Bilan de l’azote atmosphérique: focus sur la région du Sahel

Une équipe internationalecoordonnée par un chercheur du Laboratoire d’aérologie (LA/OMP, Université de Toulouse / CNRS) a effectué trois campagnes dans la région du Sahel (Sénégal) pour mesurer les flux de composés azotés entre le sol et l’atmosphère. Les résultats obtenus ont permis de mieux préciser les processus responsables de ces échanges dans cette région peu documentée et de les quantifier pour la première fois  la transition entre saison sèche et saison humide.
La région du Sahel est soumise à de très fortes variations de pluviométrie, surtout lors du passage de la saison sèche à la saison humide. Ces variations modifient directement l’humidité des sols et par conséquent l’activité microbienne responsable des émissions de composés azotés [notamment d’oxyde d’azote (NO), de protoxyde d’azote (N2O) et d’ammoniaque (NH3) via des processus de minéralisation et de nitrification/dénitrification] et de dioxyde de carbone (CO2) (respiration microbienne à l’issue de la décomposition de la matière organique). Ces émissions de composés azotés dans la région du Sahel sont importantes à l’échelle mondiale : elles représentent en effet environ 2 % des émissions de tous les sols de la planète.
Trois campagnes de terrain ont été effectuées par une équipe internationale(1) dans la région du Sahel du Nord Sénégal (à Dahra), au début de la saison humide (juillet 2012 et 2013) et à la fin de la saison humide (novembre 2013). Au cours de ces campagnes, les flux à l’interface sol-air de NO, N2O, NH3 et CO2 ont été mesurés. Ces composés peuvent en effet avoir un impact sur la composition chimique de l’atmosphère à travers la production d’ozone (dont NO est l’un des précurseurs) et d’aérosols organiques secondaires (dont NH3 est un précurseur), sur le climat en tant que gaz à effet de serre (CO2, N2O…) ou sur les écosystèmes par le dépôt de composés azotés.

Site de mesure de Dahra (Sénégal, Sahel, 15°W, 15°N) en début de saison humide en juillet et en fin de saison humide en novembre. © Claire Delon, LA

 Les chercheurs ont analysé ces données et obtenu les résultats suivants

Au début de la saison humide, l’augmentation brusque de l’humidité des sols provoque une augmentation très forte des émissions de NO, N2O et CO2, un phénomène dû à la réactivation de l’activité microbienne, après une longue période sèche.
Au cours de la même période, le flux d’ammoniaque s’inverse, passant d’une émission vers l’atmosphère à un dépôt sec sur le sol, l’ammoniaque étant en effet un composé qui peut être aussi bien émis par que déposé sur les surfaces (échange bidirectionnel). Pour la première fois en milieu sahélien, cette inversion du sens du flux d’ammoniaque à la transition entre les saisons sèche et humide a pu être mesurée (de +3 à -3 ngN.m-2.s-1).
Que ce soit au début ou à la fin de la saison humide, les émissions de NO et N2O sont équivalentes (environ 5 ngN.m-2.s-1 sur les périodes de mesure), alors que les émissions de N2O devraient théoriquement être plus faibles en raison de la faible teneur en eau des sols. Ce résultat laisse donc supposer que la dénitrification se produit également pour de faibles valeurs de l’humidité du sol ou que des poches ayant conservé une humidité suffisante pour ces processus demeurent dans le sol.
À la fin de la saison des pluies, les fortes quantités de paille qui jonchent le sol sont responsables d’émissions importantes de composés azotés, alors qu’un sol humide est plutôt un puits. Les émissions de NO et NH3 lors des pluies tardives de fin de saison peuvent ainsi être multipliées respectivement par 30 et 10 par rapport à celles d’un sol nu non humide.

Note(s): 

Les laboratoires et organismes impliqués sont les suivants : Laboratoire d’aérologie (LA/OMP, UPS / CNRS), Laboratoire Écologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (Ecosys, INRA / AgroParisTech), Université Cheikh Anta Diop (Senegal), Centre de recherche zootechnique (Senegal), University of Copenhagen (Denmark), Centre d’études spatiales de la biosphère (CESBIO/OMP, CNRS / UPS / IRD / CNES) et Geosciences environnement Toulouse (GET/OMP, UPS / IRD / CNRS / CNES)

Source

C. Delon, C. Galy-Lacaux, D. Serça, B. Loubet, N. Camara, E. Gardrat, , I. Saneh, R. Fensholt, T. Tagesson, V. Le Dantec, B. Sambou, C. Diop, E. Mougin, Soil and vegetation-atmosphere exchange of NO, NH3, and N2O from field measurements in a semi arid grazed ecosystem in Senegal, Atmospheric Environment 156, 36-51, 2017

Contact:

Claire Delon, LA/OMP, claire.delon@aero.obs-mip.fr