La valorisation énergétique des biomasses peut-elle changer l’équilibre des cycles biogéochimiques dans les sols cultivés ?

Sylvie Recous (1) , Fabien Ferchaud (2) , Sabine Houot (3)

1 FARE - Fractionnement des AgroRessources et Environnement
2 AgroImpact - Agroressources et Impacts environnementaux
3 ECOSYS - Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes

The uses of organic resources (plant biomasses, organic wastes) for bioenergy in substitution for fossil carbon, impact biogeochemical cycles of agroecosystems in multiple ways: first through cultural practices implemented during the biomass production phase, but also linked to the pathway of biomass use. These effects are illustrated here through three examples: the impact of the choice of the plant species (annual, pluriannual, perennial) on water use and soil carbon balance; (2) the effects of harvest date scenario of miscanthus crop, an herbaceous perennial species, on the recycling of nitrogen and carbon in the plant, and the fertilizer needs; these two examples are taken from field trials of the INRA S. Recous et al. 42 Innovations Agronomiques 54 (2016), 41-58 “biomass and environment” experimental platform of Estrées-Mons (northern France); (3) the introduction of anaerobic digestion at the farm level and the subsequent impacts on the carbon balance and biogeochemical nitrogen cycle in soils. These examples show the difficulty to know and master all the practices and factors involved in the production or processing of organic resources to minimize environmental impacts, due to the multiplicity of effects, often antagonistic, on biogeochemical processes and fluxes. The study of these impacts on a time scale larger than that of a growing season (scale of the rotation, and long-term), and with a territorial dimension (location of the organic resource, soil types), is essential.

L'utilisation des ressources organiques (biomasses végétales, déchets organiques) pour la valorisation énergétique en substitution au carbone fossile, impacte les cycles biogéochimiques des agroécosystèmes, à travers les pratiques culturales mises en œuvre lors de la production de la biomasse, mais aussi dans la phase d'usage des biomasses. Ces effets sont illustrés à travers trois exemples : (1) l'impact du choix de l'espèce végétale : cultures annuelles (sorgho et triticale), pluriannuelles (fétuque et luzerne), pérennes (miscanthus et switchgrass) sur les bilans d'eau et de carbone dans les sols ; (2) les effets de la date de récolte de la biomasse du Miscanthus x giganteus, espèce herbacée pérenne, sur le recyclage de l’azote dans la plante et les besoins en fertilisation azotée; ces deux exemples sont issus d’essais réalisés sur la plateforme « biomasse et environnement» Inra à Estrées-Mons (Somme) (3) l’introduction de la méthanisation dans une exploitation agricole et les conséquences sur le bilan de carbone et le cycle biogéochimique de l’azote dans le sol. Les exemples pris montrent la difficulté à connaître et maîtriser les conséquences de l’ensemble des pratiques et facteurs impliqués dans la production ou la transformation des ressources organiques pour minimiser les impacts environnementaux au champ, en raison de la multiplicité des effets, souvent antagonistes, sur les processus biogéochimiques et les flux d’éléments. Au-delà de l’approche à la parcelle, l’étude de ces impacts à une échelle de temps longue (échelle de la rotation et à long-terme), et dans une dimension territoriale (localisation de la ressource organique, types de sol), est indispensable.

Mots clés: culture énergétique; cycle de l'azote; cycle du carbone; impact environemental; Anaerobic digestion; Bioenergy crop; Carbon cycle; Environmental impact; méthanisation; Nitrogen cycle; Greenhouse gas

Domaines: Sciences du Vivant [q-bio]

Sylvie Recous, Fabien Ferchaud, Sabine Houot. La valorisation énergétique des biomasses peut-elle changer l’équilibre des cycles biogéochimiques dans les sols cultivés ?. Innovations Agronomiques, 2016, 54, pp.41-58. ⟨10.15454/1.5137734096127456E12⟩. ⟨hal-01543465⟩