La contribution de la collaboration internationale à la réduction des gaz à effet de serre en agriculture

En 2013, dans le cadre de la participation du Canada à l’Alliance mondiale de recherche sur les gaz à effet de serre en agriculture (AMRGESA), les scientifiques d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) ont été invités à participer à un appel à partenaires multiples sur la recherche concernant les gaz à effet de serre d’origine agricole lancé par laJoint Programming Initiative on Agriculture, Food Security and Climate Change (en anglais seulement) (FACCE-JPI). Cette initiative trisannuelle (2013-2016) rassemble 11 des 21 pays de la FACCE-JPI ainsi que le Canada, la Nouvelle-Zélande et les États-Unis.

Dans le cadre de cette initiative, le Canada, les États-Unis, le Royaume-Uni, l’Allemagne, la Nouvelle-Zélande et l’Australie collaborent pour réaliser un projet commun appelé « Identifying ways to reduce agricultural GHG emissions: A multinational modeling approach to optimize C and N cycles between livestock and cropping systems » (en anglais seulement) (IDENWAYS). Ce projet vise à réduire les pertes d’éléments nutritifs qui mènent à la dégradation de l’environnement (p. ex. pollution de l’eau et émissions de gaz à effet de serre qui ont des répercussions à l’échelle locale, régionale et mondiale), et devrait aider à déterminer les stratégies de gestion en vue de réduire les émissions de gaz à effet de serre d’origine agricole et de conserver les éléments nutritifs dans les systèmes d’exploitation globale des fermes.

Ce projet commun a pour fondement dix années de collaboration entre le Canada et les cinq pays partenaires qui ont travaillé ensemble sur le modèle Denitrification-Decomposition (DNDC) créé par Changsheng Li, Ph.D., de l’Institute for the Study of Earth, Oceans and Space (EOS) des États-Unis. Le modèle DNDC (en anglais seulement)  est un modèle de simulation biogéochimique utilisé pour prévoir la séquestration de carbone dans le sol, le lessivage de l’azote ainsi que les émissions de gaz à l’état de traces dans les agroécosystèmes. Cette collaboration fructueuse a donné lieu à l’élaboration d’un ensemble de modèles capables de simuler les pratiques de gestion agricole de pays précis, dont Manure-DNDC, Landscape-DNDC, DNDC-CAN, U.K.-DNDC et New-Zealand-DNDC.

Au Canada, IDENWAYS est dirigé par Ward Smith et un concepteur de modèle, Brian Grant, qui ont grandement amélioré le DNDC sur les plantes de grande culture (DNDC-CAN), alors que Changsheng Li, Ph.D., a récemment élargi le modèle original pour inclure des estimations agro-globales des gaz à effet de serre concernant les systèmes liés au bétail et au fumier. La version la plus récente du modèle Manure-DNDC, ainsi que la version de DNDC propre à chaque pays, serviront à analyser le cycle des éléments nutritifs en agriculture dans chaque pays partenaire.

Une ferme de chacun des six pays partenaires représentant les pratiques agricoles typiques sert à tester ces modèles. Pour la ferme étudiée au Canada dans l’Est de l’Ontario, les paramètres complets mesurés pour les plantes de grande culture, le bétail, les granges et les installations de fumier ont été fournis par Andrew VanderZaag, Ph.D. Les chercheurs des pays partenaires travailleront de concert pour appliquer l’ensemble de modèles aux différentes fermes.

Les évaluations initiales des modèles détermineront les points forts et les faiblesses de l’approche et aideront les pays partenaires à concevoir une approche opérationnelle visant à quantifier les répercussions d’autres pratiques de gestion pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

En 2014 et 2015, plusieurs ateliers et visites à des fermes étudiées ont eu lieu à Ottawa, aux États-Unis, en Allemagne et en Écosse. Résultats majeurs :

  • Modèle Manure-DNDC amélioré.
  • Évaluation initiale des modèles effectuée dans deux fermes choisies aux États-Unis et au Canada pour estimer les émissions de gaz à l’état de traces et le cycle des éléments nutritifs des installations pour le bétail.
  • Les descriptions de ferme étudiée au Canada et aux États-Unis ainsi que des simulations de modèle de référence des émissions de gaz à effet de serre et de cycle des éléments nutritifs ont été communiquées aux pays partenaires.

En 2016, l’Allemagne et le Royaume-Uni fourniront leurs données sur les fermes et l’évaluation des modèles, et les deux fermes étudiées restantes seront déterminées en Nouvelle-Zélande et en Australie.

L’ensemble de modèles accepté par les six partenaires sera communiqué à la communauté du réseau international de modélisation et peut être utilisé par les scientifiques agricoles, les partenaires de l’industrie et les analystes des politiques pour évaluer la viabilité environnementale et l’évaluation des risques. M. Desjardins, Ph.D., a l’intention de démontrer comment les résultats de ces études peuvent servir à réduire l’intensité des émissions générées par certains produits agricoles.

Ferme de New York

Ferme de New York.

La ferme Twin Birch, située à Skaneateles, dans l’État de New York, est une ferme laitière ayant un troupeau de 1 900 vaches. L’exploitation s’étend sur deux bassins hydrographiques grandement utilisés pour les loisirs et l’approvisionnement en eau potable à Syracuse (New York) et à Auburn (New York). Un digesteur a été installé afin de tenir compte des préoccupations liées à l’odeur et à la qualité de l’eau. De plus, le digesteur apporte aussi d’autres avantages, notamment la production d’énergie et de solides séparés utilisés comme litière. Les effluents de digesteur sont pompés vers une presse à vis qui sépare les matières solides et liquides, et les effluents liquides sont ensuite pompés et entreposés à long terme dans une cuve en terre pour l’application future dans les terres cultivées environnantes. Les pertes en méthane et en ammoniac provenant de l’étable sont mesurées et des données détaillées sur la gestion agricole sont recueillies.

Ferme d’Ottawa

Ferme d’Ottawa.

La ferme Fraser est une exploitation laitière de haute technologie située à 20 kilomètres au sud-ouest d’Ottawa. Elle compte environ 160 vaches laitières et utilise un système de traite robotisé des plus modernes. Le système de traitement des déjections animales comprend une presse à vis-compost permettant de séparer les solides des liquides et un réservoir de stockage en béton pour y entreposer les effluents liquides à long terme. Dans le cadre d’une campagne de mesure globale supervisée par M. Andrew VanderZaag (Ph. D.) d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), on utilise le système de laser Boreal Laser fixé à un scanneur au réglage panoramique/inclinaison pour quantifier les concentrations de ammoniac et de méthane provenant de chaque principal composant de la ferme. De plus, on recueille des données détaillées sur les installations, notamment sur l’alimentation du bétail, la production de déchets et la gestion agricole.

Ferme d’Écosse

Ferme en Écosse.

La Crichton Royal Farm située à Crichton, en Écosse, est gérée par le Scotland’s Rural College (SRUC) qui se trouve à Édimbourg. Le collège a été établi afin d’acquérir des connaissances portant sur la reproduction viable et les systèmes de gestion des bovins laitiers. Les travaux de l’installation portent sur la comparaison de deux systèmes de gestion et d’alimentation du bétail au moyen de deux types de troupeaux qui sont différenciés selon leur valeur génétique (élevée et moyenne). Le premier système correspond à un système d’alimentation à production domestique touché par les conditions météorologiques locales et permet aux vaches de brouter à l’extérieur. L’autre système se sert de sous-produits alimentaires achetés, et les vaches demeurent toujours dans les étables. Les mesures de méthane et d’ammoniac dans l’étable sont complétées par les données d’une étude menée dans un champ avoisinant de la ferme doté de deux tours pour mesurer la covariance des turbulences, de plusieurs chambres et de stations d’échantillonnage des sols pour mesurer et surveiller les émissions des gaz à effet de serre et le cycle des éléments nutritifs.

Ferme allemande

Ferme en Allemagne.

Une ferme étudiée en Allemagne ainsi que plusieurs lieux dans les environs ont été choisis pour enquêter sur les émissions de gaz à effet de serre et le cycle des éléments nutritifs. La ferme en question est une ferme laitière typique de taille moyenne et compte 80 vaches laitières (la ferme fait actuellement le virage vers la production biologique) dans la région de la Bavière, dans le Sud de l’Allemagne. L’installation agricole comprend une aire d’alimentation dans l’étable équipée d’un grattoir de plancher pour nettoyer les déjections animales et un réservoir en béton pour les stocker (le réservoir est situé à proximité). Les mesures qui ont été prises à la ferme ont été effectuées au moyen des outils suivants : 1) un laser Boreal fixé à un scanneur au réglage panoramique/inclinaison pour estimer les concentrations moyennes de méthane et d’ammoniac en amont et en aval; 2) dix-huit (18) essais lysimétriques (matériel de haute technologie) menés sur le terrain avec un outil de mesure automatisé et robotisé pour mesurer continuellement les émissions de gaz à effet de serre et le déplacement des éléments nutritifs; 3) drone expérimental qui circule à diverses hauteurs au-dessus de la ferme estime les concentrations de méthane.

L’histoire a  été publié tout d’abord ici.

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