Vers une méthodologie améliorée pour modéliser les effets des changements climatiques sur les systèmes de culture dans les climats frais

L’évaluation des effets des changements climatiques sur la durabilité de l’agriculture nécessite une estimation robuste du système complet des processus interdépendants sol-végétaux-atmosphère couplée à une gestion agricole dynamique. La simplification ou l’exclusion des principaux mécanismes de rétroaction dans les approches de modélisation peut influer de manière importante sur les résultats des modèles. À l’aide d’un modèle biogéochimique, DNDCv.CAN, dans trois localités d’étude de cas au Canada, nous avons quantifié l'effet de l’utilisation d’approches de modélisation simplifiées couramment employées sur les estimations des modèles de rendement des cultures, la variation du carbone organique du sol (COS) et les pertes d’azote (N) dans l’ensemble de la région pour quatre périodes (1981–2010, 2011–2040, 2041–2070 et 2071–2100). Ces approches comprenaient l’utilisation de données climatiques uniquement sur la température et les précipitations, la réinitialisation annuelle de l’état du sol, des taux d’application d’engrais fixes et des dates d’ensemencement fixes. Ces approches simplifiées ont été comparées à une approche de référence plus complète qui utilisait des facteurs climatiques détaillés, des dates d’ensemencement dynamiques, des taux d’engrais dynamiques et une estimation continue du COS, du N et des bilans hydriques. D’autres cultivars et les effets de la rotation ont également été étudiés. Dans la région semi-aride, les méthodes de taux d’application d’engrais fixes, de date d’ensemencement fixe et de réinitialisation du sol ont réduit les estimations de rendement du blé de printemps (Triticum aestivum L.) de 40 %, 25 % et 29 %, respectivement, de 2071 à 2100 par rapport à l’approche de référence complète. Dans les deux localités subhumides, la réinitialisation de l’état du sol a considérablement modifié les concentrations de COS, le lessivage de N et le ruissellement de N pour les trois périodes allant de 2011 à 2100. À toutes les localités, les concentrations de COS ont été modifiées par l’utilisation d’approches simplifiées par rapport à l'approche de référence, sauf pour l’approche de taux d'application d’engrais fixes dans les endroits sub-humides. Les résultats indiquent que les approches simplifiées manquent souvent la caractérisation nécessaire des rétroactions entre le climat, le sol, les cultures et la gestion, lesquelles sont essentielles pour évaluer avec exactitude le comportement des systèmes de culture dans des conditions climatiques futures. Nous recommandons aux modélisateurs d’améliorer leur capacité de simuler les changements agronomiques prévus au fil du temps et d’utiliser des outils qui tiennent compte des processus sol-végétaux-atmosphère robustes.