Présentation

Le dispositif Biomass For the Future (BFF) Workpackage 3 (WP3) fait partie du projet BFF qui vise à développer la culture du miscanthus pour la dédier à la production de biomasse lignocellulosique.

La parcelle expérimentale BFF WP3 est située sur le site d’Estrées-Mons, et a été implantée en 2014 avec 3 génotypes (Miscanthus x giganteus, Miscanthus sinensis Goliath et Miscanthus sinensis Malepartus) répartis en plusieurs blocs sur une surface d’environ 7000 m². Les travaux sur ce dispositif ont été menés pendant quatre ans (2014-2017). Il sert de support expérimental aux doctorats de Julie Leroy et Wei Hou.

Objectifs

Les avancées de cette expérimentation permettront de mieux comprendre les mécanismes de gestion (acquisition, utilisation, allocation, mise en réserve et remobilisation) de l’azote et du carbone ainsi que de cibler des caractères d’intérêt chez trois génotypes de miscanthus contrastés. Elles devraient également permettre de mettre en évidence des proxies pour faciliter le phénotypage, notamment pour la caractérisation des parties souterraines. Ce travail devrait en outre rendre possible l’amélioration du modèle de culture STICS et de caractériser les propriétés biochimiques et histologiques de la biomasse.

Enfin, l’ensemble de ces résultats sera utilisé pour initier un travail pour raisonner des idéotypes de miscanthus alliant production de biomasse et impacts environnementaux limités.

Modalités expérimentales

Trois génotypes de miscanthus contrastés et choisis pour leurs caractéristiques agronomiques (production de biomasse, hauteur, nombre de tiges …) sont étudiés sur ce dispositif (Miscanthus x giganteus, Miscanthus sinensis Goliath et Miscanthus sinensis Malepartus).

Le dispositif est divisé en quatre zones correspondant aux quatre années d’expérimentation (2014-2017). Chaque « année » est constituée de trois blocs (répétitions). Le dispositif prévoit : (i) des zones de prélèvements destructifs (16 en 3^ème et 4^ème années de culture) qui nous ont permis de caractériser finement la production de biomasse (aérienne et souterraine) ainsi que les teneurs en azote et azote 15, tout au long de la saison de végétation, séparées entre elles par des lignes de bordures pour éviter les effets de lisière et de compétition ; et (ii) des zones de suivis de la végétation, non destructifs, qui nous ont permis de caractériser la croissance et le développement de 30 plantes par génotype, tous les 10 jours durant la période de végétation.

La parcelle est équipée de capteurs permettant de mesurer différentes variables environnementales : barres SOLEMS au sol et en hauteur (mesures de rayonnement), sondes thermo-hygrométriques et sondes thermiques (mesures de température et d’hygrométrie à la hauteur du couvert).

Le dispositif a été irrigué afin de maintenir une humidité relative d’au moins 19% sur les trente premiers cm. En 2016 et 2017 (3^ème et 4^ème années de culture), 120kg.ha^-1 d’azote marqué (¹⁵N) ont été apportés en mai, afin de suivre l’absorption et l’allocation de l’azote au sein de la plante.

Variables observées (et éventuellement calculées)

Mesures non destructives

• Croissance et développement des plantes : émergence, stades de développement, nombre de tiges, hauteurs de plantes, sénescence, nombre de feuilles, cartographie des racines dans le sol
• Photosynthèse : mesures ponctuelles d'échanges gazeux foliaires (LI-6400; LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA), et de fluorescence chlorophyllienne (Mini-Pam; Heinz Walz, Germany)

Mesures destructives

• Caractérisation de la biomasse souterraine et de la biomasse aérienne par prélèvements
• Dynamique de l’évolution de la teneur en azote et en ¹⁵N dans différents compartiments aérien et souterrain ainsi que dans le sol
• Dynamique de l’évolution des teneurs en amidon, protéines, sucres solubles dans différents compartiments aérien et souterrain

Référents du dispositif

• Responsable scientifique : Marion ZAPATER
• Responsable technique : Emilie MIGNOT, unité expérimentale GCIE