Adaptation du modèle sol-culture STICS à des agroécosystèmes du Québec pour simuler les dynamiques à long terme du carbone et de l’azote

Abstract

La description et la compréhension du fonctionnement des cycles du carbone (C) et de l’azote (N) dans les agroécosystèmes sont fondamentales. L’approche par modélisation s’avère un outil incontournable et pertinent pour simuler la dynamique de ces deux éléments dans le système sol-plante-environnement. STICS est un modèle intégrant le fonctionnement des cultures et des sols, qui a été construit et évalué dans des agrosystèmes de climats tempérés. Le modèle est capable de simuler à la fois des variables agronomiques et des variables environnementales (Brisson, al., 1998). Le module écophysiologique de STICS, qui décrit le cycle annuel de croissance et développement d’une culture, a été adapté aux climats froids et humides du Québec. Toutefois l’application du modèle à ces contextes agropédoclimatiques particuliers reste encore limitée à la saison de végétation. Des adaptations supplémentaires des modules décrivant les cycles du C et N du sol sont nécessaires pour une simulation à long terme (Jing et al., 2017). Notre objectif est de paramétrer les modules de STICS décrivant la transformation du C et de N dans le sol pour permettre d’effectuer des simulations pluriannuelles des agroécosystèmes au contexte du Québec. Deux essais de longue durée ont été sélectionnés. L’un de 30 ans est situé au Saguenay-Lac-Saint-Jean (Ferme expérimentale de Normandin) et croise trois facteurs (succession culturale, travail du sol et type de fertilisation) sur un sol de l’ordre des gleysol humique/Humic Cryaquept. L’autre de 26 ans est situé à Saint-Jean-sur-Richelieu (Ferme expérimentale de L’Acadie) et croise deux modalités de travail du sol avec trois niveaux de fertilisation minérale azotée sur un sol de l’ordre des gleysol humique orthique/Typic haplaquept. Pour ces essais, nous bénéficions des données sur les teneurs en C, N organique et minéral du sol et de sa densité apparente. Les rendements annuels en grains, pailles et fourrages ainsi que leur teneur en N ont également été enregistrés. Ces données expérimentales seront réparties entre des jeux de données de paramétrage et de validation. Le modèle sera paramétré avec les données expérimentales, complétées par des données publiées dans la littérature spécifique des climats froids notamment pour les paramètres des fonctions mathématiques décrivant l’effet de la température sur les processus de transformation de C et N. Si la réduction des écarts entre les observations et les simulations semble nécessaire, on procèdera à l’optimisation des paramètres n’ayant pas de signification biologique ou physique par ajustement mathématique. Enfin, le reste des données expérimentales sera exploité pour valider les deux modules de STICS en analysant leur capacité prédictive. Les résultats de l'étude permettront de confirmer la généricité du modèle et d’étendre son domaine de validité et d’application aux agroécosystèmes du Québec.