2 .s−1 ). Sur chacun des traitements, plus de 70 % des émissions de N2O ont été mesurées lors de deux épisodes survenus après des précipitations intenses. Le premier épisode a été associé à de la nitrification en raison de l’accroissement de la concentration en NO3- et la réduction des teneurs en NH4+ dans les premiers 10 cm du sol. Le second épisode a surtout été observé sur RT, où la baisse des concentrations en NO3- et O2 dans l’horizon de surface suggère que la dénitrification était le principal processus à l’œuvre. Une corrélation importante a été observée entre le logarithme en base 10 des flux de N2O (log10 (fN2O )) et CO2 (log10 (fCO2)), et montre un lien probable entre la production de N2O et la minéralisation de la matière organique. La diffusivité relative des gaz (Dp/Do) dans le premier horizon du sol (0-10 cm) était le meilleur prédicteur des flux de N2O parmi les paramètres physiques mesurés en continu. log10(fCO2) et Dp/Do en surface ont par ailleurs expliqué 77 et 84 % des flux de N2 O respectivement sur CT et RT. Les flux de N2O ont été caractérisés par une variabilité spatiale importante sur les deux modalités, pouvant avoir pour origine la présence de hotspots à micro-échelle probablement dus à des résidus de culture. Cette variabilité, qui a limité la capacité de comparaison des pratiques étudiées, montre la nécessité d’améliorer la description de la variabilité spatiale des flux de N2O, ainsi que l’utilité d’une approche de modélisation pour accroître la compréhension des processus à l’œuvre.