Résumé. L'émission biogénique d'oxyde nitrique (NO) du sol a un impact important sur un certain nombre de questions environnementales, telles que la production d'ozone troposphérique, le cycle du radical hydroxyle (OH) et la production de NO. Dans cette étude, nous avons collecté les sols de quatre types de parcelles de végétation différents (pan, prairie annuelle, prairie vivace et brousse empiétée) dans un écosystème de savane aride du Kalahari (Botswana). Une technique d'incubation en laboratoire a été utilisée pour déterminer le flux net potentiel de NO des sols en fonction de l'humidité du sol et de la température du sol. Les émissions potentielles nettes de NO ont été augmentées pour l'année 2006 et une région (185 km×185 km) du sud du Kalahari. Pour cela, nous avons utilisé (a) les émissions potentielles nettes de NO mesurées en laboratoire, (b) la distribution des parcelles de végétation obtenue à partir des mesures NDVI de Landsat, (c) les teneurs en humidité du sol estimées obtenues à partir des mesures ENVISAT ASAR et (d) la température de surface du sol estimée à l'aide des mesures de température de surface MODIS MOD11A2 sur 8 jours. Les différences dans les flux de NO potentiels nets entre les parcelles de végétation se produisent et vont de 0,27 ng m−2 s−1 dans les parcelles de Pan à 2,95 ng m−2 s−1 dans les parcelles de prairie vivace. La mise à l'échelle des flux de NO potentiels nets avec les données satellitaires sur l'humidité et la température du sol a donné des flux de NO allant jusqu'à 323 g ha−1 mois−1, où les flux de NO les plus élevés se sont produits dans les parcelles de prairies vivaces et les plus bas dans les parcelles de Pan. Une tendance saisonnière marquée a été observée où les flux les plus élevés se sont produits pendant les mois d'été austral (janvier et février) tandis que les flux minimums se sont produits pendant les mois d'hiver austral (juin et juillet), et étaient inférieurs à 1,8 g ha−1 mois−1. Au cours de l'année, les émissions moyennes de NO pour la région mise à l'échelle étaient de 0,54 kg ha−1 an−1, ce qui représente une perte allant jusqu'à 7,4 % de l'apport d'azote (N) dans la région par les dépôts atmosphériques et la fixation biologique de l'azote. L'émission biogénique de NO du sol est donc un mécanisme important de perte d'azote de cet écosystème de savane aride et a le potentiel de jouer un rôle important dans la production d'ozone troposphérique et le cycle OH.

Resumen. La emisión biogénica de óxido nítrico (NO) del suelo tiene un impacto importante en una serie de cuestiones ambientales, como la producción de ozono troposférico, el ciclo del radical hidroxilo (OH) y la producción de NO. En este estudio recolectamos suelos de cuatro tipos diferentes de parches de vegetación (Pan, Annual Grassland, Perennial Grassland y Bush Encroached) en un ecosistema de sabana árida en el Kalahari (Botswana). Se utilizó una técnica de incubación de laboratorio para determinar el flujo de NO potencial neto de los suelos en función de la humedad del suelo y la temperatura del suelo. Las emisiones netas potenciales de NO se aumentaron para el año 2006 y una región (185 km×185 km) del Kalahari meridional. Para ello, utilizamos (a) las emisiones potenciales netas de NO medidas en el laboratorio, (b) la distribución de parches de vegetación obtenida a partir de las mediciones de Landsat NDVI, (c) los contenidos estimados de humedad del suelo obtenidos a partir de las mediciones de ENVISAT asar y (d) la temperatura de la superficie del suelo estimada utilizando las mediciones de temperatura de la superficie terrestre MODIS MOD11A2 de 8 días. Se producen diferencias en el potencial neto de flujos de NO entre parches de vegetación y van desde 0.27 ng m−2 s−1 en los parches de Pan hasta 2.95 ng m−2 s−1 en los parches de pastizales perennes. La ampliación de los flujos de NO potenciales netos con los datos de humedad y temperatura del suelo obtenidos por satélite dio NO flujos de hasta 323 g ha−1 mes−1, donde los mayores flujos de NO aumentados ocurrieron en los parches de pastizales perennes y los más bajos en los parches de pan. Se observó un patrón estacional marcado donde los flujos más altos ocurrieron en los meses de verano australes (enero y febrero) mientras que los flujos mínimos ocurrieron en los meses de invierno australes (junio y julio), y fueron menores a 1.8 g ha−1 mes−1. A lo largo del año, la emisión media de NO para la región aumentada fue de 0,54 kg ha−1 año−1, lo que representa una pérdida de hasta el 7,4% de la entrada de nitrógeno (N) a la región a través de la deposición atmosférica y la fijación biológica de N. La emisión biogénica de NO del suelo es, por lo tanto, un mecanismo importante de pérdida de N de este ecosistema de sabana árida y tiene el potencial de desempeñar un papel importante en la producción de ozono troposférico y el ciclo de OH.

Abstract. The biogenic emission of nitric oxide (NO) from the soil has an important impact on a number of environmental issues, such as the production of tropospheric ozone, the cycle of the hydroxyl radical (OH) and the production of NO. In this study we collected soils from four differing vegetation patch types (Pan, Annual Grassland, Perennial Grassland and Bush Encroached) in an arid savanna ecosystem in the Kalahari (Botswana). A laboratory incubation technique was used to determine the net potential NO flux from the soils as a function of the soil moisture and the soil temperature. The net potential NO emissions were up-scaled for the year 2006 and a region (185 km×185 km) of the southern Kalahari. For that we used (a) the net potential NO emissions measured in the laboratory, (b) the vegetation patch distribution obtained from Landsat NDVI measurements, (c) estimated soil moisture contents obtained from ENVISAT ASAR measurements and (d) the soil surface temperature estimated using MODIS MOD11A2 8 day land surface temperature measurements. Differences in the net potential NO fluxes between vegetation patches occur and range from 0.27 ng m−2 s−1 in the Pan patches to 2.95 ng m−2 s−1 in the Perennial Grassland patches. Up-scaling the net potential NO fluxes with the satellite derived soil moisture and temperature data gave NO fluxes of up to 323 g ha−1 month−1, where the highest up-scaled NO fluxes occurred in the Perennial Grassland patches, and the lowest in the Pan patches. A marked seasonal pattern was observed where the highest fluxes occurred in the austral summer months (January and February) while the minimum fluxes occurred in the austral winter months (June and July), and were less than 1.8 g ha−1 month−1. Over the course of the year the mean NO emission for the up-scaled region was 0.54 kg ha−1 yr−1, which accounts for a loss of up to 7.4% of the nitrogen (N) input to the region through atmospheric deposition and biological N fixation. The biogenic emission of NO from the soil is therefore an important mechanism of N loss from this arid savanna ecosystem and has the potential to play an important role in the production of tropospheric ozone and the OH cycle.

الخلاصة. للانبعاث الحيوي لأكسيد النيتريك (NO) من التربة تأثير مهم على عدد من القضايا البيئية، مثل إنتاج الأوزون التروبوسفيري، ودورة جذر الهيدروكسيل (OH) وإنتاج NO. في هذه الدراسة جمعنا التربة من أربعة أنواع مختلفة من الرقع النباتية (عموم، المراعي السنوية، المراعي المعمرة وبوش التعدي) في النظام البيئي السافانا القاحلة في كالاهاري (بوتسوانا). تم استخدام تقنية الحضانة المختبرية لتحديد صافي تدفق NO المحتمل من التربة كدالة لرطوبة التربة ودرجة حرارة التربة. تم رفع صافي انبعاثات NO المحتملة لعام 2006 ومنطقة (185 كم×185 كم) من جنوب كالاهاري. لذلك استخدمنا (أ) صافي انبعاثات NO المحتملة المقاسة في المختبر، (ب) توزيع رقعة الغطاء النباتي الذي تم الحصول عليه من قياسات Landsat NDVI، (ج) محتويات رطوبة التربة المقدرة التي تم الحصول عليها من قياسات ENVISAT ASAR و (د) درجة حرارة سطح التربة المقدرة باستخدام قياسات درجة حرارة سطح الأرض MODIS MOD11A2 لمدة 8 أيام. تحدث اختلافات في صافي التدفقات المحتملة بين بقع الغطاء النباتي وتتراوح من 0.27 نانوغرام م -2 ثانية-1 في بقع المقلاة إلى 2.95 نانوغرام م-2 ثانية-1 في بقع المراعي المعمرة. لم ينتج عن زيادة صافي تدفقات NO المحتملة مع بيانات رطوبة التربة ودرجة الحرارة المستمدة من القمر الصناعي أي تدفقات تصل إلى 323 جم هكتار-1 شهر-1، حيث حدثت أعلى تدفقات NO على نطاق واسع في بقع المراعي المعمرة، وأدناها في بقع المقلاة. لوحظ نمط موسمي ملحوظ حيث حدثت أعلى التدفقات في أشهر الصيف الأسترالية (يناير وفبراير) بينما حدث الحد الأدنى من التدفقات في أشهر الشتاء الأسترالية (يونيو ويوليو)، وكانت أقل من 1.8 جم هكتار-1 شهر-1. على مدار العام، كان متوسط انبعاثات NO للمنطقة الصاعدة 0.54 كجم هكتار-1 سنة-1، وهو ما يمثل خسارة تصل إلى 7.4 ٪ من مدخلات النيتروجين (N) إلى المنطقة من خلال الترسب في الغلاف الجوي والتثبيت البيولوجي لـ N. وبالتالي، فإن الانبعاثات الحيوية من NO من التربة هي آلية مهمة لفقدان N من هذا النظام البيئي للسافانا القاحلة ولديها القدرة على لعب دور مهم في إنتاج الأوزون التروبوسفيري ودورة OH.