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Mesures de gaz à effet de serre sur les tourbières

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Les tourbières font partie de la grande famille des milieux humides. Ce sont des  écosystèmes où le drainage est saturé c'est-à-dire que la nappe phréatique se situe à la surface ou tout près de la surface et ainsi qui accumulent d’importantes quantités de matière organique. Cette matière organique qui constitue la tourbe, est composée de résidus de plantes partiellement décomposés. En région boréale, l’épaisseur des sédiments organiques accumulés varie de 40cm jusqu’à 500cm. L’accumulation de la matière organique est indirectement reliée aux  échanges de gaz à effet de serre qui se produisent dans les tourbières dont les principaux sont le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4).

Les échanges de CO2 dans les tourbières se produisent de trois façons : 1) par l’absorption du CO2 afin que les plantes synthétisent leur tissus en exploitant l’énergie solaire à travers le mécanisme de la photosynthèse, 2) par la respiration autotrophe par laquelle les plantes émettent du CO2 vers l’atmosphère lorsque la lumière est absente, 3) par la respiration hétérotrophe qui est issue de la décomposition des résidus de plantes formant la tourbe. Le résultat combiné de ces échanges est appelé échange écosystémique net (ÉÉN). Les échanges de CO2 peuvent être mesurés à l’aide d’une chambre claire installée sur la surface de la tourbe (Figure 1). Étant donné que la photosynthèse et du même fait l’ÉÉN dépendent de l’intensité lumineuse appelée densité du flux de photon photosynthétique (DFPP) reçue par les plantes, il est possible de mesurer les variations d’ÉÉN en simulant différentes conditions lumineuses à l’aide d’ombrières installées sur la chambre de mesure. Dans l’ensemble, la tourbière émet du CO2 vers l’atmosphère lorsque la lumière est absente comme par exemple pendant la nuit (DFPP=0), et absorbe du CO2 selon l’intensité de la lumière (Fig. 2). Sur une base annuelle, les tourbières absorbent plus de CO2 qu’elles n’en émettent vers l’atmosphère ce qui fait d’elles des puits de carbone (puits de CO2).  Ceci peut sembler paradoxal alors que la saison de croissance en région boréale est relativement courte, mais les températures relativement froides et le fait que les tourbières soient sursaturées en eau ralentissent la décomposition et du fait même le relâchement de CO2 vers l’atmosphère. Les résultats de mesures dans les tourbières du secteur de Eastmain-1 montrent des taux d’absorption moyens semblables à ceux de d’autres tourbières du même type, avec des valeurs qui varient entre -0.7 et -1.6 grammes par mètre carré par jour (g m-2 j-1).

 



Figure 1 : Mesure d’échange de dioxyde de carbone (CO2) à l’aide d’une chambre claire dans une tourbière du bassin versant de la rivière Eastmain.


Figure 2 : Relation entre l’échange écosystémique net (ÉÉN) et la densité du flux de photon photosynthétique (DFPP) dans une tourbière du secteur de Eastmain-1. Les valeurs de CO2 négative représentent une absorption par l’écosystème.

 

Les tourbières sont d’importantes sources naturelles de méthane (CH4). Les flux de CH4 peuvent être mesurés à l’aide de chambres noires installées sur la surface de la tourbe (Figure 3). Le méthane est un gaz à effet de serre 20 fois plus puissant que le CO2 et il est produit par des bactéries (bactéries méthanogènes) qui décomposent la matière organique sous des conditions anoxiques c’est-à-dire lorsque l’oxygène est absent dans la tourbière. En effet, la position de la nappe phréatique près de la surface et la présence de matière organique favorisent la production de méthane. Une certaine quantité de ce méthane produit par les tourbières n’est cependant pas transféré à l’atmosphère puisqu’il est oxydé en CO2 par les bactéries méthanotrophes lorsqu’il y a présence d’oxygène. La position et l’épaisseur des zones avec (oxique) et sans oxygène (anoxique) sont contrôlées par la hauteur de la nappe phréatique. Les flux de méthane (CH4) montrent généralement une bonne corrélation avec la position moyenne de la nappe phréatique (Figure 4), ceux-ci étant plus importants lorsque la nappe est près de la surface (Figure. 4). Les résultats des mesures effectuées dans les tourbières du secteur de Eastmain-1 depuis l’été 2005 présentent des valeurs d’émissions annuelles de méthane qui varient entre 41 et 71 milligrammes de CH4 par mètre carré par jour (mg CH4 m-2 d-1).

 


Figure 3 : Mesure de flux de méthane (CH4) à l’aide d’une chambre noire dans une tourbière du bassin versant de la rivière Eastmain.

Dans le cadre du projet Eastmain-1, les échanges de CO2 et de CH4 sont mesurés afin d’évaluer la contribution des tourbières au budget net de gaz à effet de serre de la région. Ces mesures seront ensuite comparées avec celles effectuées à la surface du réservoir hydro-électrique Eastmain-1 afin de déterminer l’impact de l’ennoiement de plusieurs tourbières par la création du réservoir sur les échanges globaux de gaz à effet de serre dans la région.


Figure 4 : Relation entre les flux de méthane (CH4) et la position de la nappe phréatique dans les tourbières du secteur de Eastmain-1. Les valeurs de nappe phréatique négative représentent une la position de celle-ci sous la surface de la tourbe.

 

Luc Pelletier
pelletier.luc@uqam.ca
et
Michelle Garneau
garneau.michelle@uqam.ca

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Références

Canada Soil Survey Committee. 1978. The Canadian system of soil classification. Research Branch, Canada Department of Agriculture, Ottawa, Ont. Publ. No. 1646.

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