Fonctionnement de la dénitrification dans un cambisol andique après épandage de lisier de porc : caractérisation et modélisation

(1)

Fonctionnement de la d

é

nitrification dans

un

cambisol

andique

apr

è

s

é

pandage de

lisier de porc

Caract

(2)

Présentation de l’étude

• Contexte et objectif

• Mesures au Champ

⇒

Cloches fermées

• Détermination du Dp

et de Rmax

⇒

Avec et sans ajout C soluble (Dp1 et Dp2)

• Relation entre WFPS et émissions de N2O

(3)

Mesures au champ

Flux de N2O après épandage de lisier

-20 0 20 40 60 80 100 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Jours après application lisier

F lu x N2 O (µ g N/ h eu re /m 2 )

Avec lisier sans lisier

Traitement

04/03/2008

20/03/2008

Lisier

-14,4 (21,3)

-33,9 (20,9)

(4)

Mesures au champ

Dynamique de l'Azote minéral du sol

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 07 /06 /20 07 27 /06 /20 07 17 /07 /20 07 06 /08 /20 07 26 /08 /20 07 15 /09 /20 07 05 /10 /20 07 Date de suivi Q té d 'az o te en k g d 'N /h a L N-NH4 0-10cm Lisier N-NH4 L N-NO3 0-10cm N-NO3 T N-NH4 0-10cm Témoin N-NH4 T N-NO3 0-10cm N-NO3

Traitement NH4 NO3 NH4 NO3

L 0-10 0,8 2,6 -0,2 6,1

L 10-30 3,7 1,6 -1,1 0,2

T 0-10 -1,2 0,5 0,1 2,7

T 10-30 -0,1 0,2 0,0 0,2

04/07 - 22/07 22/07 - 20/09

(5)

Détermination du Dp

• Dp1 : échantillons de sol remanié

+ C soluble

4 heures d’incubation

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0 0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

Flux journalier N2O (µg N/g sol/jour)

Co

te

(c

m

)

sans L-

sans L+

sans T

(6)

Détermination du Dp

• Dp2 : échantillons de sol non remanié

ss

C sol.

6 jours d’incubation

Flux moyen de N2O par traitement en fonction du temps d'incubation

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 4 24 48 72 144

Durée d'incubation (heure)

Fl ux de N -N 2O ( μ g d 'N /g so l se c/ j) L L C2H2 T T C2H2

Denitrification à 100% de WFPS par traitement en fonction du temps d'incubation (Grundmann et Rolston, 1987) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 4 24 48 72 144

D é n it rif ic at io n e n μ g d 'N /g so l s ec/ j L L C2H2 T T C2H2

(7)

Détermination du Dp

• Dp2 : échantillons de sol non remanié

ss

C sol.

6 jours d’incubation

Bilan azoté en fin d’incubation (kg d’N/ha)

Calcul du Rmax pour chaque traitement

Traitement

NH4

NO3

Nmin

N2O N2O / NO3

Lisier

28,2

-210,2

-182,0

9,7

4,7

Témoin

45,3

-201,3

-156,0

29,2

14,8

Lisier

Témoin

4 4,3 / 14,3

4,8 / 3,6

24 1,6 / 3,6

1,2 / 0,8

48 1,4 / 3,1

1,1 / 0,7

72 0,97 / 2,4

0,90 / 0,60

144 0,68 / 2,2

1,43 / 0,95

Rmax

Temps (h)

(8)

Relation entre WFPS et émissions de N

₂

O

Flux de N2O en fonction du WFPS (%)

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

F lux de N 2O ( μ g d' N /g s o l s ec /j ) 21 40 59 79 91 94 94T

Flux gazeux entre 0 et 1 jour en fonction du WFPS

Trait 1 Trait 2 Trait 3 Trait 4 Trait 5 Trait 6 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0 20 40 60 80 100 WFPS (%) F lu x N -N 2O ( µg N /g s o l/h ) 0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 Fl ux C C O 2 ( m g g-1 s ol /h )

(9)

Relation entre WFPS et émissions de N

₂

O

B ilan az o té fin al en fo n ctio n d e la fo rm e d 'az o te et d u W F P S

-1 0 0 -5 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 W F PS % B ilan az o té en kg d 'N /h a Bilan NH 4 Bilan NO 3 Bilan N d e n it Bilan N (min +De n it)

WFPS % NH4 NO3 N2O _(min+Denit)Bilan N N2O / NO3 Processus dominant

21 -40,0 2,8 0,0 -37,1 0,00 volatilisation 40 -52,9 66,4 0,2 13,8 0,00 nitrification 59 -68,6 81,2 1,1 13,7 0,00 nitrification 79 -42,5 50,5 25,2 33,1 0,00 nitrification+denitrification 91 -1,1 -79,8 28,6 -52,3 0,36 drnaO + denitrification 94 1,9 -88,0 17,6 -68,5 0,20 drnaO + denitrification 94 118,6 -88,5 15,3 45,4 0,17 drnaN + ammonification

(10)

Synthèse des résultats des

différentes incubations

Bilan azoté

apparent en kg d’N/ha/j

Flux de N2O en fonction de l’incubation et du traitement

WFPS % Bilan NH4 Bilan NO3 Bilan N _denit _(min+Denit)Bilan N N2O / NO3 _% Processus dominant

21 -5,7 0,4 0,0 -5,3 0,0 volatilisation 40 -7,6 9,5 0,0 2,0 0,0 nitrification 59 -9,8 11,6 0,2 2,0 0,0 nitrification 79 -6,1 7,2 3,6 4,7 0,0 nitrification+denitrification 91 -0,2 -11,4 4,1 -7,5 35,8 drnaO + denitrification 94 0,3 -12,6 2,5 -9,8 20,0 drnaO + denitrification 94 16,9 -12,6 2,2 6,5 17,2 drnaN + ammonification 80 Dp2 L 4,7 -28,6 1,6 -22,2 4,7 Assimilation + drnaON 80 Dp2 T 7,5 -33,5 4,9 -21,1 14,8 Assimilation + drnaON

Incub° Traitement Flux de

N-N2O kg/ha/j Rmax

Durée Incubation h Ajout NO3 Ajout NH4 Ajout C soluble Terre remaniée / séchée L+ 2,6 1 T 0,9 1 L+ 6,9 1 T 2,1 1 L+ 0,10 / 0,55 -T 0,09 / 0,34 -L+ 0,68 / 2,42 -T 2,04 / 7,11 -L+ 2,72 / 8,40 1 T 12,7 / 48,6 0,9 WFPS L+ 19,0 - 24 N O N O O N O N 72 O O N ? N 4 1 4 24 Dp2 Dp1

(11)

Modélisation des Flux de N2O émis

par la dénitrification

(12)

Modélisation des Flux de N2O émis

par la dénitrification

Traitement _d'N/ha/jDp kg Source Da [NO3] kg d'N/ha Température

6,9 Dp1 4h 48,2 2,7 Dp2 72h 19,0 2,1 Dp1 4h 8,9 12,7 Dp2 72h 43,7 21°C 340 68 L T

Résultats de la simulation pour la période du 20/12/03 au 25/01/04

0 10 20 30 40 50 60 20/12/ 2003 26/1 2/2 003 28/1 2/2 003 30/1 2/20 03 01/01/ 2004 03/01 /200 4 05/0 1/2 004 07/0 1/2 004 09/01/ 2004 11/01/ 2004 13/0 1/2 004 15/0 1/2 004 17/0 1/20 04 19/01/ 2004 21/01 /200 4 23/0 1/2 004 25/0 1/2 004 Dates A zo te d én tir if é c u m u lé e n k g d 'N /h a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 W F PS % L1 T1 L2 T2 WFPS %

(13)

Modélisation des Flux de N2O émis

par la dénitrification

Traitement Dp kg

d'N/ha/j Source Da [NO3] kg d'N/ha Température

6,9 Dp1 4h 48,2 2,7 Dp2 72h 19,0 2,1 Dp1 4h 8,9 12,7 Dp2 72h 43,7 21°C 340 68 L T

Résultats de la simulation pour la période du 20/12/03 au 25/01/04

0 50 100 150 200 250 300 350 20/1 2/20 03 26/12/ 2003 28/12/ 2003 30/12 /20 03 01/01 /20 04 03/0 1/20 04 05/01/ 2004 07/0 1/20 04 09/01 /20 04 11/01 /20 04 13/0 1/20 04 15/0 1/20 04 17/01 /200 4 19/0 1/20 04 21/01/ 2004 23/0 1/20 04 25/0 1/20 04 Dates A zo te d én ti ri fé cu m u lé en k g d 'N /h a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 WF P S % L dénit L autre T dénit T autre WFPS %

(14)

Conclusions

• La dénitrification peut expliquer une part du déficit

d’azote minéral constaté

• D’autres processus entrent en jeux : DRNA,

assimilation…

Questions :

-

Expliquer les dynamiques de l’azote, les interactions

entre processus…

-

Caractériser la MO du sol et son évolution

-

Intégration d’un facteur temps

(15)

Denitrification en fonction du traitement (à 100% de WFPS) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 4 24 48 72 144

D é n it rif ic a tio n e n μ g d' N /g s ol s e c /j L L C2H2 T T C2H2

Flux moyen de N2O en fonction du traitement

-5 0 5 10 15 20 4 24 48 72 144

F lux de N -N 2 O ( μ g d 'N /g so l sec/ j) L L C2H2 T T C2H2

Flux moyen de CO2 en fonction du traitement

-0,040 -0,020 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0 20 40 60 80 100 120 140

Fl ux de C O 2 ( m g de C /g s o l s ec /j L L C2H2 T T C2H2

Flux de CO2 en fonction du WFPS (%)

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

F lu x d e C O 2 ( m g d e C /g so l sec/ j 21 40 59 79 91 94 94T

Flux de N2O en fonction du WFPS (%)

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Fl ux de N 2O ( μ g d 'N /g s o l s ec /j) 21 40 59 79 91 94 94T

(16)

Dynamique de l'Azote minéral du sol

0 20 40 60 80 100 120 140 160 16/ 06/2007 18/ 06/2007 20/ 06/2007 22/ 06/2007 24/ 06/2007 26/ 06/2007 28/ 06/2007 30/ 06/2007 02/ 07/2007 04/ 07/2007 06/ 07/2007 08/ 07/2007 10/ 07/2007 12/ 07/2007 14/ 07/2007 16/ 07/2007 18/ 07/2007 20/ 07/2007 22/ 07/2007 24/ 07/2007 Date de suivi Q té d 'az o te e n kg d 'N /h a L N-NH4 0-10cm L N-NH4 10-30cm L N-NO3 0-10cm L N-NO3 10-30cm T N-NH4 0-10cm T N-NH4 10-30cm T N-NO3 0-10cm T N-NO3 10-30cm