Prise en compte de la variabilité spatio-temporelle des émissions d'ammoniac liées à la fertilisation azotée en France et développement de métamodèles prédictifs

Dans un contexte de reduction des impacts des pratiques agricoles sur la sante humaine et sur les ecosystemes, il est necessaire de bien prendre en compte la volatilisation d’ammoniac (NH3) dans les inventaires d’emissions, la comprehension du devenir de l’azote apres fertilisation et la modelisation de la qualite de l’air. Etant donne le poids de la fertilisation azotee (55%) dans le total des emissions nationales de NH3, cette derniere constitue un levier important pour reduire les emissions de NH3. Les inventaires nationaux actuels, bases sur l’utilisation de facteurs d’emission par defaut, souffrent d’un manque de description spatiale et temporelle, rendant difficile l’elaboration des politiques de reduction efficaces des emissions. Par ailleurs, meme s’il existe a l’heure actuelle des modeles qui simulent de maniere globale le devenir de l’azote sur le cycle de la culture, la volatilisation de NH3 n’est pas toujours prise en compte, et si elle l’est, les modules de volatilisation sont souvent relativement frustres et n’ont ete que partiellement valides. Il existe pourtant des modeles dedies exclusivement a la volatilisation de NH3 au champ, mais leurs exigences en donnees et parametres d’entree et leur temps de calcul limitent leur utilisation a grande echelle (exemple, echelle nationale…) sur de nombreux sites geographiques pendant plusieurs annees, ainsi que leur integration dans des modeles operationnels de prediction de la qualite de l’air, ou des outils d’aide a la decision ou d’evaluation environnementale en termes de fertilisation azotee.Cette these propose des nouveaux outils. Le premier outil, CADASTRE_NH3, permet de decrire et d’analyser la variabilite spatio-temporelle des emissions de NH3 liees a la fertilisation azotee. Il couple le modele de processus Volt’Air avec des bases de donnees geo-referencees sur les facteurs agro-pedoclimatiques a l’echelle nationale. Cette approche d’inventaires des emissions a montre sa capacite a capturer les variabilites spatio-temporelles de l’utilisation d’azote et des emissions de NH3 qui en resultent, et a prendre en compte l’effet des interactions des facteurs pedologiques et/ou climatiques sur les emissions. La confrontation des resultats de l’outil CADASTRE_NH3 avec les inventaires officiels francais montrent de fortes convergences en ce qui concerne les quantites d’azote utilise et les emissions de NH3 en France pour l’annee 2005-06, mais aussi des divergences notamment pour le cas des produits residuaires organiques. Le deuxieme type d’outils correspond aux meta-modeles derives de Volt'Air pour predire les taux d’emissions de NH3 apres application d’engrais azotes. Ces meta-modeles presentent de nombreux avantages pratiques du fait de leur simplicite et operationnalite. Ils ont des potentiels d’utilisation prometteurs pour accompagner la prise de decision en terme de conditions d’utilisation des engrais et egalement pour appuyer les politiques de reduction des emissions a travers par exemple la realisation des tests de scenarios.Il serait cependant interessant de confronter les outils developpes dans le cadre de cette these avec des donnees experimentales pour evaluer leur performance respective et valider l’ensemble de nos approches. Il serait egalement interessant de developper des meta-modeles dynamiques derives du modele Volt’Air capables de decrire la dynamique des flux de NH3 lies a l’application des engrais azotes pour etre integres comme modules simples de volatilisation de NH3 dans des modeles agronomiques et atmospheriques.