Miscanthus, l’essor d’une nouvelle culture en France - Annexe 1
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Point sur la fertilisation azotée du miscanthus
Auteur : Maryse Brancourt-Hulmel et Marion Zapater
Les besoins en azote du miscanthus sont peu élevés
Les besoins en azote du miscanthus pour produire de la biomasse ont été évalués en établissant une courbe critique de dilution de l’azote (Zapater et al., 2017), qui relie la concentration en azote et la biomasse des parties aériennes. L’azote critique est défini comme la concentration minimale en azote requise dans les parties aériennes pour produire un maximum de biomasse (Lemaire & Gastal, 1997).
Nous avons pour cela planté en 2007 un dispositif expérimental au champ comparant Miscanthus x giganteus (clone de l’ADAS, GB) et Miscanthus sinensis Goliath, sur l’unité expérimentale INRAE d’Estrées-Mons. L’établissement des courbes critiques de dilution de l’azote nécessite une gamme de réponses de la plante allant de la carence en azote qui limite le rendement de la culture jusqu’à la consommation de luxe, quand l’augmentation de la concentration en azote des tissus ne se traduit plus par une augmentation du rendement. Pour créer cette gamme, il a été nécessaire de réaliser des coupes précoces (c’est-à-dire en automne) pendant plusieurs années successives pour limiter les réserves contenues dans les rhizomes.
En 2014, nous avons appliqué quatre niveaux de fertilisation azotée (0, 80, 160 et 240 kg N/ha). Nous avons pu déterminer les points « critiques » correspondant à la concentration minimale en azote requise dans les parties aériennes pour produire un maximum de biomasse. Ces points critiques obtenus à différentes dates, et par conséquent à différents niveaux de biomasse, ont été ajustés selon une fonction puissance pour déterminer la courbe critique (figure 1). Les courbes obtenues pour Miscanthus x giganteus et pour Miscanthus sinensis n’étant pas significativement différentes, nous les avons réunies en une courbe unique, qui a de plus été validée par des données issues de la littérature (Zapater et al., 2017.
Cette courbe critique montre que les concentrations en azote requises au sein des parties aériennes de la plante sont faibles. Ils sont par exemple inférieurs à ceux du maïs (courbe en pointillés noirs) : pour produire une biomasse aérienne de 10 t/ha pendant la saison de végétation, les besoins du miscanthus représentent 60 % de ceux du maïs.
Le tableau 1 traduit cette courbe en quantités d’azote requises au sein de la plante pour quelques exemples de production de biomasse (aérienne sèche) par hectare au cours de la saison de végétation. En parcelle agricole, la production moyenne du miscanthus se situe autour de 13 t/ha en février (Les chiffres de la filière française | France Miscanthus, 2024) avec des maximums qui excèdent rarement 20 t/ha. Chez le miscanthus, les feuilles tombent durant l’hiver et ne sont pas récoltées et certaines tiges cassées tombent au sol, ce qui se traduit par des rendements en février moins importants que la production de biomasse observée en fin d’été (30 à 50 % en moins selon Strullu et al., 2011 et Leroy et al., 2022). Pour un objectif de rendement final de 13 t MS/ha en fin d’hiver, la culture atteint une production de biomasse au maximum de sa végétation en fin d’été de l’ordre de 20 à 25 t/ha, soit une quantité d’azote de 128 à 144 kg N /ha.
En outre, il est important de noter que le miscanthus est une culture pérenne et que, contrairement aux cultures annuelles, il a une capacité de recyclage des nutriments, en particulier de l’azote. Cette capacité de recyclage permet-elle à la culture de se passer de fertilisation azotée ? C’est ce que nous allons voir maintenant.
La capacité de recyclage de l’azote par le rhizome permet au miscanthus d’éviter le recours à la fertilisation azotée
Deux études se sont intéressées à l’absorption et la remobilisation de l’azote par le miscanthus dans des conditions pédoclimatiques françaises (Strullu et al., 2011; Leroy et al., 2022) et ont souligné l’importance des stocks d’azote du rhizome pour la nutrition de la plante.
L’azote absorbé par la culture est recyclé d’une année à l’autre : pendant sa phase de croissance, la plante absorbe de l’azote à partir du sol, puis la remobilisation automnale l’envoie des parties aériennes vers les parties souterraines (tableau 2). L’azote alors stocké dans le rhizome va pouvoir au printemps suivant accompagner la croissance de la plante par la remobilisation printanière (tableau 3). Les tableaux 2 et 3 rassemblent pour Miscanthus x giganteus les résultats obtenus en coupe tardive (fin d’hiver) pour une culture âgée de 3 et 4 ans (âge à la récolte) selon une modalité sans fertilisation azotée ou avec (120 kg N/ha). Les essais ont été menés sur l’unité expérimentale INRAE d’Estrées-Mons (80), sur des sols bien pourvus en azote.
| Age de la culture | |||
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En conclusion, lorsqu’on met en regard le tableau des quantités minimales d’azote nécessaires pour atteindre différents niveaux de production de biomasse pendant la phase de végétation (tableau 1) avec ceux des remobilisations (tableaux 2 et 3), on s’aperçoit que les quantités d’azote recyclées par la plante sont importantes, ce qui lui assure une source d’azote supplémentaire au démarrage de la saison de végétation, en plus de l’azote déjà présent dans le sol. Ainsi, en conditions favorables et avec une bonne installation de la culture, les besoins en azote du miscanthus sont satisfaits par les flux de remobilisation au sein de la plante et la fourniture d’azote par le sol.
Les besoins faibles en azote, conjugués à la capacité de recyclage des plantes, expliquent que cette culture n’a pas besoin de fertilisation azotée dans une large gamme de sols, non déficients en azote, comme l’ont montré les travaux de Strullu et al., (2015).
Néanmoins, une fertilisation pourrait s’envisager en cas de diagnostic de carence en azote (Figure 2). Décrivons maintenant comment réaliser un tel diagnostic.
Comment diagnostiquer une carence en azote sur du miscanthus cultivé en sol pauvre ?
Sur sol fertile suffisamment profond et bien pourvu en matière organique, l’absorption et le recyclage de l’azote par la plante permet de ne pas avoir à la fertiliser, que la culture soit jeune ou mature (Figure 2). Cependant, sur sol peu fertile ou pauvre, une baisse de la production pourrait s’observer pour une culture mature et pourrait être due à une carence en azote. Il est alors conseillé de réaliser un diagnostic agronomique du statut azoté de la culture.
Ce diagnostic se réalise à partir du calcul de l’Indice de Nutrition Azotée (INN) déterminé sur une surface d’un mètre carré, représentative de la parcelle. Sur cette surface, on prélève toutes les tiges, puis après avoir déterminé leur masse sèche, on analyse sur un échantillon la concentration en azote. Les tiges (avec leurs feuilles) doivent être récoltées en juillet-août, à l’état vert, car ce diagnostic ne fonctionne que si la plante est encore verte. L’INN est défini par le rapport entre la concentration en azote observée pour cet échantillon de biomasse et celle définie par la courbe critique (courbe en trait plein bleu sur la figure 1).
Par exemple, supposons que la production estimée par cet échantillon atteint 15 t/ha de MS, cette concentration critique est alors de 7.36 g/kg (tableau 1).
- Si la concentration observée au niveau de l’échantillon est supérieure à cette valeur critique : l’INN est supérieur à 1, ce qui indique une absence de carence. Il n’y a pas besoin de fertilisation azotée.
- Si elle est inférieure : l’INN est inférieur à 1 et indique une carence. Il faut alors réaliser une fertilisation azotée au cours de l’année suivante.
Ainsi, un diagnostic agronomique du statut azoté de la culture ne s’avère nécessaire qu’en sol pauvre et lorsque la production de la culture (mature) tend à baisser.
Pour conclure, quelles préconisations pour maintenir une production de biomasse au fil des années chez le miscanthus ?
Une récolte tardive (c’est-à-dire en fin d’hiver) est préférable pour laisser la plante recycler son azote. Il n’y a pas de fertilisation azotée dans la plupart des cas (Figure 2). Quand une baisse de production est constatée au bout de plusieurs années, on réalise un diagnostic du statut azoté de la plante et s’il montre une carence en azote, une fertilisation est à envisager pendant la croissance de l’année suivante (vers mai). La quantité d’azote à apporter au printemps devra alors compenser les exportations (exportation = rendement de la récolte en t/ha MS x concentration en azote (g/kg MS)). A titre indicatif, ces concentrations ont varié entre 2 et 4 g/kg de matière sèche en récolte de fin d’hiver dans les essais de Strullu et al. 2011 et Leroy et al. 2022 et sont représentatives des valeurs précisées dans la revue bibliographique de Cadoux et al. (2012).
Pour en savoir plus
- Les chiffres de la filière française | France Miscanthus
- https://mistigation.hub.inrae.fr/nos-publications
- https://miseauvert.hub.inrae.fr/nos-publications
Références citées
- Cadoux S., Riche A.B., Yates N.E., Machet J.M., 2012. Nutrient requirements of Miscanthus x giganteus: Conclusions from a review of published studies. Biomass and Bioenergy, 38: 14–22.
- Lemaire G., Gastal F., 1997. Nitrogen uptake and distribution in plant canopies. In: Diagnosis of the Nitrogen Status in Crops. Springer-Verlag, Heidelberg : 3–43.
- Leroy J., Ferchaud F., Giauffret C., Mary B., Fingar L., Mignot E., Arnoult S., Lenoir S., Martin D., Brancourt-Hulmel M., Zapate, M., 2022. Miscanthus Sinensis is as Efficient as Miscanthus × Giganteus for Nitrogen Recycling in spite of Smaller Nitrogen Fluxes. BioEnergy Research.
- Strullu L., Cadoux S., Preudhomme M., Jeuffroy M.H., Beaudoin, N, 2011. Biomass production and nitrogen accumulation and remobilisation by Miscanthus×giganteus as influenced by nitrogen stocks in belowground organs. Field Crops Research, 121 : 381–391.
- Strullu L., Ferchaud F., Yates N., Shield I., Beaudoin N., de Cortazar-Atauri I.G., Besnard A., Mary B., 2015. Multisite Yield Gap Analysis of Miscanthus x giganteus Using the STICS Model. Bioenergy Research, 8 : 1735–1749.
- Zapater M., Catterou M., Mary B., Ollier M., Fingar L., Mignot E., Ferchaud F., Strullu L., Dubois F., Brancourt-Hulmel M., 2017. A Single and Robust Critical Nitrogen Dilution Curve for Miscanthus × giganteus and Miscanthus sinensis. Bioenergy Research, 10 : 115–128.
