The control of nitrous oxide emissions by the hydric functioning of soils
Le contrôle des émissions de protoxyde d'azote par le fonctionnement hydrique des sols
Résumé
Soils and associated agricultural activities are estimated to account for about 2/3 of the global emissions of nitrous oxide (N2O), a potent greenhouse gas. The aim of the thesis was to understand the controls linked to soil hydric properties on N2O emissions. Laboratory experiments were designed to control the hydric status of soil samples during wetting and drying, and to measure N2O fluxes. Moreover, a coupling with X-ray computed tomography allowed characterizing the gaseous connectivity. Finally, a modeling approach allowed testing the hypotheses of functioning, and to further discuss the links between hydric properties and N2O emissions. We highlighted the role of soil hydric properties on the variability of N2O emissions which is often measured, and the need to distinguish N2O production/consumption and transport phases. The highly dynamic nature of N2O emissions was linked to the hydric phase (wetting or drying), soil hydrodynamic functioning, gas transport, and spatial configuration of water and air in the pore network, in addition to the water-filled pore space parameter. These observations have implications for N2O emission modeling. We recommend thus the coupled use of hydric transport, and modules of gas and liquid transport of N2O, in addition to microbial production modules to efficiently predict N2O emissions.
Les sols et les activités agricoles qu’ils supportent, contribueraient à environ 2/3 des émissions globales de protoxyde d’azote (N2O), un puissant gaz à effet de serre. L’objectif de la thèse était la compréhension des déterminismes des émissions de N2O liés aux propriétés hydriques des sols. Des expérimentations de laboratoire permettant le contrôle hydrique fin d’échantillons de sol, en saturation et en désaturation, et la mesure des flux de N2O ont été menées. Un couplage avec la tomographie par rayons-X a par ailleurs permis de caractériser la connectivité gazeuse. Enfin, une démarche de modélisation a permis de tester les hypothèses de fonctionnement émises, et de poursuivre la démarche de réflexion sur le lien entre les propriétés hydriques des sols et les émissions de N2O. On a mis en évidence le rôle des propriétés hydriques des sols dans la variabilité des émissions de N2O couramment observées, et la nécessité de distinguer des périodes de production/consommation de N2O et de transport. On retiendra ainsi le fort caractère dynamique des émissions de N2O, en lien avec la phase hydrique (saturation ou désaturation), le fonctionnement hydrodynamique des sols, le transport gazeux et la configuration spatiale de l’air et de l’eau dans le réseau de pores. Afin de décrire l’intensité et le timing des pics de N2O, il est apparu pertinent d’observer les paramètres potentiel matriciel, coefficient de diffusion gazeuse et connectivité gazeuse, en plus de la teneur en eau. Ces observations ont des implications sur la modélisation des flux de N2O. On recommande ainsi l’utilisation couplée de modules de transport hydrique, de transport gazeux et en solution de N2O, en plus de modules de production microbiologique, pour prédire efficacement les émissions de N2O.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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