Une évaluation multimodèle des effets à long terme de la gestion des cultures et des systèmes agricoles sur la dynamique de l’azote dans la prairie semiaride du Canada

Citation

Dutta, B; Grant, BB; Campbell, CA; Lemke, RL; Desjardins, RL; Smith, WN. 2017. A multi model evaluation of long-term effects of crop management and cropping systems on nitrogen dynamics in the Canadian semi-arid prairie. Agricultural Systems. 151:136-147.

Résumé en langage clair

Il importe que les modèles agricoles puissent estimer le bilan complet de l’azote pour l’ensemble du système de culture et du sol. Il s’agit d’un exercice important pour évaluer les effets à long terme des pratiques de gestion sur le sol et sur la qualité de l’environnement. Au moyen de données d’une étude à long terme effectuée dans la prairie semi aride du Canada, la version canadienne du modèle DNDC et le modèle DayCent ont été évalués quant à leur capacité à simuler la dynamique et les bilans de l’azote à long terme ainsi que les efficacités d’utilisation de l’azote dans un sol loameux/silteux pour trois systèmes de cultures distincts du blé de printemps. Les deux modèles ont bien simulé le rendement en grains du blé de printemps, la biomasse végétale aérienne et le puits d’absorption pour l’azote. Les bilans de l’azote ont aussi été bien simulés dans les deux modèles, mais la version canadienne du modèle DNDC a donné des résultats qui s’approchaient davantage des observations que ceux du modèle DayCent pour le bilan de l’azote et les efficacités d’utilisation de l’azote. Tant pour les modèles que pour les données d’observation, les extrants d’azote comme l’absorption d’azote par les cultures et les pertes d’azote (lixiviation de l’azote, émissions gazeuses d’azote) étaient plus grands que les intrants d’azote, sauf dans le cas du système de culture du blé en continu. Comme la version canadienne du modèle DNDC a donné des résultats particulièrement bons pour les trois systèmes de culture, il s’agit d’un outil prometteur pour l’analyse de la dynamique de l’azote et les effets et avantages subséquents pour l’environnement.

Résumé

Les modèles biogéochimiques axés sur les processus comme DNDC (DeNitrification-DeComposition) et DayCent peuvent fournir des estimations fiables des composantes du cycle de l’azote (N), mais ont rarement été évalués dans le contexte d’un bilan du N plus exhaustif. Il s’agit d’un exercice important pour évaluer les effets à long terme des pratiques de gestion sur le sol et sur la qualité de l’environnement. Au moyen de données provenant d’une étude à long terme effectuée dans la prairie semi aride du Canada, la version canadienne du modèle DNDC (DNDC v.CAN) et le modèle DayCent ont été évalués quant à leur capacité à simuler la dynamique et les bilans de l’azote à long terme ainsi que les efficacités d’utilisation de l’azote (EUA) dans un sol loameux/silteux pour trois systèmes de cultures distincts du blé de printemps (Triticum aestivum L.). Les deux modèles ont simulé le rendement en grains du blé de printemps, la biomasse végétale aérienne et le puits d’absorption pour l’azote. Les EUA prévues dans le modèle DNDC v.CAN, calculées au moyen de deux approches relatives au rendement en grains et aux concentrations de N des cultures, ont affiché de bonnes corrélations avec les valeurs observées, avec r ? 0,70 et de faibles biais et erreurs relatives moyennes. Les bilans du N ont aussi été bien simulés dans les deux modèles, quoique DayCent ait donné une estimation plus élevée du déficit entre les intrants et les extrants de N, appelé « N non pris en compte », pour les trois systèmes par rapport à DNDC v.CAN. Tant pour les simulations des modèles que pour les données d’observation, les extrants de N sous forme d’absorption de N par les cultures et de pertes de N (lixiviation de l’azote, émissions gazeuses de N) étaient plus élevés que les intrants de N, sauf dans le cas du système de culture du blé en continu (NP). De manière générale, une régression linéaire multiple visant à estimer les EUA en ce qui concerne le bilan du N et les intrants de N pour les trois systèmes de culture a montré que DNDC v.CAN affichait une meilleure corrélation avec les données d’observation par rapport à DayCent. Par conséquent, d’après le rendement des modèles dans le cadre de l’étude, DNDC v.CAN, à titre de modèle axé sur les processus, semble prometteur comme outil d’analyse de différents systèmes de culture soumis à des taux variables de N, sur le plan de la dynamique du N et des effets et avantages subséquents sur l’environnement.

Date de publication

2017-02-01