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In the context of climate change, it is essential to understand the factors modulating greenhouse gas (GHG) emissions from soils (CO2, N2O, NOx...). Among these, pedo-climatic factors are mainly studied. However, soil contamination is not considered despite the large surface areas already concerned. However, it is known that contamination can affect the activities of soil organisms at the origin of the greenhouse gases emissions, but the result on global emissions remains poorly understood. To answer this question, we studied copper (Cu) because of its numerous uses for instance in agriculture and its reactivity with soil constituents and worked along two axes: i) to associate at the continental scale a Cu contamination of soils with the different forms of Cu and their risk for the environment; ii) to integrate response functions to Cu for GHG emissions related to C and N cycles in land surface models.A first part studying the (bio)availability of Cu at the European scale and the effects of a double stress (moisture and contamination) on soil nitrification showed that historical, present and future soil-climatic conditions influence the magnitude of the impact of a contamination. In the second part, we confirmed the need to take contamination into account in the estimation of soil GHG fluxes by land surface models to estimate soil heterotrophic respiration. We established functions relating soil Cu concentration to soil CO2 emissions and soil N species emissions for different soil moisture and re-parameterized the DNDC biogeochemical model into a DNDC-Cu version. Then, we used our DNDC-Cu to estimate N species emissions for contaminated soils under different soil moistures.; Dans le contexte du changement climatique la compréhension des facteurs modulant les émissions de gaz à effet de serre (GES) (CO2, N2O, Nox...) des sols est essentielle. Parmi ceux-ci, les facteurs pédo-climatiques sont majoritairement étudiés. La contamination des sols n’est en revanche pas considérée malgré les grandes surfaces déjà concernées. Pourtant, il est connu qu’une contamination peut affecter les activités des organismes des sols à l’origine des émissions de GES mais la résultante sur les émissions à l’échelle globale reste peu renseignée. Pour répondre à cette question, nous avons étudié le cuivre (Cu) du fait de ses nombreuses utilisations agricoles et de sa réactivité vis-à-vis des constituants du sol et avons travaillé selon deux axes : i) associer, à l’échelle continentale, une contamination des sols en Cu à ses différentes formes et à leur risque pour l’environnement ; ii) intégrer des fonctions réponses au Cu pour les émissions de GES liées aux cycles de C et N dans les modèles de surfaces continentales. Une première partie étudiant la (bio)disponibilité du Cu à l’échelle de l’Europe et les effets d’un double stress (humidité et contamination) sur la nitrification des sols a pu montrer que les conditions pédo-climatiques historiques, présentes et futures influençaient l’ampleur de l’impact d’une contamination. Dans la deuxième partie nous avons confirmé la nécessité de prendre la contamination en compte dans les estimations de flux de GES des sols par les modèles de surface continentales. Nous avons établi des fonctions reliant la concentration en Cu des sols à leurs émissions de CO2puis à leurs émissions d’espèces azotées en re-paramétrant le modèle biogéochimique DNDC en un nouveau modèle DNDC-Cu. Ce modèle DNDC-Cu a ensuite été utilisé pour estimer les émissions azotées de sols contaminés sous différentes humidités du sol.

The anaerobic digestion (AD) of animal effluents is strongly developing in France. It produces renewable energy (biogas). Like undigested effluents, the use of anaerobic digestates in the field enables the recycling of nutrients and organic matter in the soil, which decreases the need for synthetic fertilizers and maintains soil organic carbon stocks. However, the treatment and field application of those organic products can also cause greenhouse gas emissions and contaminants. The on-farm AD nfluences those impacts. In order to control them, we need to understand how the co-digestion of animal effluents with imported organic wastes influences C and N cycles at the farm scale. We studied this question with the support of a case study at INRAE in Nouzilly (Centre – Val de Loire, France): a crop and livestock farm where an anaerobic digester treats the cattle effluents together with imported wastes. During the MetaMetha field experiment, we compared N fluxes during a crop rotation that was fertilized with synthetic N fertilizers, undigested cattle slurry and farmyard manure, or digestates issued from their digestion. We found that digestates can substitute synthetic fertilizers, despite the risk of ammonia (NH3) emissions. Earthworms can be negatively impacted just after the application of digestate of slurry, but the input of organic matter induced similar positive impacts after two years. We then evaluated the STICS and SYS-Metha models to simulate the field experiment, and digestate treatment and storage, respectively. Both models were coupled to simulate C and N fluxes at the farm scale. The models showed that when large amounts of digested wastes are imported, AD promotes substitution of synthetic N fertilizers and storage of soil organic C, but also NH3 emissions. The study enabled us to better evaluate the consequences of the on-farm AD and therefore to optimize the sector.; La méthanisation agricole des effluents animaux est une pratique en fort développement en France. Elle produit de l’énergie renouvelable (biogaz). La valorisation des digestats au champ, comme celle des effluents non méthanisés, permet le retour au sol de nutriments et de matière organique, ce qui diminue le besoin en engrais minéraux et entretient les stocks de C des sols. Le traitement et l’épandage de ces produits peut aussi induire l’émission de gaz à effet de serre et de contaminants. La méthanisation agricole influence ces impacts : pour les maitriser, il faut comprendre comment la digestion des effluents avec des déchets importés modifie les cycles du C et du N à l’échelle de la ferme. Cette question a été traitée en s’appuyant sur un cas d’étude à l’INRAE de Nouzilly (Centre – Val de Loire) : une exploitation agricole avec un méthaniseur traitant les effluents de son élevage bovin et divers déchets organiques. Lors de l’essai au champ MétaMétha, nous avons comparé les flux d’azote au cours d’une rotation culturale fertilisée avec des engrais minéraux, des lisiers et fumiers bovins, ou des digestats issus de ces effluents. Les digestats se substituent bien aux engrais minéraux, mais ils sont sensibles à la volatilisation d’ammoniac (NH3). Les vers de terre peuvent être négativement impactés juste après l’épandage de digestat ou de lisier, mais les effets sont similairement positifs après 2 ans d’apports de matière organique. Nous avons ensuite évalué les modèles STICS et SYS-Metha pour simuler respectivement l’essai au champ et le traitement des digestats. Ces modèles ont été couplés pour simuler les flux de C et N à l’échelle de la ferme. Avec de forts imports de déchets, la méthanisation favorise la substitution des engrais minéraux, le stockage de C dans les sols, mais aussi les émissions de NH3. Ce travail permet de mieux évaluer les conséquences de l’introduction d’un méthaniseur dans une exploitation agricole et ainsi d’optimiser la filière.