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Green Rice: Produire du riz en ménageant les ressources
Typiquement, utiliser moins d’eau pour la riziculture fait augmenter les émissions de N2O. Comprendre où et quand le N2O est produit dans le profil de sol, peut contribuer à faire avancer notre connaissance du cycle de l’azote et des émissions de N2O en rapport avec la gestion de l’eau.
Contexte (projet de recherche terminé)
Si des recherches antérieures ont évalué les émissions de N2O à la surface liées à la gestion de l’eau, peu d’études se sont intéressées en revanche à la production et à la consommation de N2O en profondeur. La mise en œuvre de drainages a un effet réel sur les émissions de N2O, mais il est nécessaire d’identifier la source des émissions.
Objectif
Les trois objectifs principaux de cette recherche étaient:
- d'évaluer comment la gestion de l'eau affecte la production et la consommation de N2O aux différents niveaux du profil de sol, et en fin de compte les émissions en surface, dans des systèmes alternatifs de riziculture;
- de développer des méthodes permettant d'interpréter l'abondance naturelle des isotopes de N2O in situ;
- d'évaluer la réduction du fer et les réactions redox fer-azote ainsi que la fixation de NH4+ en fonction de la gestion de l'eau dans les systèmes de riziculture.
Résultats
Les émissions de N2O ont augmenté avec la mise en œuvre de l'irrigation avec alternance d'humidification et d'assèchement (alternate wetting and drying, AWD) par rapport à l'inondation conventionnelle. C'est tout au début de la saison de croissance que la production et l'émission de N2O étaient les plus élevées; celles-ci étaient liées à la disponibilité du NH4+ dans les couches supérieures du sol. La production de N2O dans la subsurface et les émissions en surface n'étaient généralement pas affectées par la fertilisation à base d'urée, mais davantage liées à la minéralisation de l'azote naturel du sol ou à l'application d'engrais d'avant-saison. Les résultats de nos analyses isotopiques montrent que la majeure partie du N2O provenait de la dénitrification ou de la nitrification-dénitrification. Des taux élevés de réduction de N2O ont été observés avec toutes les méthodes, indépendamment de la gestion de l'eau. Les émissions estimées de N2 se situaient entre 245 et 333 g N ha-1 d-1.
Nous avons observé un haut potentiel de fixation de NH4+ avec toutes les méthodes. La fixation totale était plus élevée en conditions anaérobiques, tandis que ce sont les méthodes par AWD qui ont présenté la plus grande dynamique de fixation - libération. Il semble que les réactions redox couplées fer-azote étaient plus nombreuses avec les méthodes de semis dans l'eau et ont peut-être contribué à une perte de NH4+ fertilisant avec ces systèmes.
Signification pour la recherche
Il existe un véritable potentiel d'utilisation des signatures isotopiques du N2O pour délimiter les sources de N2O et évaluer les émissions de N2.
Les concentrations relativement élevées et dynamiques de NH4+ fixé contrôlent la disponibilité du NH4+ de l'eau interstitielle, ce que les recherches futures devraient considérer comme un réservoir dynamique, et non pas statique, de NH4+.
Signification pour la pratique
La mise en œuvre de pratiques plus économes en eau a eu tendance à augmenter les émissions de N2O, tout particulièrement en appliquant une méthode AWD avec semis à sec, par rapport à une méthode AWD avec semis dans l'eau ou à la pratique conventionnelle de semis dans l'eau + inondation. Les interventions visant à réduire la nitrification, par exemple en retardant l'application d'engrais d'avant-saison ou en utilisant des engrais à diffusion lente, pourraient contribuer à réduire les pertes en azote. Il faut que des travaux futurs examinent si les processus tels que la fixation de NH4+ peuvent être favorablement manipulés afin de réguler encore davantage la disponibilité de NH4+ en lien avec les besoins des plantes, et ainsi atténuer les émissions de N2O et améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'azote pour les cultures.
Titre original
Greenhouse gas emissions from paddy rice soils under alternative irrigation management