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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Equipe AgroImpact de l'UMRT BioEcoAgro

Dispositif « Biomasse & Environnement »

Production de biomasse et impacts environnementaux

Présentation

Le dispositif « Biomasse & Environnement » (B&E) a été implanté en 2006 sur le domaine expérimental INRAE d’Estrées-Mons afin d’étudier la production de biomasse et les impacts environnementaux de différents types de cultures lignocellulosiques. Il est piloté par AgroImpact et conduit en interaction entre AgroImpact et l’unité expérimental GCIE.

Vue aérienne B&E

Objectifs

Le dispositif B&E a été mis en place pour comparer différents types de plantes lignocellulosiques (espèces pérennes, pluriannuelles et annuelles) et les pratiques associées, à la fois en matière de production de biomasse et d’impacts sur les cycles de l’eau, du carbone et de l’azote.

Modalités expérimentales

Le dispositif B&E comprend 16 traitements expérimentaux qui sont une combinaison de 3 facteurs : l’espèce (dans le cas des cultures pérennes : miscanthus et switchgrass) ou la rotation (dans le cas des cultures pluriannuelles et annuelles : fétuque-luzerne, luzerne-fétuque, sorgho-triticale, triticale-sorgho, le mode de récolte (uniquement pour les cultures pérennes : récolte précoce ou tardive) et le niveau de fertilisation azotée (N- ou N+). Les cultures pluriannuelles sont conduites avec des rotations de 3 ans et les cultures annuelles en rotations annuelles. Pour les cultures pérennes, la récolte précoce correspond à une récolte en vert, au mois d’octobre, alors que la récolte tardive correspond à une récolte en sec, en fin d’hiver (février ou mars). La fertilisation azotée pour les deux modalité (N- et N+) est fixe et dépend de chaque espèce. Le dispositif expérimental comporte 3 blocs et un total de 48 parcelles de 360 m2 chacune.

Traitement

Espèce/rotation

Mode de récolte

Fertilisation

Mis E N-

Mis E N+

Mis L N-

Mis L N+

Swi E N-

Swi E N+

Swi L N-

Swi L N+

Fet-Luz N-

Fet-Luz N+

Luz-Fet N-

Luz-Fet N+

Sor-Tri N-

Sor-Tri N+

Miscanthus x giganteus

Miscanthus x giganteus

Miscanthus x giganteus

Miscanthus x giganteus

Switchgrass (Kanlow)

Switchgrass (Kanlow)

Switchgrass (Kanlow)

Switchgrass (Kanlow)

Fétuque-Luzerne

Fétuque-Luzerne

Luzerne-Fétuque

Luzerne-Fétuque

Sorgho-Triticale

Triticale-Sorgho

Coupe précoce

Coupe précoce

Coupe tardive

Coupe tardive

Coupe précoce

Coupe précoce

Coupe tardive

Coupe tardive

N-

N+

N-

N+

N-

N+

N-

N+

N-

N+

N-

N+

N-

N+

Plan du dispositif

Variables observées

Le dispositif a été instrumenté (1 bloc) avec des sondes de températures et d’humidité (TDR) sur 0-2 m de profondeur et des bougies poreuses à 2 m de profondeur (suivi des concentrations en nitrate). Des suivis d’émissions de N2O sont également réalisés avec des enceintes automatiques.

Un suivi des plantes (production de biomasse et exportation d’éléments minéraux) et du sol (teneurs en eau et en azote minéral du sol en fin d’automne) est réalisé annuellement.

Des mesures de stocks de C et N du sol sont réalisées environ tous les 6 ans (2006, 2012, 2018). Le devenir de l’azote de l’engrais est étudié par un marquage 15N.

Le dispositif B&E sert aussi de support à des travaux plus ponctuels sur l’écophysiologie des cultures pérennes (thèse de L. Strullu sur les flux d’azote chez miscanthus, 2011) ou leurs impacts environnementaux (thèse de C. Peyrard sur les flux de N2O, 2016).

Gestion des données

Les données produites par le dispositif sont intégrées dans le Système d’Information de l’unité : AIDA (Agro-envIronmental Data mAnager). Ce système combine une base de données PostgreSQL et une interface web.

AIDA permet de stocker, valider et visualiser les données acquises, ainsi que d’extraire des données élaborées. Ce système permet également d’assurer la traçabilité des données (politique qualité).
L’exportation de données vers des systèmes d’information tiers est aussi facilitée.

Projets de recherche associés

  • Projet CONSYST
  • Projet CE-CARB

Référents du dispositif

  • Fabien FERCHAUD – responsable scientifique
  • Emilie MIGNOT, unité expérimentale GCIE – responsable technique

Liste des productions récentes

  • Peyrard, C., Ferchaud, F., Mary, B., Gréhan, E., and Léonard, J. (2017). Management Practices of Miscanthus × giganteus Strongly Influence Soil Properties and N2O Emissions Over the Long Term. BioEnergy Research 10, 208-224.
  • Ferchaud, F., and Mary, B. (2016). Drainage and nitrate leaching assessed during 7 years under perennial and annual bioenergy crops. Bioenergy Research 9, 656-670.
  • Ferchaud, F., Vitte, G., Machet, J.-M., Beaudoin, N., Catterou, M., and Mary, B. (2016). The fate of cumulative applications of 15N-labelled fertiliser in perennial and annual bioenergy crops. Agriculture, Ecosystems & Environment 223, 76-86.
  • Ferchaud, F., Vitte, G., and Mary, B. (2016). Changes in soil carbon stocks under perennial and annual bioenergy crops. Global Change Biology Bioenergy 8, 290-306.
  • Ferchaud, F., Vitte, G., Bornet, F., Strullu, L., and Mary, B. (2015). Soil water uptake and root distribution of different perennial and annual bioenergy crops. Plant and Soil 388, 307-322.
  • Cadoux, S., Ferchaud, F., Demay, C., Boizard, H., Machet, J. M., Fourdinier, E., Preudhomme, M., Chabbert, B., Gosse, G., and Mary, B. (2014). Implications of productivity and nutrient requirements on greenhouse gas balance of annual and perennial bioenergy crops. Global Change Biology Bioenergy 6, 425-438.
  • Strullu, L., Cadoux, S., Beaudoin, N., and Jeuffroy, M. H. (2013). Influence of belowground nitrogen stocks on light interception and conversion by Miscanthus x giganteus. European Journal of Agronomy 47, 1-10.
  • Strullu, L., Cadoux, S., Preudhomme, M., Jeuffroy, M. H., and Beaudoin, N. (2011). Biomass production and nitrogen accumulation and remobilisation by Miscanthus x giganteus as influenced by nitrogen stocks in belowground organs. Field Crops Research 121, 381-391.