Mesures in situ et simulations des flux de N2O émis par les sols

En Guyane, la forêt tropicale couvre actuellement plus de 90% de la surface du territoire mais la forte croissance démographique s’accompagne d’une déforestation grandissante, en partie consécutive à une production agricole accrue. Or, le changement d’usage des terres altère le fonctionnement des cycles biogéochimiques et peut induire des modifications des émissions de gaz à effet de serre (GES). Cette thèse étudie les effets induits par la conversion de la forêt tropicale en parcelles agricoles, sur les émissions de protoxyde d’azote (N2O) par les sols. Ce travail est réalisé à l’échelle du cycle cultural sur le dispositif expérimental de Combi (2 hectares sur le littoral guyanais). Les flux de N2O sont obtenus à l’aide de mesures sur le terrain et de simulations réalisées avec le modèle NOE (Nitrous Oxide Emission). La méthode de déforestation ‘chop-and-mulch’ associe coupe mécanique de la végétation, broyage puis enfouissement des résidus forestiers dans le sol (absence de brûlis). Dans cette étude, les émissions de N2O ont été comparées pour différentes utilisations des terres. La forêt tropicale (intacte) a été comparée à des parcelles de forêt tropicale récemment converties en terres agricoles par la méthode ‘chop-and-mulch’. Les terres agricoles étaient des parcelles de prairie (Urochloa ruziziensis) non pâturée ou des parcelles cultivées avec une rotation maïs fertilisé + soja. Les parcelles cultivées ont été conduites en semis conventionnel (semis après travail du sol avec des disques (15-20 cm de profondeur) et sans plante de couverture) ou en semis direct (sans travail du sol et avec plantes de couverture). Les principaux résultats de cette étude sont : (i) le sol de la forêt tropicale de Combi est un faible émetteur de N2O ; (ii) la conversion par la méthode ‘chop-and-mulch’ de cette forêt en prairie non pâturée ne conduit pas à une augmentation significative des émissions de N2O entre le 19ème et le 31ème mois suivant la conversion ; (iii) la conversion de la forêt en parcelles cultivées induit une augmentation significative des émissions de N2O, d’une part due aux teneurs élevées en azote minéral suite à la fertilisation et à la minéralisation des résidus de culture et, d’autre part, due à une augmentation significative de la densité apparente, de l’humidité volumique et de la température du sol ; (iv) pour les sols étudiés, la technique sans travail du sol (semis direct) n’engendre pas de flux de N2O significativement plus élevés que la technique avec travail du sol (semis conventionnel) ; et, (v) l’introduction, dans le modèle NOE, d’une réponse hystérétique de la dénitrification présente un réel potentiel pour l’estimation des émissions de N2O in situ. Ainsi, pour le développement des cultures annuelles, l’amélioration des itinéraires techniques de culture (apports raisonnés des fertilisants, choix des plantes de couverture et d’interculture) contribuera à une diminution des émissions de N2O par les sols des parcelles cultivées. La poursuite des mesures in situ des flux de GES (incluant le méthane), ainsi que l’étude de la dynamique du carbone à Combi, permettront de consolider la préférence pour le développement des techniques de semis direct avec plantes de couverture. Concernant les simulations, la poursuite des recherches concernant les émissions de N2O en fonction de la dynamique hydrique des sols permettra d’améliorer les estimations de flux de N2O par les sols.Tropical rainforest currently covers more than 90% of French Guiana. Population growth, however, puts pressure on the land, resulting in increased deforestation, partly due to the need for greater agricultural production. Changes in land use are known to alter biogeochemical processes, including greenhouse gas emissions (GHGs).[br/] This study investigates the effects of the conversion of tropical forest to cultivation on soil n2o emissions. The study was carried out over a complete crop cycle at the experimental site combi (french guianese coast). Nitrous oxide fluxes were obtained in the field and by conducting simulations with the noe model. Undisturbed tropical rainforest was compared to rainforest that had been converted to agricultural land using the ‘chop-and-mulch’ method. The ‘chop-and-mulch’ method is a fire-free method used for vegetation clearing combining the mechanical felling of trees with the mulching of small vegetation. Agricultural land included either mowed grassland or soybean/fertilised maize crop rotation. For croplands the two cultivation practices employed were: conventional seeding (using an offset disc harrow, without cover plants) or direct seeding (no till, with cover plants).The main results of this study are: rainforest soil at combi produced low n2o emissions; rainforest converted to mowed grassland using the 'chop-and-mulch’ method did not lead to a significant increase in n2o emissions between the 19th and 31st months after conversion; the conversion of rainforest to croplands induced a significant increase in soil n2o emissions due to the application of fertiliser and the modification of soil parameters (bulk density, temperature, volumetric moisture); n2o emissions from agricultural practices with no-till were no higher than those produced by conventional agricultural practices using an offset disc harrow; and, the introduction of an hydric hysteresis into the noe model constitutes a promising improvement to estimate in situ n2o emissions.[br/] Thus, further research into the relationships between fertiliser application rates, choice of cover plants and intercropping plants and soil N2O emissions is recommended to encourage the adoption of practices that promote lower N2O emissions from agricultural land. Similarly, it is recommended that in situ measurements of GHGs fluxes (including methane) should be continued at the Combi site, and a study of carbon dynamics be conducted. Results may enhance the argument in favour of using no-till farming methods (direct seeding with cover plant) as a sustainable agricultural practice in this region. Concerning simulations, more research on the hydric hysteresis would contribute to more accurate estimations of N2O emissions