Potentiel de production de biomasse totale d'espèces ligneuses àcroissance rapide cultivées en futaie àcourte révolution
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- Romain Pelletier
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1 Potentiel de production de biomasse totale d'espèces ligneuses àcroissance rapide cultivées en futaie àcourte révolution Jean-Charles BASTIEN Guillaume BODINEAU Jean GAUVIN Céline GERSTCH Alain BERTHELOT Nicolas EISNER Thierry FAUCONNIER Jean-Yves GAUTRY Patrice MAINE Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
2 Contexte Des surfaces considérables, impropres aux T(T)CR, peuvent produire de la biomasse ligneuse à courte rotation Il existe des espèces forestières à croissance rapide susceptibles de produire de la biomasse ligneuse sur une rotation de 20 à 30 ans dans le cadre d'une sylviculture dédiée ou semi-dédiée Des références existent sur leur production en volume mais peu de références existent sur leur potentiel de production en «biomasse» dans le cadre de révolutions courtes
3 Objectifs de la tâche 2 1. Identifier, au sein des réseaux expérimentaux, les parcelles expérimentales pouvant être assimilées à des plantations d espèces ligneuses destinées à des fins 2. Construire des tarifs de volume et de biomasse compartimentés (bois, écorce, tronc, cime et branches) sur échantillons d'arbres abattus pour estimer la production de biomasse à l'échelle de la parcelle entière 3. Comparer les effets du site et de la densité de plantation sur la production en biomasse 4. Evaluer de manière préliminaire les perspectives d'augmentation de la production de biomasse par sélection génétique Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
4 Choix des espèces et des sites 1. Recensement au sein des réseaux expérimentaux FCBA et INRA de parcelles âgées de 15 à 30 ans : 384 essais concernant une trentaine d espèces 2. Sélection d espèces sur : Importance / potentiel en France Contenu génétique Âge des tests, localisation, traitements sylvicoles Espèces retenues : Douglas Sapin de Vancouver Epicéa de Sitka Sequoia sempervirens Mélèze hybride Cyprès de Leyland Cryptomère du Japon Robinier Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
5 Choix des espèces et des sites Localisation des 15 parcelles retenues pour construction de tarifs biomasse Douglas Sapin de Vancouver Epicéa de Sitka Sequoia sempervirens Mélèze hybride Cyprès de Leyland Cryptomère du Japon Robinier Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
6 Mesures réalisées dans chaque site 1. Mesure de circonférence 1,30m de tous les arbres puis sélection de 12 à 30 arbres représentatifs de toutes les classe de circonférence. 2. Mesure de biomasse fraiche par compartiments après abattage des arbres sélectionnés. Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
7 Douglas Darney Douglas Ecouves Sapin Vancouver Chaud Mélèze Ste Geneviève Epicéa de Sitka Peyrat
8 Mesures réalisées dans chaque site 3. Mesure de biomasse sèche par compartiment sur échantillons après évaluation de leur teneur en eau. 4. Pour Douglas, Mélèze, Sequoia et Cupressocyparis, broyage d échantillons représentatifs de chaque compartiment pour mesure de leur teneur en éléments minéraux (MIRS BEF). 5. Construction des relations circonférence à 1,30m - biomasse de chaque compartiment et biomasse totale 6. Estimation de la biomasse de chaque arbre de la parcelle à partir de son diamètre mesuré à 1,30 et de la biomasse produite à l'échelle de la parcelle entière. Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
9 Ventilation de la biomasse par compartiment Douglas (21 ans) Epicéa de Sitka (30 ans) Abies grandis (32 ans) Cupressocyparis (22 ans) Sequoia sempervirens (28 ans) Cryptomeria (24 ans) 10% 10% 9% 7% 4% 15% 9% 9% 6% 65% 15% 65% 10% 7% 59% Robinier (20 ans) Mélèze (21 ans) 21% 11% 68% Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
10 Tarifs biomasse par compartiment Ex : Douglas (Darney Ecouves) Biomasse totale Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
11 Effet de la densité sur la production de biomasse Ex : Mélèze hybride (Ste Geneviève en Braye) Dispositif en CCT plot (Correlative Curve Trend), installé en février 1989 Trois densités de plantation : 278, 1111 et 2222 tiges/ha. Et une densité de 480 tiges/ha résultant d une éclaircie en mars 1998 (9 ans), dans l'une des parcelles initialement plantées à 1111 tiges/ha (notée E1111). Production en volume Densité initiale (tiges/ha) Densitésur pied à21 ans E Circonférence moyenne (mm) Hauteur moyenne (m) Volume unitaire moyen D>7 (m 3 ) 1,27 0,88 0,65 0,50 Volume D>7 (m 3 /ha) (m 3 /ha/an) , , , ,8 Production en biomasse Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
12 Production de biomasse et exportations minérales Espèces étudiées : Cupressocyparis leylandii : St Avé (56) Sequoia sempervirens : Tarascon (13) et Bel Air (16) Douglas : Darney (88) et Ecouves (61) Mélèze : Beaumont (87) Quatre éléments analysés : P, K, Ca et Mg concentration (%) St Avé (C. leylandii) Bel Air (S. sempervirens) Tarascon (S. sempervirens) Darney (Douglas) Ecouves (Douglas) Beaumont (Mélèze) Aiguilles P Branch.Mortes Branch.Vivantes Tronc D7 Bois Tronc D7 Ecorce concentration (%) Aiguilles K Branch.Mortes Branch.Vivantes Tronc D7 Bois Tronc D7 Ecorce concentration (%) Ca Mg 0.25 Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre Aiguilles 2013 Nancy Aiguilles Branch.Mortes Branch.Vivantes Tronc D7 Bois Tronc D7 Ecorce concentration (%) Branch.Mortes Branch.VivantesTronc D7 Bois Tronc D7 Ecorce
13 Production de biomasse et exportations minérales Immobilisations annuelles en fonction de l accroissement annuel en biomasse Douglas (Ranger 95) Douglas Mélèze Sequoia sempervirens. Cupressocyparis leylandii immob.ann. (kg/ha/an) P immob.ann. (kg/ha/an) K biomasse (ts/ha/an) biomasse (ts/ha/an) 40 Ca 8 Mg immob.ann. (kg/ha/an) immob.ann. (kg/ha/an) biomasse (ts/ha/an) biomasse (ts/ha/an) Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
14 Bilan sur la production de biomasse d espèces à croissance rapide en FCR Sapin Vancouver Cyprès de Leyland St Avé Épicéa de Sitka Mélèze St Geneviève Mélèze St Geneviève Mélèze St Geneviève Cyprès de Leyland La Croze Sequoia sempervirens Tarascon Cryptomeria Douglas Ecouves Douglas Ecouves Sequoia sempervirens Bel -Air Mélèze St Geneviève Mélèze Beaumont Douglas Darney Robinier Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
15 Bilan sur la production de biomasse d espèces à croissance rapide en FCR Espèce Ag e Nb tiges/ha Eclaircie Production moy. (ts/ha/an) Douglas Oui 4,5 7,3 Robinier Non 7,5 Cryptomère du Japon Oui 7,8 Sequoia sempervirens Non 6,3 8,3 Mélèze Non 6,0 11,8 Épicéa de Sitka Non 10,4 Cupressocyparis leylandii Non 8,0-13,3 Abies grandis Oui 14,4 Production (ICIF) ICIF : projet (ONF/Futurol) : Itinéraires de Cultures Intensives en Forêt pour la production de biomasse sur sols acides Berthelot A., Bouvet A., Da Silva Perez D., «État de l art sur l'installation de cultures dédiées biomasse en forêt». Rapport final du Volet 1a Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
16 Perspective d'amélioration de la production de biomasse ligneuse en FCR par sélection génétique Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
17 Contexte Dans le cadre des programmes d amélioration pour le bois d œuvre, INRA et FCBA testent des centaines de génotypes. Test de provenances de Douglas Peyrat le Château 23 ans Il existe une variabilité considérable entre génotypes pour la plupart des caractères. Pour les variétés à vocation «bois d œuvre», il faut souvent faire des compromis sur les gains génétiques du fait de la prise en compte simultanée de plusieurs caractères parfois corrélés défavorablement. Rectitude du tronc (score) Test de descendances de Mélèze hybride Ahun 11 ans Volume de la tige moyenne (dm 3 ) Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
18 Objectif et matériel végétal Objectif : Utiliser les tarifs biomasse construits pour chaque espèce pour évaluer la production en biomasse compartimentée par unité génétique ou groupes d'unités génétiques, permettant ainsi d'estimer les gains génétiques réalisables sur la production de biomasse. Matériel végétal : Sapin de Vancouver (provenances) Epicéa de Sitka (provenances et clones) Douglas (provenances, familles et clones) Mélèze (familles intra et interspécifiques) Sequoia sempervirens (clones) Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
19 Quelques résultats au niveau provenance Biomasse de l arbre moyen (kg) Douglas (21 ans) Abies grandis (32 ans) Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
20 Quelques résultats au niveau famille Biomasse de l arbre moyen (kg) Douglas (21 ans) 212 families ½ frères Darrington & Arlington VG NOBE GRFA Biomasse de l'arbre moyen (kg) Mélèze hybride (21 ans) 28 families ½ frères et pleins frères Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy AI BV ET BT
21 Quelques résultats au niveau clone 1/2 Biomasse de l arbre moyen (kg) Epicea de Sitka (30 ans) 41 clones Prov. 3 Prov. 12 Prov. 8 Prov. 44 Prov Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
22 Quelques résultats au niveau clone 2/2 Douglas -Production en biomasse réalisée Parcelle de La Bachellerie II (FCBA) 5 traitements 3 blocs complets PU de 100 plants Matériel végétal Clone Semis VG24 Bulk Bulk VG 24 Témoin commercial Origine sélectionné dans provenance Oregon Clackamas VG 24 de Bout boutures prélevées sur plants Whashington Skagit boutures prélevées sur plants VG 24 de Bout seed zone 422 (Whashington Ashford) 12 Douglas à 1100 tiges/ha Acc. moyen biomasse totale (ts/ha/an) Fertilité bonne Fertilité moyenne Fertilité faible Clone Semis VG 24 Bulk Boutures VG 24 Témoin commercial Résultats de la parcelle de La Bachellerie II (FCBA 87142) Age (années) Les courbes d accroissement moyen en biomasse totale du Douglas à 1100 tiges/ha sont tirées du livrable 1a du projet ICIF (ONF/Futurol) Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
23 Nouveaux placeaux de référence d espèces à fort potentiel de production de biomasse Objectif : Implanter des dispositifs destinés à comparer : -pour un contexte pédoclimatique donné, différentes espèces «candidates» entre elles, -pour une espèce donnée, des systèmes de culture basés sur des densités différentes. Matériel végétal Comparaison d espèces Comparaison syst. de culture Robinier 1600 t/ha 2500 & 5000 t/ha Douglas 1600 t/ha 1000 & 2000 t/ha Mélèze hybride 1600 t/ha 1000 & 2000 t/ha Sequoia sempervirens 1600 t/ha 1000 & 2000 t/ha Cyprès de Leyland 1600 t/ha 1000 & 2000 t/ha Sapin de Vancouver 1600 t/ha Bilan Thuya géant Cryptomère du Japon 1600 t/ha 1600 t/ha 4 comparaisons (8 espèces) 6 comparaisons de densité (5 espèces) Surface expérimentale totale : 10,2 ha Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
24 Bilan et perspectives 24
25 Limites de l étude Tarifs biomasse établis sur 15 sites (pas de site dans le sud-ouest) Seulement 8 espèces particulièrement vigoureuses Espèces choisies pour la plupart au sein du groupe des conifères De nombreux facteurs environnementaux (autres que les sites de test) ont pu influencer les estimations de production en biomasse : l âge variable des tests : 20 à 32 ans, les densités de plantation : 278 à 2222 tiges par ha, les régimes d'éclaircies : 0, 1 ou 2 éclaircies depuis la plantation, la diversité intra espèce (voire intra-test) extrêmement variable d'une espèce à l'autre.
26 Principales conclusions de l étude 1/2 Des productions très significatives de biomasse peuvent être espérées par une sélection judicieuse d'espèces forestières à croissance rapide conduites en futaie à courte révolution sur des stations peu propices aux cultures agricoles. Dans une station adaptée à l'espèce, il est tout à fait envisageable d'atteindre autour de 25 ans une production totale de biomasse (produits d'éclaircies inclus) comprise entre 7 et 10 tonnes sèches par ha et par an. Effet très important de la densité du peuplement sur la production de biomasse. Une sylviculture dédiée ou semi-dédiée à la production de biomasse devra plutôt envisager des densités de l'ordre de 1600 à 1800 tiges par ha. Espèces à fort potentiel de production de biomasse : Sapin de Vancouver, Cyprès de Leyland et Epicéa de Sitka, Mélèze hybride. Espèces décevantes : Douglas et Robinier.
27 Principales conclusions de l étude 2/2 Le choix du MFR est un facteur essentiel àprendre en compte pour maximiser la production de biomasse Gain génétique de productivitésur la biomasse: Population : entre + 25 à+ 50% selon la diversitégénétique considérée Famille d individus «élite»: + 25 à+ 50% par rapport àla population selon la diversité génétique considérée Gains àmoduler si compromis de sélection avec d autres caractères Les matériels de base pour des variétés àvocation biomasse existent au sein des ressources génétiques de l INRA et de FCBA Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
28 Perspectives Pour le moment, il n'est pas culturellement, ni économiquement envisagé de créer des futaies à courte révolution totalement dédiées à la production de biomasse. Des scénarios dits "semi-dédiés biomasse" sont néanmoins sérieusement envisagés (notamment par l'onf), voire mis en œuvre en Aquitaine (Alliance Forêt-Bois) Trois inconnues majeures la durabilité des FCR : recours obligatoire à la fertilisation la rentabilité économique : nécessaire augmentation du prix du bois l acceptabilité sociale et industrielle de ces itinéraires sylvicoles Des réponses à moyen terme : le projet FUTUROL / ICIF (ONF) : mise en place d'un essai avec apport de cendres de bois étude économique sur les futaies semi-dédiées biomasse thèse sur l étude des logiques des acteurs et la mobilisation de la biomasse à l échelle d un territoire. Séminaire EMERGE 18 & 19 septembre 2013 Nancy
29 Merci de votre attention Revue de projet 1 et 2 décembre
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