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Rapport technique thématique no. 15. - Tendances de l’azote résiduel dans le sol pour les terres agricoles du Canada, de 1981 à 2006

Indicateur d’azote résiduel dans le sol (ARS)

Les valeurs annuelles d’Azote résiduel dans le sol présentées dans le présent rapport ont été déterminées à l’aide du modèle de bilan azoté de l’agriculture canadienne - Canadian Agricultural Nitrogen Budget (CANB - version 3.0) qui estime tous les apports d’azote (ajout d’engrais azoté et de fumier, fixation de l’azote par les légumineuses et dépôts atmosphériques) et toutes les pertes d’azote (absorption par les cultures, volatilisation de l’ammoniac et dénitrification) et qui calcule ensuite la différence entre les apports et les pertes (Yang et al., 2007; Yang et al., 2011). L’indicateur d’Azote résiduel dans le sol (ARS) fournit une estimation de la quantité d’azote « inutilisé » qui demeure dans le sol à la fin de la saison des cultures. Les valeurs d’ARS ont été calculées pour des polygones des pédo-paysages du Canada (polygones PPC), et ces valeurs ont été mises à l’échelle d’une écozone+ et à l’échelle nationale pour obtenir une estimation d’ARS par hectare (moyenne pondérée pour la superficie de terres agricoles). Les polygonespédo-paysages du Canada (PPC) sont des unités cartographiques qui vont de 10 000 ha à 1 000 000 ha, et ces polygones contiennent des sols ayant des propriétés, des caractéristiques du paysage et un climat similaires (Lefebvre et al., 2005).

Les principales sources de données utilisées dans le modèle étaient les données du Recensement de l’agriculture (superficie des terres agricoles, types et nombre d’animaux d’élevage, types de cultures et superficies cultivées), les ventes d’engrais, le rendement des cultures et les données sur le climat, et l’information sur les pédo-paysages (types de sols, pente, etc.) (Bourque et Koroluk, 2003; Beaulieu, 2004; Agriculture et Agroalimentaire Canada et Statistique Canada, 2008). Les coefficients publiés ont également servi à estimer les apports aux sols agricoles et les pertes à partir de ces sols (ASABE, 2005). Par exemple, la production de fumier était fondée sur le type et le nombre d’animaux d’élevage dans la région (p. ex., vaches laitières, porc). Il a toutefois fallu estimer les pertes d’azote du fumier par la volatilisation de l’ammoniac et la dénitrification en fonction de la forme de fumier (solide ou liquide), du système d’entreposage (six systèmes de fumier liquide et sept systèmes de fumier solide), ainsi que du moment et de la méthode d’épandage (quatre périodes d’épandage et trois méthodes d’incorporation). Ainsi, l’apport d’azote du fumier estimé est la quantité d’azote du fumier qui a été épandue sur une terre agricole après la prise en compte des pertes par volatilisation, par dénitrification et lors de l’entreposage. La minéralisation de l’azote organique provenant du fumier et des résidus de cultures de légumineuses a été estimée pour l’année en cours, ainsi que pour les deuxième et troisième années suivant l’application.

Des catégories de risque, fondées sur la quantité d’ARS présent à la fin de la saison de croissance (soit risque très faible : 0 à 9,9 kg d’azote par hectare [kg N/ha]; risque faible : 10 à 19,9  kg N/ha; risque modéré : 20 à 29,9 kg N/ha; risque élevé : 30 à 39,9 kg N/ha; et risque très élevé : > 40 kg N/ha), ont été attribuées aux terres agricoles (Drury et al., 2010). Dans chaque catégorie de risque, la superficie des terres a été cartographiée pour les écozones+ agricoles du Canada (Figure 1).

Figure 1. Catégories de risque d’ARS pour les terres agricoles au Canada en 2006.

carte

Description longue pour la Figure 1

Cette carte du Canada montre le risque d'azote résiduel pour les terres agricoles en 2006. Les catégories de risque sont fondées sur le niveau d'azote résiduel dans le sol à la fin de la saison de croissance (risque très faible de 0 à 9,9 kg N/ha; risque faible de 10 à 19,9 kg N/ha; risque modéré de 20 à 29,9 kg N/ha; risque élevé de 30 à 39,9 kg N/ha; risque très élevé >40 kg N/ha). La carte montre que les terres agricoles de l'intérieur de la Colombie-Britannique présentent pour la plupart un risque faible. Les prairies sont généralement classées dans la catégorie de risque très faible avec la hausse des risques au nord de l'écozone+ des plaines boréales et autour de la région du lac Winnipeg. Les terres agricoles autour de la région des Grands Lacs, le long du fleuve Saint-Laurent et dans l'écozone+ maritime de l'Atlantique relèvent principalement de la catégorie de risque très élevé, avec une exception pour la région nord-est du lac Héron à la frontière du Québec, qui présente un risque modéré.

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Limites du modèle

La résolution du modèle d’ARS est l’échelle des polygones PPC. Bien que la quantité d’azote d’engrais et de fumier épandue sur les sols puisse être estimée pour chaque polygone PPC d’après les ventes d’engrais et le type et le nombre d’animaux d’élevage, nous ignorons la proportion de chaque source d’azote qui est épandue sur une culture particulière dans le polygone. Des hypothèses ont donc dû être émises pour faire concorder les exigences en azote des cultures avec la quantité d’engrais azoté vendue et de fumier produit dans un polygone donné (Huffman et al., 2008; Yang et al., 2011).

La plupart des données sur le rendement des cultures provenaient de 60 régions agricoles du Canada, mais d’autres, comme celles sur la luzerne et le pâturage sont fondées sur des données provinciales. Il serait toutefois préférable d’avoir des estimations du rendement pour chaque polygone PPC plutôt que pour les régions agricoles canadiennes plus vastes. De l’information additionnelle sur les hypothèses utilisées dans le modèle pour la volatilisation de l’ammoniac, la répartition des gaz de dénitrification, etc., a été fournie par Yang et al. (2007).

Des pratiques de gestion telles que le travail de conservation du sol, les cultures de couvertures, et la conversion de la culture d’annuelles à la culture de vivaces peuvent avoir augmenté les teneurs en matières organiques dans le sol dans certaines régions, ce qui pourraient avoir pour effet de lier l’ARS sous forme d’azote organique du sol. À l’inverse, les teneurs en azote organique peuvent diminuer dans les sols lorsque les terres consacrées à la culture de vivaces ont été converties à la culture d’annuelles ou lorsque des changements de pratiques de gestion ont entraîné une diminution des rendements des cultures et des apports de carbone (p. ex., changement de fermes d’élevage mixtes à fermes de culture commerciale). Nous n’avons pas été en mesure de tenir compte des changements des teneurs du sol en matières organiques entre les régions et avec le temps dans ce modèle. Nous avons donc supposé que les concentrations de matières organiques étaient stables.

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