Livestock induces strong spatial heterogeneity of soil CO2, N2O, CH4 emissions within a semi-arid sylvo-pastoral landscape in West Africa

Autor: Frédéric Guérin, Alexandre Ickowicz, Jonathan Vayssières, Philippe Lecomte, Dominique Serça, Martial Bernoux, Ibra Touré, Raphaël J. Manlay, Vincent Blanfort, Mohamed Habibou Assouma
Přispěvatelé: Systèmes d'élevage méditerranéens et tropicaux (UMR SELMET), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut de recherche pour le développement [Dakar, Sénégal] (IRD Hann Maristes), DP-Pôle Pastoralisme Zones Sèches (Dispositif de Partenariat) (PPZS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-ISRA-CSE-Université Cheikh Anta DiopEcole Nationale d'Economie Appliquée, Laboratoire d'aérologie (LAERO), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Géosciences Environnement Toulouse (GET), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Comité permanent Inter-États de Lutte contre la Sécheresse au Sahel (CILSS), AgroParisTech, Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Laboratoire d'aérologie (LA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
émission atmosphérique
010504 meteorology & atmospheric sciences
Élevage
Agroforesterie
01 natural sciences
Système agrosylvopastoral
Water Science and Technology
2. Zero hunger
surface water
04 agricultural and veterinary sciences
Senegal
Spatial heterogeneity
[SDV.SA.SPA]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Animal production studies
Terrestrial ecosystem
Rangeland
Gaz à effet de serre
P02 - Pollution
P33 - Chimie et physique du sol
Méthane
[SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes
Borehole
Management
Monitoring
Policy and Law
soil
[SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology
environment/Ecosystems
greenhouse gases
0105 earth and related environmental sciences
Earth-Surface Processes
Hydrology
Paysage
Sol
Oxyde nitreux
L01 - Élevage - Considérations générales
landscape
15. Life on land
Eau superficielle
Arid
émission
livestock
13. Climate action
Greenhouse gas
Soil water
040103 agronomy & agriculture
0401 agriculture
forestry
and fisheries
Environmental science
Surface water
Dioxyde de carbone
Zdroj: Journal of Arid Land
Journal of Arid Land, 2017, 9 (2), pp.210-221. ⟨10.1007/s40333-017-0001-y⟩
ISSN: 1674-6767
DOI: 10.1007/s40333-017-0001-y⟩
Popis: Greenhouse gas (GHG) emissions from the surface soils and surface water receiving animal excreta may be important components of the GHG balance of terrestrial ecosystems, but the associated processes are poorly documented in tropical environments, especially in tropical arid and semi-arid areas. A typical sylvo-pastoral landscape in the semi-arid zone of Senegal, West Africa, was investigated in this study. The study area (706 kmA(2) of managed pastoral land) was a circular zone with a radius of 15 km centered on a borehole used to water livestock. The landscape supports a stocking rate ranging from 0.11 to 0.39 tropical livestock units per hectare depending on the seasonal movements of the livestock. Six landscape units were investigated (land in the vicinity of the borehole, natural ponds, natural rangelands, forest plantations, settlements, and enclosed plots). Carbon dioxide (CO2), nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) fluxes were measured with static chambers set up at 13 sites covering the six landscape units, and the 13 sites are assumed to be representative of the spatial heterogeneity of the emissions. A total of 216 fluxes were measured during the one-year study period (May 2014 to April 2015). At the landscape level, soils and surface water emitted an average 19.8 t C-CO2 eq/(hm(2).a) (CO2: 82%, N2O: 15%, and CH4: 3%), but detailed results revealed notable spatial heterogeneity of GHG emissions. CO2 fluxes ranged from 1148.2 (+/- 91.6) mg/(m(2).d) in rangelands to 97,980.2 (+/- 14,861.7) mg/(m(2).d) in surface water in the vicinity of the borehole. N2O fluxes ranged from 0.6 (+/- 0.1) mg/(m(2).d) in forest plantations to 22.6 (+/- 10.8) mg/(m(2).d) in the vicinity of the borehole. CH4 fluxes ranged from-3.2 (+/- 0.3) mg/(m(2).d) in forest plantations to 8788.5 (+/- 2295.9) mg/(m(2).d) from surface water in the vicinity of the borehole. This study identified GHG emission "hot spots" in the landscape. Emissions from the surface soils were significantly higher in the landscape units most frequently used by the animals, i.e., in the vicinity of the borehole and settlements; and emissions measured from surface water in the vicinity of the borehole and from natural ponds were on average about 10 times higher than soil emissions.
Databáze: OpenAIRE
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