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Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U.

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1 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Agriculture et biocarburants Généralités et recherches menées à lINRA Fête de la Science Amiens – 17/11/09 Unité Agro-Impact F. Ferchaud, H. Boizard, S. Cadoux et B. Mary

2 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Sommaire Présentation de lINRA et de lunité Agro-Impact Le contexte : climat, énergie, alimentation et environnement Les biocarburants : de la 1 ère à la 2 ème génération Travaux de recherche menés à lINRA sur la biomasse pour les biocarburants de 2 ème génération

3 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Présentation de lINRA

4 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Trois champs dintervention majeurs... Agriculture - Alimentation - Environnement 1. le développement dune agriculture durable 2. lalimentation et son rôle sur la santé humaine 3. lenvironnement et les territoires LInstitut National de la Recherche Agronomique

5 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Organisation nationale 21 centre de recherches régionaux 150 implantations sur tout le territoire Environ 8500 Agents

6 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Le centre de Lille >> Création en 1976 >> Le Centre de Lille, cest : > 3 régions > 5 sites > 180 personnes Villeneuve dAscq Technologie alimentaire Administratif Arras Analyse des sols Estrées-Mons Génétique et amélioration des plantes Agronomie Domaine expérimental (163 ha) Laon Agronomie Reims Fractionnement des Agro-ressources Nord – Pas de Calais Picardie Champagne Ardenne

7 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T 2 sites : Laon et Estrées-Mons Composée de 24 agents titulaires dont 8 chercheurs et ingénieurs, et de 7 agents contractuels dont 3 bourses de thèse Activité principale : recherche finalisée sur les impacts environnementaux relatifs aux cycles du carbone et de l'azote en lien avec les pratiques agricoles Nos missions : Évaluer les impacts environnementaux en lien avec les pratiques culturales Améliorer les connaissances sur les cultures énergétiques Lunité Agro-Impact

8 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Le contexte

9 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Biocarburants Défi climatique : +2°C à +6°C en 2100 (GIEC 2007) Défi énergétique : diminution des réserves fossiles Défi alimentaire : compétition food / non food Défi environnemental : impacts environnentaux (globaux et locaux) Le contexte global

10 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Sources : Defipourlaterre.org Manicore.com Leffet de serre CO 2 CH 4 N 2 O

11 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Source : GIEC 2007 Évolution des concentrations en GES dans latmosphère terrestre Dioxyde de carbone (CO 2 ) Méthane (CH 4 ) Protoxyde dazote (N 2 O)

12 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Émissions de GES par secteur dactivité en France

13 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Source : GIEC 2007 Le changement climatique : observations

14 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Source : GIEC 2007 Le changement climatique : prévisions Scénarios dévolution du climat jusquen 2100

15 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Évolution de la consommation énergétique mondiale Source : manicore.com Millions de tep

16 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T La diminution des réserves fossiles Source : manicore.com La fin du pétrole, cest pour quand ? De fortes incertitudes… … mais des réserves loin dêtre inépuisables.

17 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Trois axes majeurs pour inverser la tendance Économiser lénergie fossile (= le plus efficace) Développer les énergies renouvelables Stocker le carbone (reforestation, pratiques agricoles, stockage géologique…) … MAIS pas de solution unique ou miracle !

18 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Agriculture : le défi de lalimentation Source : Prospective Agrimonde (INRA-CIRAD) Augmentation de la population mondiale : 6,3 milliards en 2003, près de 9 milliards en 2050 Évolution des régimes alimentaires Consommation alimentaire par habitant en 2003 : Pays de lOCDEPays dAsie

19 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Agriculture : le défi environnemental Grenelle Environnement : « développer une agriculture à haute performance environnementale » Exemples dobjectifs : Réduire de 50 % lusage de produits phytosanitaires dici 2012 Réduire les pertes de nitrates pour limiter les impacts négatifs sur les écosystèmes Échouage dalgues vertes en Bretagne

20 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Les biocarburants : De la 1 ère à la 2 ème génération

21 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Les énergies renouvelables Hydraulique et énergie des marées Éolien Solaire thermique ou photovoltaïque Géothermie et pompes à chaleurs Biomasse

22 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T La Biomasse et ses débouchés énergétiques Définition : ensemble de la matière organique végétale et animale Débouchés énergétiques : Biocarburants Biogaz (méthanisation) Chaleur (combustion) Électricité + Chaleur (co-génération) Définition des biocarburants (JO 22 juillet 2007) : Carburants constitués de dérivés industriels tels que les gaz, alcools, éthers, huiles et esters obtenus après transformation de produits dorigine végétale ou animale.

23 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Rayonnement solaire Eau Éléments minéraux (N, P, K, …) Pluie Azote de lair La biomasse comme source de carbone renouvelable CO 2

24 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T La biomasse comme source de carbone renouvelable Besoin de raisonner sur lensemble de la filière : analyses de cycle de vie (ACV)

25 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Le secteur des transports est le premier secteur émetteur de gaz à effet de serre en France : réduire les émissions de gaz à effet de serre Le secteur des transports dépend à plus de 98% du pétrole, un secteur en expansion (km parcouru et nombre de véhicules) : réduire les dépendances vis-à- vis des pays producteurs de pétrole Le secteur du transport à besoin dun carburant liquide : trouver rapidement un produit de substitution Pourquoi les biocarburants en France ?

26 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Source : IFP Les biocarburants de première génération : les filières de production

27 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Source : DGEMP Les biocarburants de 1 ère génération Part dans la consommation dénergie primaire en France

28 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Des surfaces requises importantes Des bilans énergétiques et environnementaux mitigés Rendements (t/ha) Biocarburants produit (tep/ha) Betterave Blé Colza Tournesol Source : ADEME / E. Poitrat Limites des biocarburants de 1 ère génération

29 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Utiliser toute la plante : transformer lensemble du végétal et/ou valoriser des co-produits (pailles…) Élargir le choix des plantes candidates pour trouver des espèces : Productives Adaptées à différentes conditions pédoclimatiques Permettant daméliorer les bilans environnementaux Optimiser les pratiques culturales en fonction du milieu et pour concilier production et impacts environnementaux Vers les biocarburants de deuxième génération

30 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T La Lignocellulose Du macro au nano Cellulose [ 50 %] Lignine [ 20–30 %] Hémicellulose [ 20–30 %] Bois Fibre Cellule Paroi Paroi secondaire Macrofibrilles Bois, cultures et résidus lignocellulosique s Niveaux dintégration Cellulose Glucose Paroi primaire Lamelle moyenne Microfibrilles Source : Cormeau et Gosse 2007

31 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Source : IFP Les biocarburants de deuxième génération : les filières de production Ces technologies sont en cours de développement dans les laboratoires et les premiers pilotes industriels (ex. : projet Futurol). Déploiement à léchelle industrielle envisagé à lhorizon 2015

32 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Cultures annuelles Cultures pérennes forestières Résidus de récolte Cultures pérennes agricoles © INRA © AFOCEL © ITEBE © INRA Exemple du sorgho Exemple du miscanthus © INRA/A.Gavaland Exemple des TCR de peupliers © Bioforêt Exemple des pailles et des plaquettes forestières Coproduits des biocarburants G1 AlguesAgroforesterie Résidus urbains Exemple des photoréacteurs © INRA Exemple des cultures associées peupliers/céréales © Greenfuel Tech Corp © ORTH s.a. © USICA Exemples des cagettes et des palettes © USICA Exemple des pulpes de betterave © Bioprodukte Prof. Steinberg GmbH © Ecologie.gouv La ressource lignocellulosique Cormeau et Gosse 2007

33 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Quelles ressources pour la production de biocarburants 2G ? Les recherches sur les plantes dédiées

34 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Les divers coproduits et résidus constituent une ressource limitée : besoin de cultures dédiées en complément Recherche de systèmes productifs avec peu dintrants Azote : faible exportation dazote par rapport à la biomasse produite ou fixation dazote atmosphérique (légumineuses) Phytosanitaires : cultures rustiques Intérêt dun large panel despèces pour : sadapter aux contraintes pédoclimatiques satisfaire les différents débouchés faciliter linsertion dans les systèmes agricoles actuels Pourquoi des recherches sur les cultures dédiées ?

35 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Triticale (Triticosecale Wittmack) Sorgho (Sorghum bicolor (L.) Moench) Plante C3 Issue croisement entre blé et seigle Plante C4 Plusieurs types (grain, fibre, sucre) © INRA - Lille Exemples despèces annuelles

36 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Fétuque (Festuca arundinacea) Pérennité 3 à 5 ans Plantes C3 Luzerne (Medicago sativa L.) Légumineuse : pas dapports dazote © INRA - Lille Exemples despèces pluriannuelles

37 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Switchgrass (Panicum virgatum L.) Plantes pérennes C4 (10-20 ans) Miscanthus (Miscanthus giganteus) Origine USA © INRA - Lille Origine Asie Exemples despèces pérennes Espèces herbacées

38 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T TCR Plantes pérennes (10-20 ans) TtCR Récoltes tous les 7 à 10 ans © INRA © INRA - Lille Récoltes tous les 2 à 3 ans Espèces ligneuses Exemples despèces pérennes

39 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Le dispositif « Biomasse et Environnement » implanté en 2006 à Estrées-Mons (80) © INRA - Lille Comparer le comportement des différentes espèces sur le long terme

40 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Résultats du dispositif « Biomasse et Environnement » dEstrées-Mons (2007 et 2008 = années 2 et 3) Comparer le comportement des différentes espèces sur le long terme (rapport projet REGIX 2008 )

41 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Sensibilité des espèces dédiées aux stress hydriques et azotés ( Daprès Cherney et al et Heaton et al. 2004) Étudier le comportement des plantes face aux stress hydriques et azotés

42 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T (projet REGIX, 2007, non publié) Étudier les caractéristiques de la biomasse produite Composition biochimique

43 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Quels impacts environnementaux ? Les recherches sur les impacts de la production de biomasse

44 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Du local au global Impacts locaux : ressource en eau, qualité de leau (nitrates…), qualité du sol (teneur en matière organique…), etc. Impacts globaux : bilans énergétiques et bilans GES Par la quantification des flux de polluants Évaluation des impacts environnementaux SOL ATMOSPHERE N2ON2O NH 3, NO X … Intrants : - Azote - Carburants - Phyto … CO 2 NO 3 - Stock de carbone organique CO 2

45 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Acquérir des références sur des dispositifs expérimentaux à long terme Ex. : suivi en continu des émissions de N 2 O (Estrées-Mons) fertilisé non fertilisé Flux cumulés de N 2 O (g N ha -1 ) 2008 Résultats préliminaires Miscanthus © INRA - Lille

46 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Ex. : impact de lexportation des pailles sur les stocks de carbone organique dans le département de lAisne Mettre au point des modèles pour évaluer différents scénarios (Projet Cartopaille, 2006) + 0,7 % - 1,6 % - 4,4 % t/an Simulations sur 50 ans avec le modèle AMG et à partir dune base de données de parcelles agricoles du département

47 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Perspectives concernant les recherches sur les impacts environnementaux Intérêt potentiel des cultures dédiées pérennes pour les bilan de GES et les autres impacts environnementaux Faible consommation dintrants (azote, phyto …) Stockage de carbone organique (par rapport aux cultures annuelles) ? Nécessité de mieux quantifier limpact du choix des espèces, des pratiques culturales et des conditions locales de production Expérimentation au champ Modélisation Ces connaissances devront être intégrées dans les évaluations globales de filières (Analyses de Cycle de Vie)

48 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T La biomasse : une contribution au panel des énergies renouvelables Vers une 2 ème génération de biocarburants : diminuer la pression sur les surfaces et améliorer les bilans énergétiques et GES Des enjeux pour la recherche finalisée : Conversion de la biomasse : mettre au point des procédés viables à léchelle industrielle Production de la biomasse : définir des systèmes de culture adaptés et optimisés (production, environnement, qualité), organiser les bassins de production Évaluation globale des filières (ACV) Conclusion générale et perspectives

49 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T FIN… …Des questions ?

50 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Le changement climatique : prévisions

51 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Source : Perarnaud et al Le changement climatique : prévisions Évolutions régionalisées pour le scénario B2 en France (changements entre la période et ) °C mm/j Températures en étéPrécipitations en été

52 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Production et répartition mondiale en 2007 ETHANOL: 52 GL en 2007 (38.2 GL in 2006) BIODIESEL: 10 GL en 2007 (6.2 GL in 2006) Source : F.O. Lichts In FAO, 2008 Les biocarburants de 1 ère génération

53 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T ACV et bilan de GES des biocarburants (FAO, 2008)

54 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T ACV et bilan de GES des biocarburants

55 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Gain net des émissions des gaz à effet de serre (GES) pour différentes filières de biocarburants Tonne de CO2 évitée par hectare Canne à sucre avec et (sans) bagasse 8.7 (3.9) G1 ou G2 ? Betterave5.6 Blé2.2 Tournesol1.9 Colza1.6 Daprès G. Gosse Calculés à partir de "Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context", WTW Report, Version 2c, March 2007

56 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Importance de la partie agricole dans les émissions de GES Etude ADEME/DIREME 2002 Le CO2 émis pendant la combustion des plantes nest pas pris en compte mais les étapes de production consomment de lénergie fossile et émettent des GES

57 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Conséquences pour la production de biocarburants Les surfaces disponibles seront un facteur limitant prépondérant pour le développement des biocarburants Les filières devront répondre à de fortes exigences Bilans énergétiques et gaz à effet de serre (GES) positifs Faibles impacts environnementaux à léchelle locale Faisabilité technique et économique Vers de nouvelles filières pour les biocarburant 2G Élargir lassiette de la biomasse mobilisable (co-produits….) Utiliser toute la plante pour augmenter la productivité par ha Élargir le choix des plantes candidates pour trouver des espèces productives, adaptées à différentes conditions pédoclimatiques et permettant daméliorer les bilans environnementaux

58 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Les cultures lignocellulosiques C3C4 Annuelles Céréales à paille : triticale, blé, seigle… Plantes à fibre : chanvre, kénaf, lin… Annuelles dété : Sorghos, maïs Pluriannuelles Graminées fourragères : fétuque, ray-grass, brome… Légumineuses : luzerne… Pérennes Roseaux : phalaris, phragmite Herbacées : canne de Provence Taillis à courte rotation : saule, peuplier, robinier… Herbacées : miscanthus, switchgrass…

59 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T - Flux de N 2 O - Productivité aérienne et impact des stress - Consommation en eau - Bilans dazote sol-plante - Flux de nitrates - Stockage de C et N Dispositif « Biomasse & Environnement » dEstrées-Mons

60 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T légumineuses C 3 C 4 sorgho 14 t.ha-1 22 t.ha-1 35 t.ha-1 miscanthus luzerne (Daprès Gosse et al. 1986) Exemple à Estrées-Mons (80) Production potentielle des espèces dédiées

61 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Source : Vandendriessche 2007 Étudier le comportement des plantes face aux stress hydriques et azotés

62 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Impact du stress hydrique sur la production du miscanthus (production simulée pour une récolte en vert) (Clifton-Brown et al. 2004) Irrigué (production potentielle)Non irrigué (stress hydrique) Étudier le comportement des plantes face aux stress hydriques et azotés

63 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Origine des émissions de N 2 O Émissions de protoxyde dazote (N 2 O) SOL ATMOSPHERE Daprès Firestone & David (1989) et Khalil (2005) Activité microbienne et diffusion des gaz dans le sol Azote minéral dans le sol Conditions du milieu (O 2, humidité, température, pH, C organique …)

64 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Impact de la fertilisation et du type de culture Émissions moyennes annuelles de N 2 O (2 années de suivi en Allemagne) : (Kavdir et al., 2008) En non fertilisé : émissions faibles pour toutes les cultures Avec fertilisation : émissions cultures annuelles > émissions TCR Meilleure utilisation de lazote par les TCR ? Émissions de protoxyde dazote (N 2 O)

65 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Émissions cumulées de N 2 O mesurées entre avril et novembre 1995 au Danemark : (Jørgensen et al.., 1997) Miscanthus non fertilisé : faibles émissions de N 2 O Avec fertilisation : émissions miscanthus > émissions seigle Sur-fertilisation pour miscanthus ? Conditions plus favorables à la dénitrification sous miscanthus ? Émissions de protoxyde dazote (N 2 O) Impact de la fertilisation et du type de culture

66 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Quel niveau déquilibre entre apports de carbone organique et minéralisation ? Stockage/déstockage du carbone du sol SOL ATMOSPHERE Stock de carbone organique CO 2 Chute des feuilles Résidus de récolte Renouvellement racinaire rhizodépositions Quantité et qualité de la biomasse restituée Travail du sol Conditions pédoclimatiques (température, humidité …) CO 2 minéralisation

67 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Variations de stock C (T/ha) Changements dusage des sols et stock de carbone Cultures annuelles / prairies ou forêts (Arrouays et al., 2002 – valeurs modales pour le territoire français) Stockage/déstockage du carbone du sol

68 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Cas de limplantation despèces pérennes A partir de cultures annuelles / de prairies Évolution du stock de carbone en fonction du nombre dannées après implantation. Résultats de plusieurs expérimentations en Europe ou aux USA : (Garten et Wullscleger, 1999 ; Jug et al., 1999 ; Ma et al., 2000 ; Kahle et al., 2001 ; Frank et al., 2004 ; Hanson et al., 2004 ; Clifton-Brown et al., 2007) Post-culturesPost-prairie Stockage/déstockage du carbone du sol

69 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Quelles conséquences sur les exploitations agricoles et territoires ? Les recherches sur linsertion de ces nouveaux systèmes de culture

70 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Des questions à différents niveaux Conditions dinsertion dans les exploitations agricoles Économie de lexploitation Consentement à produire Conditions dinsertion dans les territoires Quelle réorganisation des territoires agricoles ? Impacts à léchelle du paysage : biodiversité… Conséquences pour lapprovisionnement des usines Concevoir des modèles dapprovisionnement intégrant les multiples contraintes

71 Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux Journée dinformation « cultures dédiées » Stéphane Cadoux A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Parcellaire … changeant Contraintes … multiples (énergie, biodiversité, esthétique du paysage …) Quelle réorganisation des territoires agricoles ? travaux débutant dans le cadre du projet Futurol (INRA SAD Mirecourt) Comment seront localisées les cultures énergétiques (en particulier les cultures pérennes) dans les territoires agricoles ? Comprendre le raisonnement technique à léchelle de lexploitation : critères de choix… Intégrer les contraintes territoriales : logistiques dapprovisionnement, contraintes réglementaires… Production dun modèle de localisation permettant une évaluation ex ante de limpact sur les territoires


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