Caractérisation des effets des pratiques de gestion, de la couverture de neige et de la texture du sol sur la température du sol : élaboration d’un modèle DNDC

Citation

Dutta, B., Grant, B.B., Congreves, K.A., Smith, W.N., Wagner-Riddle, C., VanderZaag, A.C., Tenuta, M., Desjardins, R.L. (2018). Characterising effects of management practices, snow cover, and soil texture on soil temperature: Model development in DNDC. Biosystems Engineering, [online] 168 54-72. http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.02.001

Résumé en langage clair

Le modèle DNDC est un outil utile pour évaluer la durabilité des pratiques de gestion agricole. La température du sol a un effet important sur les processus biologiques. Par conséquent, il est important de disposer d’estimations précises de la température du sol à utiliser dans le modèle. L’objectif de cette étude était de tenir compte des effets de la couverture de neige, de la texture du sol et de la gestion des cultures dans les latitudes tempérées afin d’améliorer le mécanisme de la température de surface du sol dans le modèle DNDC, de façon à améliorer les prédictions des GES. L’estimation de la température du sol en fonction de la conductivité thermique et de la capacité calorifique du sol a été améliorée en tenant compte de la texture du sol dans des conditions de gel et en l’absence de gel, ainsi qu’en tenant compte des effets du couvert végétal et de l’épaisseur de neige. Le perfectionnement des mécanismes de transfert de chaleur du sol réalisé dans cette étude a permis d’améliorer la capacité du modèle à estimer les émissions de N2O durant le dégel printanier et fournit une base pour des études futures visant à améliorer les simulations du modèle DNDC pour une meilleure représentation d’autres processus biogéochimiques.

Résumé

Les modèles d’agroécosystèmes, comme le Modèle de la dénitrification et de la décomposition (DNDC) sont des outils utiles pour évaluer la durabilité de la gestion agricole. L’exactitude des estimations de la température du sol est importante, car elle régule de nombreux processus biogéochimiques du sol qui entraînent des émissions de gaz à effet de serre (GES). L’objectif de cette étude était de tenir compte des effets de la couverture de neige en fonction de l’épaisseur de neige mesurée (mm), de la texture du sol et de la gestion des cultures dans les latitudes tempérées afin d’améliorer le mécanisme de la température de surface du sol dans le modèle DNDC et, ainsi, d’améliorer les prédictions des GES. L’estimation de la température du sol en fonction de la conductivité thermique et de la capacité calorifique du sol a été améliorée en tenant compte de la texture du sol dans des conditions de gel et en l’absence de gel, ainsi qu’en tenant compte des effets du couvert végétal et de l’épaisseur de neige. L’étalonnage des mécanismes de modélisation élaborés a été effectué à l’aide de données provenant d’Alfred, en Ontario, pour deux textures de sol différentes (loam sablonneux et argile). Des évaluations de validation indépendantes ont été réalisées à l'aide de températures de sol à différentes profondeurs pour des pratiques de gestion distinctes dans deux champs situés au Canada (Guelph, en Ontario et Glenlea, au Manitoba). Les résultats de la validation ont indiqué une exactitude élevée du modèle (R2 > 0,90, EF ≥ 0,90, écart-type < 3,00 °C) pour la représentation des effets de la gestion sur la température du sol. Ces travaux de perfectionnement du mécanisme de transfert de chaleur du sol ont amélioré la capacité du modèle à estimer les émissions de N2O durant le dégel printanier et fournissent une base pour des études futures visant à améliorer les simulations du modèle DNDC pour une meilleure représentation des autres processus biogéochimiques.