A greenhouse study was conducted to investigate the mechanisms causing diurnal variations in methane emission from rice plants (Oryza sativa L.). Methane emission was measured using a closed chamber system on individual rice plants at five stages of development. The role of the rice plant as the primary methane transport component was examined by comparing emission from intact plants to plants severed above and below the water. No diurnal variations were present in the severed plants and the emission was greatly reduced when compared to the intact plant. Results from the vascular transport experiment showed that transpiration is a major factor in methane emission. Emission dependence on soil temperature was examined to test the hypothesis that soil temperature affects emission. With some plants, soil temperature was held constant using a water bath, otherwise the soil temperature was allowed to vary with environmental conditions in the greenhouse. Diurnal variations in emissions were higher for plants with uncontrolled soil temperature than for plants with controlled soil temperature. Soil temperature at a 5 cm depth explained 46% of the emission variation. Soil temperature affects the source of methane in the soil while transpiration promotes the uptake of water and subsequently the emission of methane. Methane emission was negatively correlated with biomass, probably due to effects of root biomass on soil water methane concentration. Methane concentration in soil water was negatively correlated with root biomass, most likely due to increases in soil oxidation with increasing biomass in a fixed soil volume, and change in root conductance with age.

A greenhouse study was conducted to investigate the mechanisms causing diurnal variations in methane emission from rice plants (Oryza sativa L.). Methane emission was measured using a closed chamber system on individual rice plants at five stages of development. The role of the rice plant as the primary methane transport component was examined by comparing emission from intact plants to plants severed above and below the water. No diurnal variations were present in the severed plants and the emission was greatly reduced when compared to the intact plant. Results from the vascular transport experiment showed that transpiration is a major factor in methane emission. Emission dependence on soil temperature was examined to test the hypothesis that soil temperature affects emission. With some plants, soil temperature was held constant using a water bath, otherwise the soil temperature was allowed to vary with environmental conditions in the greenhouse. Diurnal variations in emissions were higher for plants with uncontrolled soil temperature than for plants with controlled soil temperature. Soil temperature at a 5 cm depth explained 46% of the emission variation. Soil temperature affects the source of methane in the soil while transpiration promotes the uptake of water and subsequently the emission of methane. Methane emission was negatively correlated with biomass, probably due to effects of root biomass on soil water methane concentration. Methane concentration in soil water was negatively correlated with root biomass, most likely due to increases in soil oxidation with increasing biomass in a fixed soil volume, and change in root conductance with age.

L’environnement périglaciaire en général et les régions de permafrost en particulier, connus pour être très sensibles au changement climatique actuel, sont le sujet de beaucoup d’études sur les émissions de gaz à effet de serre. En effet, le dégel de ces milieux engendre la mobilisation d’une quantité importante de matière organique, précédemment piégée par le froid, favorisant les émissions de dioxyde de carbone et/ou de méthane. L’objectif premier, du présent travail, est de contribuer à l’étude des gaz enfermés dans certains types de glace de ces régions afin de mieux quantifier leur impact potentiel sur le climat.<p>Dans un premier temps, une analyse multiparamétrique a été menée sur deux coins de glace du nord de la Sibérie dans la cadre d’une collaboration avec l’Alfred Wegener Institut (Allemagne). Cette première approche a révélé que l’analyse conjointe de la cristallographie, de l’orientation des axes optiques, du contenu en gaz total et de la composition en gaz des coins de glace est un outil puissant, complémentaire aux analyses des isotopes stables, pour comprendre les conditions paléo-climatiques qui ont régi la construction des coins de glace. Cette étude soutient également l’hypothèse de variations spatiales importantes de l’origine des masses d’air durant les variations climatiques du Pléistocène.<p>Dans un deuxième temps, une analyse des caractéristiques de la glace annuelle de 4 lacs du nord de la Suède a été réalisée afin d’étudier le rôle de la couverture de glace sur les émissions de gaz à effet de serre. En effet, les lacs de ces régions contribuent fortement aux émissions de méthane durant la période d’eau libre et très peu d’études ont analysé la quantité de méthane emprisonnée dans la glace hivernale et relâchée au printemps. Ce projet nous a amené à établir une nouvelle classification des bulles dans la glace de lac basée sur leur contenu en méthane, leur origine, leur forme et leur densité. Il nous a également permis de montrer que plusieurs facteurs interviennent sur le contenu en gaz dans la couverture de glace :le système hydrologique, la variation de la pression atmosphérique, la variabilité des émissions et potentiellement la proximité des sédiments sont autant de facteurs qui déterminent le contenu en gaz. L’analyse de la composition des gaz a révélé que la composition observée dans la glace est sensiblement différente de celle observée durant les périodes d’eau libre. Nous avons également, pour la première fois, établit un budget des émissions de méthane relâchées par la fonte de la couverture de glace au niveau mondial.<p>Cette étude a été complétée par l’analyse des isotopes 13C des gaz des différents types de bulles de notre classification en collaboration avec l’Université d’Utrecht. Nous avons alors mis en évidence que la couverture de glace influence l’équilibre biogéochimique dans l’eau en favorisant l’oxydation du méthane en dioxyde de carbone.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished