Cycle de l’azote.
L’azote, élément chimique essentiel des agrosystèmes et des écosystèmes, entre dans la composition de nombreux produits, notamment les fertilisants agricoles. Si l’azote est indispensable à la production agricole, son utilisation produit aussi des excédents rejetés dans l’atmosphère sous forme gazeuse (diazote) ou directement dans le sol par infiltration dans l’eau. Or, l’impact pour la planète de ces excédents peut être important : pollution de l’eau et de l’air, effet de serre (pour chaque kilogramme émis, le diazote contribue environ 300 fois plus au réchauffement climatique que la même masse de CO2), dégradation de la qualité des sols, détérioration des écosystèmes et de la biodiversité. Il est donc d’une importance primordiale d’estimer les rejets d’azote et de quantifier l’impact d’une modification des pratiques agricoles sur ces rejets.
Pour évaluer les rejets de diazote dans l’air et d’azote dans l’eau, une plateforme de simulations a été conçue par le Centre de recherche de l’Union Européenne, sous le nom de DNDC-EUROPE. Cette plateforme intègre des données agricoles, météorologiques et économiques pour en déduire, à partir d’un modèle bio-géo-chimique, les rejets d’azote à l’échelle de l’Union Européenne. Ce modèle quantifie les rejets avec une précision satisfaisante mais le temps de calcul est trop grand pour l’utiliser en mode scénario avec des hypothèses d’évolution des conditions environnementales, agricoles et sociales.
Afin d’estimer les rejets sous forme de différentes hypothèses d’évolution des pratiques agricoles et du climat, mais avec des temps de calcul très inférieurs, un méta-modèle statistique a été construit. Le principe d’un tel modèle est de reproduire les résultats du modèle exact pour certaines des entrées données.
A partir d’une base de données de plusieurs milliers d’observations, contenant des données agricoles et météorologiques de champs de maïs de l’Europe toute entière, différentes approches statistiques ont été comparées sur leur capacité à reproduire les prédictions fournies par le modèle bio-géo-chimique et sur leur temps de calcul. Le meilleur compromis a été obtenu par une méthode de forêt aléatoire dont le principe est de combiner un grand nombre d’arbres de décision.
La méthode a finalement été implémentée dans le simulateur DNDC-EUROPE pour fournir des estimations rapides des rejets en N2O. Cela permet d’évaluer l’impact de différentes pratiques agricoles sur les rejets et de préconiser celles qui respectent le mieux l’environnement.
Brève rédigée par Nathalie Villa-Vialaneix (SAMM, Université Paris 1) d’après ses travaux avec M. Follador, M. Ratto, A. Leip, (Centre de Recherche de la Commission Européenne).
Pour en savoir plus :
- N. Villa-Vialaneix, M. Follador., M. Ratto, A. Leip (2012), A comparison of eight metamodeling techniques for the simulation of N2O fluxes and N leaching from corn crops. Environmental Modelling and Software, pp. 34, 51-66 [En anglais].
- Vidéo produite par le programme européen “Nitrogen in Europe“.
- Intergovernmental Panel on Climate Change, (2007), Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Working Group – The Physical Science Basis. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom / New York, NY, USA [En anglais].
- Brèves connexes : L’agriculture est-elle responsable des gaz à effet de serre?, Diminuer les pesticides : un enjeu pour la planète et notre santé.
Crédits Images : Wikimedia Commons.
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Bonjour,
Comment se fait-il qu’un kg de diazote émis contribue autant que 300 de CO2 dans le réchauffement climatique alors que le diazote lui-même n’a pas de rôle dans l’effet de serre? Autre chose est-il émis au cours du processus?
Merci
Eliott