Simulation de la croissance et des émissions de gaz à effet de serre d'une rotation culturale classique en Hesbaye - Évaluation du modèle STICS et analyse de l'impact du changement climatique

Abstract

De nombreuses études montrent, que depuis 1950 l’atmosphère se réchauffe. Les jours extrêmement chauds et les fortes précipitations sont plus fréquents. Ces bouleversements sont des conséquences du changement climatique et ont un impact sur les écosystèmes terrestres. Celui-ci est essentiellement dû à l’émission anthropogénique de gaz à effet de serre conduite par une croissance économique et une population mondiale toujours croissante. Dans ce contexte, le maintien de la sécurité alimentaire mondiale est un défi majeur pour l’agriculture. C’est une raison pour laquelle l’étude de l’impact du changement climatique sur une culture et ses échanges de gaz avec l’atmosphère est essentielle. Dans ce cadre, ce travail consiste à tester et à évaluer le modèle STICS pour simuler la croissance des plantes et les échanges des gaz CO2 et N2O d’une rotation betterave sucrière/froment d’hiver/pomme de terre/froment d’hiver située à Lonzée. Les données météorologiques et d’échanges de gaz proviennent du site ICOS LTO et couvrent la période 2004-2016. Le test du modèle STICS pour la simulation de la croissance des plantes est satisfaisant excepté pour la modélisation de la pomme de terre. Concernant les échanges de dioxyde de carbone, les résultats montrent que l’amplitude des émissions simulées est parfois trop élevée, parfois trop faible. Cependant, la dynamique des courtes variations est convenablement reproduite par le modèle. De plus, la diminution du stock de carbone dans le sol de la parcelle étudiée est décemment représentée par le modèle. L’évolution des sorties de la modélisation concernant la production de protoxyde d’azote a été comparée avec les mesures uniquement pendant l’année 2016. Comme pour le CO2 les variations d’émissions sont correctement simulées, mais l’amplitude des pics est parfois trop importante. Ensuite, des prédictions sur le rendement et les variables environnementales, selon les scénarios RCP 4.5 et 8.5 à l’horizon 2070-2100, ont été effectuées. Les prédictions selon le RCP 4.5 montrent une forte diminution des émissions de gaz liée à une ferme réduction des rendements cumulés. Selon le RCP 8.5, la prédiction des rendements tend à une légère hausse de production avec une même quantité de CO2 émise que pour la simulation actuelle. Néanmoins, les émissions de N2O prédites sont plus importantes.