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28 octobre 2020 12:23

31 octobre 2020 00:10

Des systèmes de culture alternatifs sont encouragés pour réduire les pertes d'azote (N) dans l'environnement et atténuer les émissions de gaz à effet de serre (GES). Cependant, ces bénéfices supposés ne sont pas totalement connus, rarement étudiés ensemble et sur le long terme. Ici, nous avons étudié les apports d'azote, les exportations d'azote, le stockage de l'azote organique du sol (SON), le lessivage de l'azote, les émissions de N gazeux et le bilan des GES dans une expérience de terrain de 19 ans comparant quatre systèmes de culture sans fertilisation du fumier, sous conventionnel (CON) les gestions à faibles intrants (LI), d'agriculture de conservation (CA) et biologique (ORG). L'excédent de N, c'est-à-dire la différence entre les apports totaux d'azote et les exportations, était le plus faible en LI (43kgha − 1 an − 1), intermédiaire pour CON et ORG avec 63 kgha − 1 an − 1 et le plus élevé en CA (163 kg ha − 1 an − 1). CA et ORG ont reçu de grandes quantités de N dérivé de la fixation biologique de la luzerne. Les taux de stockage annuels du SON différaient considérablement entre CA (55kgha − 1 an − 1) et CON et LI (13 et 6 kgha − 1 an − 1), avec une valeur intermédiaire en ORG (30 kgha − 1 an− 1). Le lessivage de l'azote, calculé à partir des mesures de l'azote minéral du sol, a atteint une moyenne de 21 kgha − 1 an − 1 et ne différait pas significativement entre les traitements. Les émissions de N gazeux (volatilisation + dénitrification), calculées comme la différence entre le surplus de N, le stockage SON et la lixiviation de N, variaient de 12kgha − 1 an − 1 en ORG à 83 kgha − 1 an − 1 en CA. Les émissions de N2O ont été surveillées en continu avec des chambres automatiques pendant 40 mois. Ils variaient de 1,20 kgha − 1 an − 1 dans la LI à 4,09 kgha − 1 an − 1 dans le système CA et étaient fortement corrélés avec les émissions de N gazeux calculées. Le bilan GES, calculé à partir des mesures du SOC et du N2O, variait considérablement d'un système à l'autre: il était le plus élevé en CON et LI, avec respectivement 2198 et 1763 kgCO2eqha − 1 an − 1. En Californie, le bilan GES était beaucoup plus favorable (306 kgCO2eqha − 1 an − 1), malgré des pertes importantes de N2O qui compensaient en partie l'avantage du stockage du COS. ORG était le système avec le plus petit bilan de GES (−65kgCO2eqha − 1 an − 1), agissant comme un puits de CO2 à long terme. Des tendances similaires ont été observées lorsque les GES étaient exprimés par unité d'azote entrant ou d'azote exporté. L'excédent d'azote à lui seul n'était pas un bon indicateur du sort de l'azote dans les quatre systèmes agricoles. Des prédicteurs complémentaires des pertes d'azote et du bilan des GES sont nécessaires pour obtenir une véritable vue d'ensemble des impacts environnementaux C et N des systèmes de culture. D'un point de vue opérationnel, ces résultats devraient conduire à étudier la variabilité des émissions de GES au sein de chaque système de culture.

Alternative cropping systems are promoted to reduce nitrogen (N) losses in the environment and mitigate greenhouse gas (GHG) emissions. However, these supposed benefits are not fully known, rarely studied together and on the long-term. Here, we studied the N inputs, N exports, soil organic N (SON) storage, N leaching, gaseous N emissions and GHG balance in a 19-yr field experiment comparing four arable cropping systems without manure fertilization, under conventional (CON), low-input (LI), conservation agriculture (CA) and organic (ORG) managements. The N surplus, i.e. the difference between total N inputs and exports, was lowest in LI (43 kg ha−1 yr−1), intermediary for CON and ORG with 63 kg ha−1 yr−1 and highest in CA (163 kg ha−1 yr−1). CA and ORG received high amounts of N derived from biological fixation from alfalfa. The annual SON storage rates markedly differed between CA (55 kg ha−1 yr−1) and both CON and LI (13 and 6 kg ha−1 yr−1), with intermediary value in ORG (30 kg ha−1 yr−1). N leaching, calculated using soil mineral N measurements, reached an average of 21 kg ha−1 yr−1 and did not significantly differ between treatments. The gaseous N emissions (volatilization + denitrification), calculated as the difference between N surplus, SON storage and N leaching, ranged from 12 kg ha−1 yr−1 in ORG to 83 kg ha−1 yr−1 in CA. N2O emissions were continuously monitored with automatic chambers during 40 months. They varied from 1.20 kg ha−1 yr−1 in LI to 4.09 kg ha−1 yr−1 in CA system and were highly correlated with calculated gaseous N emissions. The GHG balance, calculated using SOC and N2O measurements, varied widely between systems: it was highest in CON and LI, with 2198 and 1763 kg CO2eq ha−1 yr−1 respectively. In CA, the GHG balance was much more favourable (306 kg CO2eq ha−1 yr−1), despite important N2O losses which partly offset the benefit of SOC storage. ORG was the system with the smallest GHG balance (−65 kg CO2eq ha−1 yr−1), acting as a CO2 sink in the long-term. Similar trends were observed when GHG was expressed per unit of N input or N exported. The N surplus alone was not a good indicator of the N fate in the four agricultural systems. Complementary predictors of N losses and GHG balance are required to obtain a true overview of the C and N environmental impacts of cropping systems. On an operational point of view, these results should lead to investigate the variability of the GHG emissions within each cropping system.

None

• AB - Modalité bio
• FREDO durabilité
• FREDO environnement
• GEO France
• conservation agriculture
• greenhouse gas
• organic farming

• low input
• NO emission
• nitrate leaching
• nitrogen storage
• nitrogen surplus

Geoderma

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20-33

May 15, 2019

15 mai 2019

10.1016/j.geoderma.2019.01.039 Le DOI est une URL unique de référencement d'une publication. Il est donc plus fiable et permanent qu'une URL classique

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