Modélisation des bilans de gaz à effet de serre des agro-écosystèmes en Europe

by Simon Lehuger

Doctoral thesis in Agronomie. Environnement

Under the supervision of Benoît Gabrielle.

defended on 2009

in Paris, AgroParisTech .

  • Alternative Title

    Modelling the greenhouse gas balance of agro-ecosystems in Europe


  • Abstract not available


  • Abstract

    L'agriculture représente 10 à 15 % des émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES), ce qui justifie que ce secteur soit amené à jouer un rôle dans la lutte contre les changements climatiques. Les échanges de GES entre agro-écosystèmes et atmosphère font intervenir trois composés : le protoxyde d'azote (N2O), le méthane (CH4) et le dioxyde de carbone (CO2). Les sols cultivés sont responsables de 60 % des émissions de N2O, dont le potentiel de réchauffement global équivaut à 300 fois celui du CO2 à horizon 100 ans. Le protoxyde d'azote est produit dans le sol par les processus microbiologiques de nitrification et de dénitrification, ce qui induit des émissions fugaces qui dépendent fortement des conditions pédoclimatiques locales et des pratiques agronomiques. À l'échelle globale, les flux de CO2 entre agro-écosystèmes et atmosphère sont pratiquement équilibrés, mais la mise en place de certaines pratiques agronomiques permet d'accroître le stock de C de l'écosystème et de réduire ainsi d'autant le stock atmosphérique. La prédiction de ces échanges de GES nécessite de prendre en compte les processus sous-jacents au sein du système sol-plante, qui sont fortement régulés par les conditions agro-pédoclimatiques. L'utilisation de modèles biophysiques est actuellement une approche très prometteuse en ce sens, mais encore en émergence. La problématique centrale de ce travail de thèse est l'estimation du pouvoir de réchauffement global des agro-écosystèmes, basée sur une modélisation biophysique des agro-écosystèmes et de leurs échanges de GES avec l'atmosphère. Le développement du modèle CERES-EGC a permis d'estimer ses paramètres, grâce à une méthode originale de calibration bayésienne, et d'évaluer son erreur de prédiction pour la simulation des flux de N2O et de CO2 à l'échelle de la parcelle. Ce modèle, qui intègre le fonctionnement de l'agro-écosystème dans son ensemble et l'effet des pratiques culturales, est désormais en mesure de prédire le bilan de GES des systèmes de cultures, avec une marge d'erreur que nous avons pu quantifier. L'application du modèle sur des sites expérimentaux aux conditions pédoclimatiques contrastées a permis de quantifier le pouvoir de réchauffement global de systèmes de cultures à l'échelle de rotations, en y incluant les flux de N2O, de CO2 et de CH4. Les émissions indirectes dues à la production des intrants, à leur transport jusqu'à la ferme et aux opérations culturales ont également été intégrées au bilan final selon une approche d'analyse de cycle de vie. Le modèle a ainsi permis de tester différentes stratégies de mitigation du pouvoir de réchauffement des systèmes de cultures, et mis en exergue certaines pratiques à haut potentiel notamment celles qui induisent des retours importants de résidus de cultures au sol. L'utilisation et le développement du modèle dans une perspective d'extrapolation spatiale permet de produire des inventaires d'émissions de GES par les surfaces agricoles à échelle régionale.

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Informations

  • Details : 1 vol. (171 p.)
  • Annexes : Bibliographie 207 réf.

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