Contexte environnemental

La culture du saule en TTCR est multifonctionnelle (figure 1.6). Elle permet l‘association des fonctions de production d‘énergie avec plusieurs effets bénéfiques pour l‘environnement: phytoremédiation, fonctions épuratoires, stabilisation des sols, corridor biologique pour certains mammifères, oiseaux ou amphibiens, brise vent, variations paysagères en zones agricoles...(MacIntosh and Bell 2001, Londo et al. 2004, Volk et al. 2006). Elle est également un réservoir de prédateurs pour lutter, en gestion intégrée, contre les pucerons des céréales (Langer 2001). Dès la première année de plantation, les TTCR de saules augmentent la biodiversité de la faune et la flore par rapport aux cultures annuelles (Sage 1998, Rich et al. 2001, Tubby and Armstrong 2002, Sage et al. 2006, Schulz et al. 2009, Baum et al. 2012) en intervenant favorablement par plusieurs voies:

- Le caractère pérenne du taillis et ses caractéristiques forestières favorisent les papillons, coléoptères et hémiptères de la canopée, absents sur cultures arables.

- La levée de la pression agricole conduit à une meilleure reproduction des espèces d‘oiseaux protégées, l‘alouette des champs, les grives, les linottes mélodieuses, les bouvreuils, les bruants des roseaux ainsi que des bruants proyer. Ces 6 espèces d‘oiseaux Il existe trois grandes orientations pour les plantations:

- augmenter l‘autonomie énergétique des exploitations,

- pérenniser les plans d‘épandage et créer des circuits de valorisation locale des boues de stations d‘épuration, des effluents d‘élevage ou industriels,

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sont en déclin, ils sont surtout sensibles à l‘intensification de l‘agriculture, à l‘arrachage des haies et à la disparition des prairies extensives.

- Les habitats voisins et l‘historique des sites influencent la phytodiversité dans les TTCR qui est plus élevée que dans les champs cultivés ou les forêts de conifères mais plus faible que dans des forêts de feuillus. Plus la diversité des espaces voisins est élevée plus la diversité sera élevée dans le TTCR. Ainsi, l‘implantation des TTCR, à côté d‘habitats semi-naturels (haies, broussailles, zones humides, forêts), augmente la vitesse de colonisation, en particulier des oiseaux.

- Avec l‘âge du taillis, des espèces d‘oiseaux typiques des zones forestières s‘installent (faisans, merle noir, mésange à longue queue, mésange bleue). Après chaque récolte, les espèces végétales ombrophiles sont remplacées par des espèces plus exigeantes en lumière jusqu‘à ce qu‘une large canopée se redéveloppe.

Bien que les salicacae ne soient pas des accumulateurs métalliques, les TTCR ont été beaucoup utilisés pour leur capacité potentielle de phytoremédiation (phytoextraction, rhizofiltration, phytotransformation, phytovolatilisation, phytostimulation, phytostabilisation). Ils ont une croissance rapide et les quantités de biomasse exportées sont importantes (Marmiroli et al. 2011). Ils évapotranspirent de grandes quantités d‘eau qui limitent la lixiviation (Persson and Lindroth 1994) et tolèrent de fortes concentrations en métaux lourds dans le sol (Hammer et al. 2003, Laureysens et al. 2004). Enfin, la pérennité du taillis et la présence des racines en hiver contribuent au fort pouvoir filtrant qui devient très actif dès le printemps pour prélever l'azote ou les polluants qui auraient migré dans le profil du sol (Baum

L’impact des TTCR sur les sols est moins étudié. Les facteurs identifiés et leurs conséquences sur l’évolution des communautés végétales et animales peuvent-ils être

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et al. 2009). Par conséquent, des travaux se développent pour utiliser les peupliers et les saules pour la phytoremédiation de contaminations métalliques et non métalliques (Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As ou Cd), aussi bien en conditions contrôlées de laboratoire (Fischerová et al. 2006) Wieshammer et al. 2007) que in situ dans des sols contaminés (Perttu 1998, Robinson et al. 2000, Dimitriou et al. 2006, Zimmer et al. 2012). Les teneurs moyennes extraites varient considérablement en fonction des niveaux de contamination, de la mobilité et disponibilité des métaux et des clones utilisés. Des essais avec des agents chélatants (Hammer and Keller, 2002, Dickinson et al. 2009) ou avec inoculation par des champignons mycorhiziens tentent d‘améliorer la phytoextraction des saules (Baum et al. 2006, Zimmer et al. 2009, Hrynkiewicz et al. 2012). Cependant, des mesures correctives de pollution ne peuvent être attendues à court terme en raison de l‘importance de la pollution de certains sites (Dickinson and Pulford 2005). Sur des sites peu contaminés, la culture de TTCR offre en revanche une opportunité de retour vers des valeurs admissibles comme par exemple pour les sols agricoles, enrichis en Cd par la fertilisation en phosphore ou enrichis en métaux lourds par l‘épandage de boues de STEP (Berndes et al. 2004, Dickinson et al. 2009).

Enfin, les Analyses de Cycle de Vie (ACV) focalisées sur le réchauffement climatique et les émissions de GES (CH4, CO2 et NO2), démontrent que les TTCR entraînent de faibles émissions et présentent un bilan carbone favorable (Heller et al. 2003,Schultze et al. 2009, Brandão et al. 2011). En effet, le CO2 émis dans l‘atmosphère par la combustion de la biomasse a été absorbé pendant la croissance du saule au cours des trois années précédentes, contrairement au carbone libéré par la combustion du charbon ou du pétrole. Le CO2 émis pendant la pousse des saules est négligeable par rapport à la quantité dégagée pendant la combustion des plaquettes. Le carbone stocké dans les sols peut être équivalent ou supérieur à celui émis pendant le transport, et la mise en place des cultures (Leemans et al. 1996, Lettens et al. 2003, Volk et al. 2004, Rebelo de Mira and Kroeze 2006, Sims et al. 2006, Vande Walle

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et al. 2007a). Styles and Jones (2007) revendiquent le fait qu‘il s‘agit alors de la source d‘énergie la plus efficace pour diminuer les quantités d‘émissions de GES. De plus, les rapports d‘énergie sont favorables : le contenu énergétique des plaquettes de saules est en moyenne de 19 GJ/tMS (Heller et al. 2003, Lettens et al. 2003). Environ 10 GJ/ha/an d‘énergie d‘origine fossile servent à la production, au transport du saule et à sa conversion en électricité (Vande Walle et al. 2007b). Si les rendements fluctuent entre 10 à 12 tMS/ha/an, les TTCR peuvent fournir environ 190 GJ/ha/an. L‘Efficacité Energétique (EE : Energie produite/Energie consommée) est alors de 19. A titre de comparaison, l‘EE de l‘essence est comprise entre 0,74 et 0,84 celle du diesel est de 0,88, celle du maïs méthanisation de 5, celle du colza huile végétale 4,5, celle du colza biodiesel 3 et celle de la betterave ethanol 2 (AILE 2007). L‘Efficacité des TTCR de saules est donc 2 à 5 fois supérieure à celle d‘autres cultures énergétiques annuelles. L‘EE des TTCR dans la littérature est fréquemment comprise entre 20 et 30 (Goglio and Owende 2009) allant jusqu‘à 50 à 80 par modélisation ou scénario théorique (Matthews 2001, Keoleian and Volk 2005). Les fluctuations s‘expliquent par les différences de gestion. Plusieurs facteurs font varier le bilan d‘émissions de GES et l‘EE des plantations : l‘apport et le type de fertilisants et de pesticides, la distance de transport des plaquettes, la technique de récolte et de séchage, le procédé de conversion énergétique. Selon les études, les limites de l‘ACV ne s‘étendent pas toujours jusqu‘aux impacts de la fabrication des machines nécessaires à la culture ou à la fabrication des produits phytosanitaires. Par ailleurs, aucune ACV de TTCR de saules ne quantifie les impacts globaux sur les sols et sur l‘eau.

Des indicateurs concernant l’eutrophisation ou la consommation des ressources en eau doivent être renforcés (Schultze et al. 2009). La dynamique des pools de carbone dans le

Le développement d’indicateurs d’état des sols est nécessaire pour réaliser des ACV plus complètes et utiles pour améliorer la gestion des cultures.

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sol et les mécanismes de stockage constituent une véritable boîte noire (cf. I.2.3). Par conséquent, la compréhension des processus internes au sol dans les bilans environnementaux ou ACV des culturesest unvéritable challenge (Cherubini et al. 2009).