Les changements dans la couverture de neige modifient le cycle de l’azote et les émissions gazeuses dans les sols agricoles

Citation

Brin, L.D., Goyer, C., Zebarth, B.J., Burton, D.L., Chantigny, M.H. (2018). Changes in snow cover alter nitrogen cycling and gaseous emissions in agricultural soils. Agriculture, Ecosystems and Environment, [online] 258 91-103. http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2018.01.033

Résumé en langage clair

Les champs agricoles sont responsables d’une importante production d’oxyde nitreux (N2O), un gaz à effet de serre, particulièrement au dégel printanier. Les températures et les précipitations hivernales devraient augmenter avec les changements climatiques, ce qui pourrait modifier la couverture de neige. Un changement dans la couverture de neige pourrait entraîner une augmentation des émissions de N2O, ce qui pourrait en retour accroître les changements climatiques. Pour évaluer les effets de l’épaisseur de la neige sur les flux d’émission de N2O, nous avons mené une étude de deux ans dans un champ agricole comprenant (1) l'enlèvement de la neige, (2) l'accumulation de neige (par une clôture à neige) et (3) des traitements de la neige ambiante. Les flux de N2O provenant de la surface du champ et les concentrations de gaz dans le sol ont été mesurés de novembre à mai. L’épaisseur de la neige a eu un effet important sur les flux hivernaux de N2O. Au cours du premier hiver, les flux de N2O dus au dégel printanier et la concentration de N2O dans le sol au milieu de l’hiver étaient plus élevés dans les parcelles de déneigement, tandis qu'au cours du deuxième hiver, les flux de N2O dus au dégel printanier et la concentration de N2O dans le sol au milieu de l’hiver étaient plus élevés dans la parcelle de neige ambiante que dans les autres parcelles. Ces résultats donnent à penser qu’à l’avenir, la variation de l’épaisseur de la neige due aux changements climatiques pourrait se traduire par une augmentation des flux de N2O au cours de l’hiver en raison de la variation de la température et de la teneur en eau du sol.

Résumé

© 2018 L’augmentation des précipitations et des températures hivernales liée aux changements climatiques, comme prévu pour l’est du Canada, pourrait modifier la couverture de neige, ce qui entraînerait des conséquences sur la température et l’humidité du sol, le cycle de l’azote et les flux de gaz à effet de serre. Pour évaluer les effets de l’épaisseur de la neige dans un écosystème agricole tempéré humide, nous avons mené une étude sur le terrain de deux ans comprenant (1) l’enlèvement de la neige, (2) l’accumulation passive de neige (par l’intermédiaire d’une clôture à neige) et (3) des traitements de la neige ambiante. Nous avons mesuré in situ les flux de N2O et de CO2 et la concentration des gaz dans le sol, et avons effectué des essais de dénitrification et de nitrification potentielle en laboratoire, de novembre à mai. La manipulation de la neige a eu un effet important sur la dynamique hivernale du N2O. Lors du premier hiver, les flux de N2O résultant du dégel printanier dans les parcelles de déneigement étaient 31 et 48 fois plus élevés que dans les parcelles de neige ambiante et d’accumulation de neige, respectivement. La concentration de N2O dans le sol au milieu de l’hiver était également la plus élevée dans les parcelles de déneigement. Ces effets pourraient être dus à la disponibilité accrue du substrat en raison d’un sol plus gelé, ainsi qu’à des diffusivités gazeuses modérées facilitant la production de N2O dans les parcelles de déneigement. Au cours du deuxième hiver, les flux de N2O dus au dégel printanier et la concentration de N2O dans le sol étaient les plus élevés dans les parcelles de neige ambiante. Les flux maximaux dans les parcelles de neige ambiante étaient 19 et 24 fois plus élevés que dans les parcelles d’accumulation de neige et de déneigement, respectivement. Une plus grande humidité du sol dans les parcelles de neige ambiante pendant l’hiver pourrait avoir facilité la dénitrification à la fois par une diminution de la disponibilité de l’O2 et une perturbation accrue des agrégats du sol durant les cycles de gel-dégel. Dans l’ensemble, les résultats semblent indiquer que les effets de la modification de la couverture de neige sur le cycle de l’azote et les flux de N2O ne sont pas uniquement un effet direct de l’épaisseur de la neige; les effets dépendaient plutôt de la teneur en eau et de la température du sol. De plus, le fait que les traitements entraînant une accumulation de N2O dans le sol au milieu de l’hiver ont également provoqué les flux de N2O les plus élevés lors du dégel printanier au cours des deux années laisse supposer que les flux élevés de N2O au dégel printanier étaient dus non seulement aux conditions printanières du sol, mais aussi à un effet des conditions du sol dans les sols gelés qui avaient facilité la production de N2O tout au long de l’hiver.