Impact of biochar amendment on carbon emissions intensity in double rice field in South China

En Chine, l’utilisation de matières organiques dans le domaine de l’agriculture soulève actuellement nombre de questions. Nous avons étudié les effets écologiques à long terme de l’utilisation de charbon à usage agricole (biochar) et avons évalué l’intensité des émissions de carbone (GHGI) associées à cet amendement, dans une rizière de double culture du riz, dans le sud de la Chine. Pour ce faire, nous avons mesuré au champ les émissions de gaz à effet de serre durant deux années, au moyen d’une enceinte statique et d’un chromatographe en phase gazeuse. L’étude comprenait les six traitements expérimentaux suivants : 1) CK (méthodes classiques du producteur), 2) BC1 (charbon à usage agricole, à raison de 5 t/hm2), 3) BC2 (charbon à usage agricole, à raison de 10 t/hm2), 4) BC3 (charbon à usage agricole, à raison de 20 t/hm2), 5) RS (résidus bruts de paille de riz retournés au sol), 6) RI (résidus de paille de riz compostés). Comparativement au traitement CK, tous les traitements de charbon à usage agricole ont entraîné une diminution des pics d’émissions dans la rizière de double culture du riz. Durant les quatre saisons de culture du riz, les trois traitements de charbon à usage agricole ont permis des diminutions respectives de 27,53 %, de 58,65 % et de 63,43 % des émissions de dioxyde de carbone prévues sur 100 ans, comparativement aux traitements CK, RS et RI. Les émissions de méthane étaient significativement (P<0,05) plus faibles dans le cas des traitements de charbon à usage agricole que dans celui des autres traitements, avec une réduction moyenne de 50,84 %. Parmi les trois traitements de charbon à usage agricole et les deux traitements de résidus de paille de riz, le potentiel d’émission de méthane le plus faible a été observé dans le cas du traitement BC3 (2,75 mg/(m2 h)), tandis que le plus élevé a été observé dans le cas du traitement RS (10,05 mg/(m2·h)). Pour ce qui est des émissions d’oxyde de diazote, la valeur moyenne obtenue pour les trois traitements de charbon à usage agricole était plus faible que celle obtenue avec le traitement CK, mais plus élevée que celle obtenue pour les deux traitements de résidus de paille de riz (P>0,05). En outre, sur les quatre saisons de culture de l’étude, les traitements de charbon à usage agricole ont respectivement donné des hausses de rendement en riz de 3,21 %, de 5,11 % et de 2,29 %, ce qui n’était pas significatif (P>0,05) comparativement aux hausses données par les traitements CK, RS et RI. Le traitement BC3 a donné un rendement significativement (P<0,05) plus élevé que le traitement RS. De plus, sur un horizon de 100 ans, les GHGI des trois traitements de charbon à usage agricole (moyenne de 0,33 kg/kg) étaient respectivement de 30,57 %, de 61,00 % et de 64,82 % plus faibles que celles du traitement CK (0,48 kg/kg), du traitement RS (0,86 kg/kg) et du traitement RI (0,48 kg/kg). Selon une matrice de corrélation et une analyse en composantes principales, le charbon à usage agricole avait la plus forte incidence sur la distribution du rendement en riz, de l’indice de récolte, de la teneur du sol en matière organique, de la teneur en carbone total et de la teneur en chlorophylle, alors que les résidus de paille de riz avaient la plus forte incidence sur la distribution des flux de méthane et de la GHGI. En résumé, selon les résultats de notre étude, l’utilisation d’un arbre de régression permet l’analyse quantitative des effets du charbon à usage agricole sur l’environnement et constitue une bonne méthode pour la prise de décisions. En outre, nos résultats montrent que le charbon à usage agricole, utilisé comme amendement, peut améliorer la séquestration du carbone dans le sol et les rendements en riz, en plus d’atténuer l’intensité des émissions de carbone et la contribution aux changements climatiques des cultures, en optimisant les techniques de gestion et la rentabilité lorsqu’il est appliqué en quantités appropriées. La présente recherche pourrait servir d’étude de cas de l’utilisation de résidus de paille à des fins agricoles, dans un contexte scientifique, en Chine.