Acquisition de références agronomiques à travers un réseau d expérimentation de cultures énergétiques dédiées Action 2011
Evaluation de la productivité du Miscanthus et Switchgrass en région Centre de 2007 à 2011. Les Chambres d Agriculture du Loiret, d Indre-et-Loire, associé à la FDGEDA du Cher, dans le cadre d un programme financé par FranceAgriMer et la région Centre, ont mis en place une action sur l évaluation des ressources énergétiques agricoles. L objectif est d évaluer les potentialités agronomiques de différentes cultures (miscanthus, switchgrass) mais également des espèces locales (topinambour, saule). Le projet a pour objectif d obtenir des références techniques, de méthodes et de données de fertilité des sols pour développer cette filière. L action a pour but d évaluer la ressource ligno-cellulosique afin de produire des biocombustibles locaux avec pour objectifs : - d estimer le potentiel de production (tms/ha) des espèces et sa variabilité pluri-annuelle, - d ajuster les itinéraires techniques à la fois dans le but de baisser les impacts sur le milieu et dans celui d obtenir une production pérenne, - d obtenir des références sur la croissance en biomasse d'espèces peu documentées et d'adapter les itinéraires techniques, ce qui pourrait se traduire par leur introduction dans les systèmes de culture. Le dispositif engagé concerne le suivi de 12 parcelles implantées en miscanthus, avec 2 sites dans le Cher, 2 en Indre-et-Loire et 8 dans le Loiret, ainsi que le suivi de 5 parcelles implantées en switchgrass, dont 1 sites dans le Cher, 3 en Indre-et-Loire et 1 dans le Loiret. Un suivi particulier concernant le topinambour, l igniscum et le saule a été réalisé dans le Cher, de même que pour l évolution de la fertilité des sols dans l Indre-et-loire et le Loiret. I- Le Miscanthus Les essais mis en place au printemps 2007 indiquent un établissement rapide du potentiel, avec entre 1 et 3 T MS/ha la 1 ère année (y compris en 2011 avec un printemps particulièrement sec) puis de 10 à 20 T de MS dès la 2 ème récolte selon le type de sol. Ces résultats sont obtenus principalement avec des récoltes manuelles. Il faudra déduire de 20 à 30% pour estimer le potentiel en grande parcelle en récolte machine. MISCANTHUS 2007 2008 2009 2010 2011 St Nicolas (LA sup - 37) 0.8 12 10 13.5 10 Marray (Als -37) 0.7 14 11 14.4 14.86 Vesdun (LA prof - 18) 2.3 17.8 20.1 19.8 18.9 Henrichemont (Ls - 18) 4.3 20 19.7 19.3 18.6 Arrancour (LA - 45) 2.44 12.0 12.6 14.0 12.5 Chesnoy (ACS - 45) 9.7 11.5 13.9 10.2 12.7 Morvilles (AL - 45) 1.68 14.8 14.0 15.0 11.1 Greneville (ACM - 45) 2.35 17.2 12.4 16.6 11 Guigneville (LA - 45) 2.33 9.9 11.0 15.5 12.9 Rouvres (ACM - 45) 2.13 15.7 10.9 11.7 15 Aulnay (LA - 45) 3.7 18.0 12.3 10.5 11.6 Césarville (LA - 45) 3.03 16.0 17.7 18.9 18.5 Moyenne 3.0 14.9 13.8 14.9 14.0 Evolution du potentiel de Miscanthus sur l ensemble des sites expérimentaux (T/ha)
25 20 15 10 5 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 St Nicolas (LA sup - 37) Marray (Als -37) Vesdun (LA prof - 18) Henrichemont (Ls - 18) Arrancour (LA - 45) Chesnoy (ACS - 45) Morvilles (AL - 45) Greneville (ACM - 45) Guigneville (LA - 45) Rouvres (ACM - 45) Aulnay (LA - 45) Césarville (LA - 45) Evolution du potentiel de Miscanthus sur l ensemble des sites expérimentaux (T/ha) Deux groupes de parcelles se dégagent : celles à 20 T MS/Ha très régulières et un groupe plus hétérogène avec des variations de 10 à 15 et une moyenne de 12 T MS/ha. L évolution du rendement n est pas linéaire, avec un effet année marqué (notamment en 2009). La pluviométrie en période végétative (avril septembre) semble jouer un rôle déterminant dans la mise en place du potentiel de l année, fixé dès l implantation par le type de sol. Malgré un printemps peu pluvieux il subsiste au niveau du rendement moyen plus de différences entre les sites qu entre les années. MISCANTHUS 2010 2011 Berry Bouy (AC prof - 18) 0.9 11.57 Henrichemont (Ls - 18) 5.05 Potentiel du Miscanthus en 1 ère et 2 ème année d implantation (T/ha) L évolution des composantes indique dans le Loiret une progression constante du nombre de tiges par pied puis un plafonnement à partir de 2009 (14 tiges/pied en 2007, 29 en 2008, 32 en 2009, 36 en 2010 et 35 en 2011). Cette évolution laisse présager que le potentiel final est fixé au bout de la 3 ème année mais est en fait dépendant au cours de la période végétative par les conditions climatiques. Une équation de prédiction rapide du rendement fut établie en 2011 à partir de la hauteur et de la circonférence d un pied à 1,20 m sur le modèle du cubage des arbres. L application de cette formule sur les caractéristiques des plants de 2012 conduit à une surestimation du résultat de 30% non confirmé par la mesure du rendement parcellaire. Ceci nous interroge sur l évolution de la densité du miscanthus de 2011 à 2012. De même les industriels observent une granulation plus difficile de la biomasse issue des parcelles les plus anciennes. On peut donc supposer une évolution de la densité des tiges, une lignification plus poussée ou bien encouragée par des conditions climatiques plus difficiles comme pour la biomasse forestière?
II- Le Switchgrass Les essais mis en place au printemps 2007 indiquent également (à l instar du miscanthus) un établissement rapide du potentiel, autour de 14 T MS/ha dès la 2 ème année, qui semble constituer un plafond. Pour un rendement machine estimé, il faut soustraire 20-25% du potentiel récolte manuelle, constituant ainsi une référence régionale à 11 T MS/ha. Le rendement moyen 2011 est en baisse sur la majorité des sites de 3 T MS/ha vis à vis de l année 2010. Il semble que le switchgrass soit plus sensible à la sécheresse en début de cycle que le miscanthus. SWITCHGRASS 2007 2008 2009 2010 2011 St Nicolas (LA sup - 37) 4.3 17 12 13.6 9.59 Marray (Als -37) 1.5 14 11 11.4 11.86 Bueil (LA sup - 37) 3.2 9 12 10.9 9.64 Chesnoy (ACS - 45) 11.7 13.7 11 15.4 6.5 Henrichemont (Ls - 18) 4.8 22.7 22.4 21 20.1 Moyenne 5.1 15.3 13.7 14.5 11.5 25 20 15 10 St Nicolas (LA sup - 37) Marray (Als -37) Bueil (LA sup - 37) Chesnoy (ACS - 45) Henrichemont (Ls - 18) 5 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Evolution du potentiel de Switchgrass sur l ensemble des sites expérimentaux (T/ha) SWITCHGRASS 2011 Berry Bouy (AC prof - 18) 5.17 Potentiel du Swithgrass en 1 ère année d implantation (T/ha)
Prédiction du rendement du Switchgrass à partir de la hauteur et du diamètre d une botte En 2010 la mesure de la circonférence à 1 mètre et de la hauteur de botillon couvrant une surface de 0,25 m² à permis d établir une équation de prédiction rapide du rendement. L application en 2011 de cette formule donne de bon résultats contrairement au miscanthus. La question d une éventuelle compensation qui serait moins forte en cours de cycle du switchgrass vis à vis du miscanthus reste posée et devra être travaillée l an prochian. Prédiction du rendement du Switchgrass à partir de la hauteur et du diamètre d'une botte 22 20 Tonnage estimé TMS/ha 18 16 14 12 10 8 6 4 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Tonnage mesuré T MS/ha III- Évolution dans le temps des paramètres de fertilité En Indre-et-Loire de 2007 à 2012 des analyses parcellaires ont été réalisées sur 8 parcelles non fertilisés 4 de miscanthus et 4 de switchgrass sur des types de sols très différents d un limon superficiel à une argile lourde. Nous avons mesuré en 2010 et 2011 le ph, la teneur en matière organique, l azote total, le phosphore et la potasse. Entre 2007 et 2010, la teneur en phosphore a diminué de l ordre de 25 à 50% selon les sites géoréférencés. En 2011 les valeurs sont identiques à celles de 2010. Ces résultats sont surprenants compte tenu du niveau des exportations en phosphore mesuré via le rendement et la teneur des parties aériennes inférieur à 5 kg/ha/an pour le switchgrass et le miscanthus. La mobilisation et la restitution du phosphore par le rhizome sont une piste à explorer. Les recommandations d absence d apport de phosphore pourraient ainsi être remises en cause. Sur 8 parcelles suivies dans le Loiret, le niveau de richesse en phosphore est stable de 2010 à 2011, nous ne disposons toutefois pas des analyses avant implantation. Concernant la matière organique, les analyses d Indre et Loire montrent une évolution positive en moyenne de 14%. Ceci est confirmé par les observations de terrain avec l apparition d une fine couche d humus en surface des parcelles. Dans les départements du Cher entre la 1 ère et la 2 ème année la teneur est stable ainsi que dans le Loiret entre la 3 ème et 4 ème année de culture du miscanthus.
En Indre et Loire il n y a pas d évolution de la teneur en potasse et les exportations sont du niveau de 15 kg/ha pour le switchgrass et 30 kg/ha pour le miscanthus pour 10 T de MS exporté à l hectare. IV- Gestion de l azote. Les mesures de reliquats azotés effectuées en entrée d hiver dans le Cher sont de 18 kg/ha de 0 à 90 cm et 35 kg/ha début mars ce qui reste un niveau comparable à une prairie naturelle. En conclusion nous confirmons nos préconisations de 2010, sur les parcelles à potentiel de minéralisation supérieur à 40 u d azote (par rapport à un bilan azoté maïs), l impasse d azote est donc préconisée. Dans les autres situations, on se contentera d un apport de 30 u d azote, correspondant aux exportations. V- Topinambour Berry Bouy 18 2010 2011 Miscanthus 0,9 11,57 Switchgrass 1 5,17 Topinambour parties aériennes 13,71 10,92 Potentiel du Topinambour en 1 ère et 2 ème année d implantation (T/ha) Sur deux années le potentiel du Topinambour sur le site de Berry Bouy sur un argilo calcaire profond (potentiel de 70 qx/ha en blé) est prometteur avec une récolte dès la première année. Il s établit pour les parties aériennes à 12 T MS/ha en récolte manuelle en novembre. La partie souterraine a été volontairement laissée en place en 2010 afin d évaluer le potentiel en pluriannuel et notamment sur la 2 ème année qui se maintient à 11 T en 2011. En une optique de valorisation de cette culture en méthanisation deux récoltes sont envisageables : une récolte en vert fin août début septembre suivie d une récolte des tubercules en octobre avec éventuellement un usage alimentaire animal ou humain. Au vue de ces résultats l expérimentation sera poursuivie en 2012 afin de faire un comparatif complet avec le miscanthus et le switchgrass. Conclusion En 2006 et 2007, le miscanthus et le switchgrass ont été présentés comme des voies de diversification intéressantes dans le contexte énergétique du moment. Sans références, un important travail était alors nécessaire afin d acquérir des résultats régionaux. Ces résultats doivent permettre aux agriculteurs d établir leurs coûts de production prévisionnels avant d implanter ces nouvelles cultures en région Centre. Ainsi au bout de 2 années de suivi le potentiel régional semble être fixé en moyenne à 14 T en récolte manuelle soit environ 11 T MS/Ha en récolte machine pour le miscanthus et le switchgrass à partir de la deuxième année d implantation. Il subsiste néanmoins de fortes variations.. Au niveau des besoins de fertilisation nous confirmons nos résultats de 2010 à savoir : impasse sur la potasse, incertitudes sur le phosphore et apport de 0 à 30 unités pour l azote en fonction de la fourniture d azote du sol Ce travail doit être poursuivi afin de lever les incertitudes sur le besoin en phosphore par l analyse approfondie des mobilisations par le rhizome. Enfin du fait de ses résultats prometteurs le Topinambour sera de nouveau étudié sur la campagne 2012 2013. C. Bersonnet (CA37) L. Lejars (CA45) JD. Gilet (FDGEDA 18)