Simulation des émissions de N 2 O en climat continental froid et humide

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Carole Jean
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1 Simulation des émissions de N 2 O en climat continental froid et humide Guillaume Jégo 1 Elizabeth Pattey 2, Martin Chantigny 1, Joël Léonard 33 1 AAC, Québec; 2 AAC, Ottawa; 3 INRA, UR AgroImpact, Laon, France

2 Contexte Conditions climatiques dans l est du Canada Saison de croissance courte (mai septembre) Couvert de neige plus ou moins continu de décembres à mars Précipitations importantes 800 à 1200 mm /an Contrastes de température importants (-30 C +30 C) Climat continental humide

3 Emission N 2 O (kgn/ha/jour) Contexte Cycle annuel des émissions de N 2 O 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Jours Juliens Fonte de la neige Application des fertilisants Minéralisation des résidus + humidité du sol Émissions faibles pendant la saison de croissance et l hiver (sauf redoux)

4 Contexte Version améliorée de STICS Simulation améliorée de la nitrification et de la dénitrification. Meilleure simulation de la proportion des pertes gazeuses N 2 O/N 2 issues de ces deux processus. Modifications inspirées des améliorations apportées au modèle NOE2 (Bessou et al., 2010) Testée dans plusieurs travaux en Europe (ex. Peyrard et al., 2017; Plaza-Bonilla et al., 2017) NOE2 NOE Observations Bessou et al., 2010

5 Objectifs Évaluer la performance de la nouvelle version de STICS pour simuler les émissions de N 2 O dans l est du Canada durant la saison de croissance: d une culture annuelle (blé de printemps; Triticum aestivum L.) à Ottawa d une culture pérenne (fléole de prés; Phleum pratense L.) à Québec Québec Ottawa

Biomasse aérienne Humidité, nitrate et ammonium du sol Jégo et al., 2013 Jing et al.

6 Sites Québec Parcelle en Fléole des prés (graminée pérenne) Fertilisation: 140 kgn/ha de nitrate d ammonium Témoin avec 0 kgn/ha Sol = loam sableux Mesures de 2001 à 2003 Biomasse aérienne Humidité, nitrate et ammonium du sol Jégo et al., 2013 Jing et al., 2017 Mesures manuelles de N 2 O avec des chambres statiques 21 jours après chaque fertilisation

Sites Ottawa Blé de printemps Fertilisation: 0 à 120 kgn/ha Sols = loam limono-argileux à loam argileux Mesures en 2001, 2003, 2005, 2011 et 2014 Biomasse aérienne et surface foliaire Humidité,

7 Sites Ottawa Blé de printemps Fertilisation: 0 à 120 kgn/ha Sols = loam limono-argileux à loam argileux Mesures en 2001, 2003, 2005, 2011 et 2014 Biomasse aérienne et surface foliaire Humidité, nitrate et ammonium du sol Évapotranspiration réelle Jégo et al., 2010 Sansoulet et al., 2014 Guest et al., in press Flux de N 2 O mesuré en continu par la technique des gradients à l aide d un anémomètre sonique et d un laser à réponse rapide

8 Paramétrage de STICS Paramétrage par défaut

9 Emission N 2 O (kgn/ha/jour) Résultats Simulation des flux de N 2 O : exemple de dynamique Ottawa, blé de printemps 2014 (78 kg N / ha) 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 Obs Sim 0, Jours calendaires Fertilisation Smith et al., 2008

10 Emission N 2 O (kgn/ha/jour) Résultats Simulation des flux de N 2 O : exemple de dynamique Quebec, fléole des prés 2003 (140 kg N / ha) 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 Sim Obs 0, Jours calendaires

11 Émissions cumulées de N 2 O (kgn/ha) Émissions cumulées de N 2 O (kgn/ha) Résultats Simulation des flux de N 2 O : émissions cumulées à Ottawa (phase végétative: semis fin juin/début juillet) Semis - amf amf - drp 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Observations Simulations 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Observations Simulations Dans l ensemble bonnes prédictions des cumuls. Légère sous-estimation entre le semis et le stade amf.

12 Émissions cumulées de N 2 O (kgn/ha) Émissions cumulées de N 2 O (kgn/ha) Résultats Simulation des flux de N 2 O : émissions cumulées à Ottawa (phase reproductive) drp - récolte Récolte - novembre 1,6 1,4 1,2 Observations Simulations 1,6 1,4 1,2 Observations Simulations 1,0 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 Surestimations un peu plus marquées lors de la phase reproductive.

13 Émissions moyennes de N 2 O (kgn/ha/jour) Résultats Simulation des flux de N 2 O : émissions moyennes à Ottawa sur l ensemble de la saison de croissance 0, ,01 0 Observations Simulations

14 Emission N 2 O (kgn/ha/jour) Résultats Simulation des flux de N 2 O : surestimation en fin de saison de croissance; cas de l année 2011: 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, Jours calendaires Obs em_n2o Sim em_n2o_sim surestimation de la teneur en eau du sol?

15 Emission N 2 O (kgn/ha/jour) Humidité du sol 0-10cm (%vol) Résultats Simulation des flux de N 2 O : sous-estimation en début de saison de croissance; cas de l année 2001: 0,3 0,25 0,2 0,15 0, , Obs em_n2o Jours calendaires Sim em_n2o_sim surestimation de l évapotranspiration en début de saison de croissance?

16 Conclusions Dans l ensemble bonnes prédictions des cumuls d émissions lors de la saison de croissance: Légère sous-estimation au début Légère surestimation à la fin Lien possible avec une mauvaise simulation de l humidité du sol lors des ces périodes Prochaine étape: comparaison des émissions simulées et mesurées en dehors de la saison de croissance

17 Merci de votre attention! Questions?

18 Annexes

19 Annexes

20 Emission N 2 O (kgn/ha/jour) Annexes Proportion nitrification / dénitrification 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 em_n2o em_n2oden em_n2onit 0,08 0,07 0, N UR 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 em_n2o em_n2oden em_n2onit

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