Évaluation des effets du taux et du calendrier d’épandage de fumier sur les émissions de protoxyde d'azote provenant de prairies aménagées dans différentes conditions climatiques au Canada

© 2019. On ne sait pas avec certitude si les modèles fondés sur les processus sont actuellement capables de simuler les interactions complexes entre le sol, les plantes, le climat et la gestion du fumier qui influent sur les émissions de protoxyde d'azote (N2O) provenant des systèmes de culture pérenne. Les objectifs de la présente étude étaient 1) d’étalonner et d’évaluer le modèle de dénitrification et de décomposition (DNDC) à l’aide d’ensembles de données pluriannuels sur les flux de protoxyde d'azote (N2O) mesurés, l’humidité du sol, l’azote inorganique du sol, la biomasse et la température du sol de prairies aménagées fertilisées avec du lisier dans différentes conditions climatiques au Canada; et 2) de simuler l'effet de différentes pratiques de gestion du fumier sur les émissions de N2O, y compris i) les taux d'épandage de lisier (application unique ou application fractionnée); et ii) le calendrier d'épandage de lisier (p. ex., au début du printemps ou à la fin du printemps). Le modèle DNDC a affiché une performance « passable » à « excellente » pour la simulation de la biomasse (4,7 % ≤ erreur quadratique moyenne normalisée (NRMSE) ≤ 29,8 %; -9,5 % ≤ erreur relative moyenne normalisée (NARE) ≤ 16,1 %) et une performance « bonne » pour la simulation de la température du sol (13,2 % ≤ NRMSE ≤ 18,1 %; -0,7 % ≤ NARE ≤ 10,8 %) pour tous les traitements et tous les sites. Cependant, le modèle n’a montré que des performances « acceptables » pour l’estimation de la teneur en eau et en N inorganique du sol, ce qui a été attribué en partie aux limites d’un sous-modèle hydrique en cascade et aux inexactitudes dans la simulation du développement des racines et de l’absorption racinaire. Même si le modèle DNDC n’a démontré qu’une performance « acceptable » dans la simulation des flux quotidiens de N2O, il a généralement permis de rendre compte de l’effet du calendrier et du taux d’épandage du lisier ainsi que de la texture du sol (loam ou loam sableux) sur les émissions totales de N2O. Le modèle DNDC a mieux simulé les émissions de N2O provenant de l’épandage printanier de fumier que les émissions provenant de l’épandage fractionné de fumier (à l’automne et au printemps) au site du Manitoba, en partie à cause de la surestimation des substrats disponibles pour la dénitrification microbienne provenant de l’épandage automnal durant les périodes humides du printemps. Même si le modèle DNDC a permis de simuler adéquatement la plupart des effets de la gestion du fumier considérés dans la présente étude, nous recommandons que des améliorations soient apportées à la simulation des cycles de gel-dégel du sol, de la dynamique de la décomposition du fumier, du stockage de l’eau dans le sol, de l’interception des précipitations par le couvert végétal et des activités de dénitrification et de nitrification microbiennes dans les prairies.