Etude écophysiologique temporelle de la gestion des réserves carbonées et azotées par trois génotypes de miscanthus

La biomasse lignocellulosique issue de Miscanthus x giganteus (M×g) constitue une alternative écologique à l’utilisation des ressources fossiles. Son recyclage des nutriments lui permet de présenter de faibles besoins en fertilisation azotée, limitant les impacts environnementaux. Aujourd’hui, un seul clone de M×g est majoritairement cultivé en France. Miscanthus sinensis (Msin) présente une forte variabilité intraspécifique (qualité de biomasse, tolérance aux stress). Il est intéressant pour élargir l’offre variétale s’il présente aussi peu d’impacts environnementaux que M×g. Mais son fonctionnement et sa gestion des nutriments ont été peu étudiés. L’objectif de la thèse est de caractériser la gestion des réserves carbonées et azotées de Msin par rapport à M×g, en lien avec le développement de la plante et la production de biomasse.

Cette thèse constitue, à notre connaissance, la première caractérisation temporelle aussi fine du développement, de la production de biomasse et de la gestion des réserves de deux espèces de miscanthus en simultané.

Le fonctionnement azoté a été caractérisé par des flux endogènes et exogènes d’azote. L’étude de la gestion des réserves carbonées et azotées a été réalisée grâce à l’analyse des concentrations en amidon, en saccharose et en azote dans le rhizome, séparé en compartiments fonctionnels selon leurs rôles source ou puits, et dans les bas de tiges. Les dynamiques de stockage et de remobilisation du carbone et de l’azote dans le rhizome ont été mises en parallèle, et les rôles de stockage des compartiments fonctionnels ont été déterminés. Finalement, des analyses statistiques multivariées ont permis de définir des types de fonctionnement.

M×g reste un idéotype pour la production de biomasse grâce à son rendement important (22 t ha-1 an-1 en février vs 10 à 14 t ha-1 an-1 en pour les Msin) couplé à un recyclage de l’azote efficient, notamment une forte efficience de remobilisation printanière avec 59% de l’azote du rhizome remobilisés. Il présente aussi une RUE importante (2,58 g MJ-1 vs 1,21 à 1,60 g MJ-1 pour les Msin), une plus forte teneur en glucides de réserve (99 mg g-1 vs 47 à 57 mg g-1 pour les Msin) composés majoritairement d’amidon (70%). Msin Malepartus, présente une production de biomasse inférieure et une floraison plus précoce d’un à deux mois, mais reste intéressant grâce à son efficience de remobilisation automnale de l’azote (74 à 75% de l’azote des parties aériennes sont remobilisés) mais utilise une part importante d’azote exogène (81% de l’azote total de la plante est issu de l’absorption d’azote exogène). Finalement, Msin Goliath, présente un bon potentiel de production mais apparait moins adapté pour limiter les impacts environnementaux car son recyclage de l’azote semble moins efficient : 57 à 63% de l’azote des parties aériennes sont remobilisés à l’automne et 10 à 24% de l’azote des parties aériennes sont stockés dans le rhizome durant l’hiver. Il présente une forte proportion de saccharose dans ses réserves carbonées (41 à 54%). Même si aucun lien direct n’a pu être établi, le caractère stay-green des Msin pourrait être à l’origine des différences de gestion des réserves par rapport à M×g. Des variables en lien avec la gestion des réserves sont proposées aux sélectionneurs : une forte RUE, une date de sortie de panicule tardive et une forte efficience de remobilisation printanière de l’azote indiquent des rendements importants. Une sénescence active précoce et un faible nombre de tiges, associés à une forte proportion d’amidon dans les réserves carbonées seraient liés à une faible teneur en azote dans les parties aériennes à la fin de l’hiver.

En conclusion, Msin est une espèce prometteuse pour élargir l’offre variétale, mais les génotypes montrent des différences concernant leur gestion des réserves carbonées et azotées et leur développement. Il est cependant nécessaire de compléter cette étude sur plusieurs génotypes dans des conditions pédoclimatiques variées.

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