Song, Hanxiong
(2025).
« Model development and simulations of nitrous oxide emissions from global agricultural ecosystems » Thèse.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de l'environnement.
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Résumé
Les écosystèmes agricoles mondiaux sont une source majeure de protoxyde d'azote (N2O), un gaz à effet de serre puissant contribuant significativement au changement climatique. Malgré les effets importants qu’on les émissions de N2O provenant d’agroécosystèmes, beaucoup d’incertitude subsiste quant à leur ampleur, les facteurs les modulant de même qu’à leur variations potentielles à l’échelle globale. Cette thèse à pour objectifs de (1) simuler les variations spatio-temporelles des émissions de N2O agricoles mondiales, (2) quantifier les contributions des différents facteurs déterminants et (3) projeter les tendances futures sous divers scénarios climatiques et de gestion. Pour atteindre ces objectifs, un modèle biogéochimique basé sur les processus, TRIPLEX-GHGv2.0, a été amélioré en y incorporant des processus microbiens majeurs, des pratiques agricoles et des impacts environnementaux pour simuler la dynamique du N2O dans les sols agricoles. La validation par rapport aux bases de données d'émissions de N2O observées a suggéré de bonnes performances du modèle pour les terres cultivées (R2 = 0,87), les pâturages (R2 = 0,85) et les rizières (R2 = 0,78) à l'échelle globale. Les simulations historiques ont révélé une tendance générale à la hausse des émissions de N2O en terres agricoles de 1960 à 2020, avec une légère diminution au XXIe siècle. Au cours de cette période, ce sont les terres cultivées qui ont contribué le plus aux émissions totales de N2O (3,06 ± 0,18 Tg N an-1), suivies des pâturages (2,04 ± 0,02 Tg N an-1), puisdes écosystèmes rizicoles (0,17 ± 0,005 Tg N an-1). À l’échelle régionale, des réductions significatives des émissions de N2O agricoles ont été observées au sein des points chauds d'émissions persistant, y compris l'Europe occidentale et l'Amérique du Nord, tandis que l'Asie de l'Est et l'Inde ont connu des augmentations rapides depuis les années 1980. Les engrais chimiques à base d'azote représentent la principale source des émissions de N2O pour les terres cultivées (~48%) et les rizière (~25%), tandis que les excréments déposés étaient le plus grand contributeur pour les pâturages (~31%) . L'étude a également révélé que l'effet des engrais azotés sur les émissions de N2O semble être contrôlé par la fraction de nitrate et les dépôts d'azote pour les terres cultivées à l'échelle mondiale, tandis que la quantité d'excréments de bétail et l'irrigation accrue sont les principaux facteurs modulant les réponses du N2O à la fertilisation pour les pâturages et les écosystèmes rizicoles, respectivement. Sous trois scénarios de trajectoires communes d’évolution socio-économique (SSP1-2.6, SSP2-4.5 et SSP5-8.5), les projections du modèle suggèrent une augmentation des émissions futures de N2O agricoles de 27,0 à 71,0 % entre 2015 et 2100, avec les émissions les plus importantes ayant potentiellement lieu sous la trajectoire intermédiaire (SSP2-4.5) en raison de l'application excessive d'engrais azotés dans les terres cultivées. La projections a indiqué que les futures émissions de N2O sont plus sensibles aux facteurs de gestion de l'azote qu'aux changements climatiques, ce qui représenterait 0,44 Tg N an-1 de l'augmentation totale. L'augmentation projetée des émissions de N2O provenant des agroécosystèmes dans les pays en développement est susceptible de compenser les réductions réalisées dans les pays développés, rendant nécessaires des collaborations internationales pour résoudre ce déséquilibre à l'avenir. Dans l'ensemble, cette étude fournit un outil fiable pour estimer les émissions de N2O des agroécosystèmes à diverses échelles. Les résultats historiques modélisés quantifient l'importance des formes d'azote ainsi que de la co-gestion des engrais azotés avec le fumier, les activités de pâturage et l'irrigation dans la détermination des dynamiques spatio-temporelles des émissions agricoles mondiales de N2O. Les projections soulignent davantage le rôle prédominant des pratiques de gestion agricole par rapport aux changements climatiques dans la formation des émissions agricoles futures de N2O et mettent en évidence les défis de la réduction de ces émissions dans le contexte du désiquilibre du développement mondial. Cette étude améliore notre compréhension du bilan global de N2O agricole historique et projeté de même que de ses facteurs contributifs, fournissant de nouvelles perspectives pour atténuer la contribution du secteur agricole au réchauffement climatique.
| Type: |
Thèse ou essai doctoral accepté
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| Informations complémentaires: |
Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A. |
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Directeur de thèse: |
Peng, Changhui |
| Mots-clés ou Sujets: |
Émissions d'oxyde nitreux / Agroécosystèmes / Modèles mathématiques / Biogéochimie / Gaz à effet de serre / Cultures et climat |
| Unité d'appartenance: |
Instituts > Institut des sciences de l'environnement (ISE) |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
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| Date de dépôt: |
24 févr. 2025 14:04 |
| Dernière modification: |
24 févr. 2025 14:04 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/18513 |
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