Les bicarbonates dissous dans l’eau d’irrigation contribuent au flux sortant de CO<inf>2</inf> dans le sol
Citation
Hannam, K.D., Midwood, A.J., Neilsen, D., Forge, T.A., Jones, M.D. (2019). Bicarbonates dissolved in irrigation water contribute to soil CO2 efflux. Geoderma, [online] 337 1097-1104. http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.10.040
Résumé en langage clair
Le dioxyde de carbone est un important gaz à effet de serre. Les concentrations croissantes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère causent des changements climatiques mondiaux. Les pratiques agricoles sont une source importante de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Nous devons mieux comprendre comment et quand le dioxyde de carbone est libéré durant les pratiques agricoles afin que nous puissions trouver des moyens de réduire la production de dioxyde de carbone. Dans les régions chaudes et sèches, qui dépendent de l’utilisation de l’eau d’irrigation pour maintenir la productivité agricole, l’eau d’irrigation contient souvent des bicarbonates dissous. Les bicarbonates peuvent être une source de dioxyde de carbone. Le carbone du dioxyde de carbone existe sous forme de deux isotopes principaux : le C-12, qui contient 6 protons et 6 neutrons, et le C-13, qui est légèrement plus lourd, car il contient 6 protons et 7 neutrons. Comme le C-13 est légèrement plus lourd, il réagit plus lentement durant les processus chimiques et, par conséquent, il a tendance à s’accumuler dans certaines substances contenant du carbone. Par exemple, le C-13 est relativement plus abondant dans l’atmosphère et moins abondant dans les tissus végétaux. Nous avons mesuré l’abondance du C-13 libéré de la surface du sol dans un verger de pommiers irrigué au goutte-à-goutte afin d’estimer la quantité de dioxyde de carbone libérée par les tissus végétaux en décomposition (qui produisent du dioxyde de carbone contenant relativement moins de C-13) et par les bicarbonates dissous dans l’eau d’irrigation (qui produit du dioxyde de carbone avec relativement plus de C-13). À l’aide de cette méthode, nous avons constaté que la majeure partie du dioxyde de carbone libéré de la surface du sol est produite par des racines vivantes et des tissus végétaux en décomposition, mais que les bicarbonates dissous dans l’eau d’irrigation représentaient entre 9 % et 15 % du dioxyde de carbone libéré durant l’irrigation. Nous estimons que l’irrigation avec de l’eau puisée dans le lac Okanagan génère chaque année plus de 45 000 kg de dioxyde de carbone issu du bicarbonate, ce qui équivaut à plus de 19 000 L d’essence.
Résumé
© 2018 Pour lutter contre l’augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, il est essentiel de comprendre les processus à l’origine de la libération de dioxyde de carbone (CO2) du sol. Bien que d’importantes recherches aient été axées sur la dynamique du carbone organique (C) du sol, le carbone inorganique du sol a reçu beaucoup moins d’attention. Dans les régions arides et semi-arides, les cultures sont souvent irriguées avec de l’eau contenant du C inorganique (bicarbonate), qui peut être une source d’émissions de CO2. Le CO2 libéré par les bicarbonates dissous est enrichi en 13C par rapport à celui provenant de sources organiques dans le sol (p. ex., matière organique et racines respiratoires). La mesure de δ 13CO2 à la surface du sol peut donc servir à retracer les sources de CO2. À l’aide de l’analyse en ligne du 13C, nous avons surveillé le δ13CO2 et le taux d’émissions de CO2 du sol dans un verger de pommiers en Colombie-Britannique, au Canada, irrigué avec de l’eau d’irrigation contenant du bicarbonate puisée dans le lac Okanagan. Dans l’expérience 1, nous avons appliqué de l’eau désionisée ou de l’eau d’irrigation à des sols humides et à des sols secs; dans l’expérience 2, nous avons appliqué de l’eau d’irrigation du lac Okanagan à des sols avec et sans paillis de surface. Dans les deux expériences, le flux sortant du sol a réagi en quelques secondes à l’application d’eau. Dans l’expérience 1, un enrichissement de 6‰ en 13CO2 a suivi l’application d’eau d’irrigation, ce qui a confirmé la contribution du bicarbonate à la sortie du sol en surface, tandis qu’un appauvrissement de 4‰ en 13CO2 a suivi l’application d’eau désionisée, ce qui indique une stimulation du C organique labile. minéralisation. L’expérience 2 a confirmé que les bicarbonates de l’eau d’irrigation contribuent au flux sortant de CO2 du sol; le paillis de surface n’a eu aucun effet sur la réaction de libération de CO2 après l’irrigation. À l’aide d’un modèle de bilan massique isotopique, nous avons calculé que les bicarbonates dissous dans l’eau d’irrigation représentaient entre 9 et 15 % du flux sortant total du sol, et nous avons estimé que l’irrigation avec l’eau du lac Okanagan génère en moyenne plus de 45 000 kg de CO2 dérivé du bicarbonate chaque année.