In Norway, 65% of agricultural soils are under grassland that receives high N inputs from manure and mineral fertilizers each year and are expected to be an important source of N₂O from denitrification. The objectives of this thesis were to quantify the N₂O emissions, denitrification potential and N₂O:(N₂+N₂O) ratio of grassland soils from Western Norway and to relate these measures of N₂O production to soil physico-chemical properties and climate. During a two-year field experiment, there was relatively little N₂O emitted (fluxes did not exceed 200 μg N₂O-N m-2 h-1) from grassland receiving manure and mineral fertilizers. The N₂O fluxes were positively correlated (p < 0.001) with soil mineral N (r= 0.29) and air temperature (r= 0.31) in both years, but negatively correlated with WFPS (r= -0.44) in 2009 only. Cumulative N₂O losses were from 1.5 to 2.1 kg N₂O-N ha-1 in 2009 and 0.2 to 0.7 kg N₂O-N ha-1 in 2010. Year-to-year variation in N₂O loss was attributed to the N fertilizer regime prior to 2009 and higher N mineralization rates in 2009 than in 2010. Dry matter yield and the cumulative N₂O losses were negatively correlated in 2009 and positively correlated in 2010, probably due to differences in climatic conditions and grassland productivity. Laboratory incubations with soil from eight grasslands gave N₂O:(N₂+N₂O) ratios from 0.14 to 0.74, which were negatively correlated (p< 0.05) with soil organic C (Corg) and soil pH. Higher N₂O:(N₂+N₂O) ratios from soils washed with a 5mM KNO₃ solution imply that N₂O production by denitrifiers was limited by NO₃ availability. Denitrification potential was from 0.42 to 9.38 μg N₂O-N gdwsoil-1 h-1, with the lowest value in the forest soil, intermediate values in the mineral soils and the highest value in the peat soil. The denitrification potential was correlated with soil Corg (r= 0.95, p < 0.01) and soil pH (r=0.46, p < 0.05). We propose that grassland soil be limed more frequently to increase soil pH and therefore reduce the N₂O emissions associated with low soil pH. Furthermore, the low NO₃ availability in Norwegian grasslands due to the efficient N use by plants indicates that these agroecosystems should have low N₂O emissions. / En Norvège, 65% des terres agricoles sont cultivées en fourrage et reçoivent de grandes quantités d'engrais organique et minéral, représentant donc des sources potentielles de N₂O par la dénitrification. Les objectifs de ce mémoire étaient de quantifier les émissions de N₂O, le potentiel de dénitrification et le ratio N₂O:(N₂+N₂O) de sols de prairies agricoles de l'ouest de la Norvège et de relier ces mesures de production de N₂O aux propriétés physiques et chimiques du sol et aux variations climatiques. Lors des deux années de l'expérience au champ, il y a eu relativement peu de N₂O émis (les flux n'ont jamais excédé 200 μg N₂O-N m-2 h-1) par la prairie ayant reçu du lisier et des engrais minéraux. Les flux de N₂O étaient positivement corrélés (p < 0.001) avec l'azote minéral du sol (r= 0.29) et la température de l'air (r= 0.31) durant les deux années, mais négativement corrélés avec le contenu du sol en eau (r= -0.44) en 2009. Les pertes cumulatives de N₂O ont varié de 1,5 à 2,1 kg N₂O-N ha-1 en 2009 et de 0,2 à 0,7 kg N₂O-N ha-1 en 2010. La variation inter-annuelle est attribuée à un effet résiduel de la fertilisation avant 2009 et par un taux de minéralisation de l'azote supérieur en 2009 qu'en 2010. Le rendement en matière sèche et les pertes cumulatives en N₂O étaient corrélés négativement en 2009 mais positivement en 2010, probablement dû à des différences climatiques et à la productivité de la prairie. Des expériences d'incubation au laboratoire avec huit sols de prairies ont donné des ratios N₂O:(N₂+N₂O) entre 0.14 et 0.74, et ces ratios étaient négativement corrélés (p< 0.05) avec le contenu du sol en carbone organique et le pH du sol. Le ratio N₂O:(N₂+N₂O) plus élevé dans les sols ayant reçu du KNO₃ (5 mM) indique que la production de N₂O par les dénitrifiants était limité par le NO₃. Le potentiel de dénitrification se situait entre 0,42 μg N₂O-N g sol-1 h-1 et 9,38 μg N₂O-N g sol-1 h-1, avec la plus petite valeur dans le sol forestier, les values intermédiaires dans les sols minéraux et le plus élevé dans le sol organique. Le potentiel de dénitrification était significativement corrélé avec le contenu du sol en carbone organique (r= 0.95, p < 0.01) et le pH du sol (r=0.46, p < 0.05). Nous suggérons que les prairies soient chaulées plus fréquemment pour augmenter le pH du sol afin de réduire les émissions de N₂O dû au faible pH du sol. De plus, la faible disponibilité des NO₃ dans les prairies de l'ouest de la Norvège dû à l'efficacité des plantes à utiliser l'azote indique que ces agro-écosystèmes devraient émettre de petites quantités de N₂O.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104860 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Bernard, Marie-Eve |
| Contributors | Joann Karen Whalen (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Natural Resource Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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