Processus contribuant à l’accumulation de nitrite et aux émissions concomitantes de N<inf>2</inf>O dans les sols gelés
Citation
Wertz, S., Goyer, C., Burton, D.L., Zebarth, B.J., Chantigny, M.H. (2018). Processes contributing to nitrite accumulation and concomitant N2O emissions in frozen soils. Soil Biology & Biochemistry, [online] 126 31-39. http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.08.001
Résumé en langage clair
Les champs agricoles sont une source importante d’oxyde nitreux, un gaz à effet de serre responsable de la destruction de la couche d’ozone et de l’accélération des changements climatiques. Il est bien connu que d’importantes émissions d’oxyde nitreux peuvent être observées dans les sols gelés durant l’hiver et au dégel printanier. Plusieurs processus du sol peuvent être à l’origine des émissions d’oxyde nitreux des sols, notamment la dénitrification, la nitrification, la réduction dissimilative des nitrates en ammonium et la dénitrification chimique. Le nitrite est un composé hautement réactif qui s’accumule rarement dans le sol; or, on a signalé l’accumulation de nitrite dans des sols gelés. Cependant, on ne sait pas exactement quels processus du sol ont entraîné l’accumulation de nitrite dans le sol et le rôle possible de l’accumulation de nitrite dans les émissions élevées d’oxyde nitreux. Les objectifs de la présente étude étaient de déterminer les processus dans le sol menant à l’accumulation de nitrite et la contribution de cette accumulation aux émissions d’oxyde nitreux dans les sols gelés dans des conditions contrôlées. Les sols ont été incubés pendant 21 jours dans des conditions de congélation (-2 °C) ou de non-congélation (+0,5 °C). Nous avons mesuré la contribution des processus de nitrification et de dénitrification à l’accumulation de NO2 et celle du nitrite aux émissions d’oxyde nitreux. Le nitrite s'est progressivement accumulé en 21 jours dans les sols incubés à -2 °C; toutefois, dans les sols incubés à +0,5 °C, la concentration de nitrite a temporairement augmenté avant de diminuer par la suite. Les émissions d’oxyde nitreux étaient plus élevées au début de l’incubation à +0,5 °C qu’à -2 °C, mais les émissions d’oxyde nitreux étaient plus élevées à -2 °C qu’à +0,5 °C à la fin de l’expérience (jour 21 ). Les résultats ont indiqué que (i) la dénitrification était le principal processus menant à l’accumulation de nitrite dans le sol et à la production simultanée d’oxyde nitreux aux deux températures et que (ii) les émissions d’oxyde nitreux étaient plus soutenues dans les sols gelés où les concentrations de nitrite étaient plus élevées que dans les sols non gelés.
Résumé
© 2018 Des émissions d’oxyde nitreux (N2O) provenant des sols gelés ont été observées durant l’hiver. Parallèlement, des accumulations de nitrite (NO2−) ont été signalées dans les sols gelés et pourraient avoir contribué aux émissions élevées de N2O. Les objectifs de la présente étude étaient de déterminer les processus menant à l’accumulation de NO2− et la contribution de cette accumulation aux émissions de N2O dans les sols gelés. Des microcosmes de sol ont été incubés pendant 21 jours dans des conditions de congélation (−2 °C) ou de non-congélation (+0,5 °C). Les sols ont été amendés avec du 15N-NH4+ ou du 15N-NO3 pour quantifier la contribution des processus de nitrification et de dénitrification à l’accumulation de NO2−, respectivement. La production de 15N-N2O a été mesurée pour déterminer la contribution de l’accumulation de NO2− aux émissions de N2O. Le nitrite s'est progressivement accumulé en 21 jours dans les sols incubés à −2 °C jusqu’à des concentrations pouvant atteindre 8,87 µg N g−1 de sol sec. Cependant, dans les sols incubés à +0,5 °C, la concentration de NO2− a augmenté du jour 0 au jour 7 (jusqu’à 3,61 µg N g−1 de sol sec) et a diminué par la suite. Aux deux températures, l’accumulation de NO2− était associée à une diminution progressive de la concentration de NO3−, tandis que la concentration de NH4+ est demeurée relativement stable dans le temps. Les émissions de N2O étaient plus élevées à +0,5 °C (moyenne de 0,0135 g N g−1 sol sec h−1) qu’à −2 °C (moyenne de 0,0045 µg N g−1 sol sec h−1) du jour 2 au jour 14. Toutefois, les émissions de N2O étaient 3,5 fois plus élevées à −2 °C qu’à +0,5 °C au jour 21. Dans les sols à −2 °C, de 97,40 à 99,75 % du NO2− et plus de 99,56 % du N2O provenaient du NO3−. Dans les sols incubés à +0,5 °C, les proportions de NO2− et de N2O provenant du NO3− ont légèrement diminué, tandis que les proportions de NO2− et de N2O provenant du NH4+ ont augmenté, atteignant 4,3 % et 4,7 %, respectivement, du jour 2 au jour 21. Aux deux températures, les enrichissements en 15N de N2O et de NO2− étaient semblables. Les résultats ont indiqué que (i) la dénitrification était le principal processus menant à l’accumulation de NO2− dans le sol et à la production concomitante de N2O aux deux températures et que (ii) les émissions de N2O étaient plus soutenues dans les sols gelés, où les concentrations de NO2− étaient plus élevées que dans les sols non gelés.