Accounting for the variability of field nitrogen emissions in the Life Cycle Assessment of agricultural systems. The case of slurry application. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Accounting for the variability of field nitrogen emissions in the Life Cycle Assessment of agricultural systems. The case of slurry application.

Prise en compte de la variabilité des émissions au champ dans l'Analyse de Cycle de Vie des systèmes agricoles. Application à l'épandage de lisier

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Abstract

The general objective of the thesis is to develop and validate an assessment framework of the environmental efficiency of slurry application techniques based on Life Cycle Assessment (LCA). A first LCA showed that the impact of the manufacturing and the use of slurry spreaders were negligible compared to those induced by the nitrogenous emissions (NH3, N2O & NO3-) from the fertilized soil. These emissions depend on soil, climate and agricultural practices and are thus eminently site-specific. This is challenging for LCA, which is a method based on the absence of spatial differentiation. To account for the variability of nitrogenous emissions at field level in the LCA of the slurry application function, two approaches were followed: (A) by using experimental data from the literature which allowed to order four application techniques in a robust way, to quantify the variability of emissions and to discuss the uncertainty induced on LCA final results. (B) by using simulated data with models from soil physics, agro-climatology, and agronomy models. A coherent simulation tool was developed including the effects on nitrogenous emissions from i) the incorporation of slurry into the soil, ii) the soil compaction by the spreaders, iii) the spatial distribution of the slurry over the field. These effects were simulated in 5 sites in France over 7 years. The range of emissions for each technique estimated with both approaches was comparable. The use of models allowed to assess the contribution of each elementary effect on nitrogenous emissions and to order the applications techniques in a range of contrasted situations. Finally, a general methodology for the inclusion of variability in the environmental inventory for agricultural products is proposed.
L'objectif général de la thèse est de développer et valider un référentiel d'évaluation de la performance environnementale des techniques d'épandage basé sur l'Analyse de Cycle de Vie (ACV). Une première ACV a montré que la fabrication et le fonctionnement des machines avaient une contribution négligeable par rapport aux impacts générés par les substances azotées (NH3, N2O et NO3-) émises par le sol fertilisé. Ces émissions sont conditionnées par le sol, le climat et les pratiques culturales et ont un caractère éminemment local. Cela pose un défi à l'ACV, méthode globale basée sur une absence de différentiation spatiale des systèmes étudiés. Pour prendre en compte la variabilité des émissions azotées à la parcelle dans l'ACV de la fonction d'épandage, deux approches ont été suivies: (A) l'utilisation de données expérimentales issues de la bibliographie qui a permis de hiérarchiser de manière robuste quatre techniques d'épandage, de quantifier la variabilité des émissions et de discuter l'incertitude induite sur les résultats de l'évaluation. (B) l'utilisation de données simulées avec des modèles de physique des sols, d'agro-climatologie et d'agronomie. Un outil de simulation intégrateur a été construit pour modéliser les effets sur les émissions azotées de i) l'enfouissement de l'effluent dans le sol, ii) du tassement du sol par les engins agricoles, et iii) la répartition spatiale de l'effluent sur la parcelle. Ces effets ont été simulés sur 5 sites en France pendant 7 années. La variabilité des émissions estimées par les deux approches est comparable. L'utilisation de modèles a permis d'évaluer la contribution des effets élémentaires des épandeurs sur les émissions azotées et de hiérarchiser la performance des techniques d'épandage dans une gamme de situations contrastées. Finalement, une méthodologie permettant la prise en compte de la variabilité dans l'inventaire environnemental des produits agricoles est proposée.
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Dates and versions

pastel-00508904 , version 1 (06-08-2010)

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  • HAL Id : pastel-00508904 , version 1

Cite

Brigitte Langevin. Prise en compte de la variabilité des émissions au champ dans l'Analyse de Cycle de Vie des systèmes agricoles. Application à l'épandage de lisier. Ingénierie de l'environnement. Arts et Métiers ParisTech, 2010. Français. ⟨NNT : 2010ENAM0018⟩. ⟨pastel-00508904⟩
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