Le potentiel des peupliers à croissance rapide pour la bioénergie
Le succès de ces plantations TCR à forte productivité dépend fortement de la disponibilité en eau du sol et de la sensibilité des arbres à la production d'ozone troposphérique (O3). Le projet PHYSIO-POP, financé par l'UE, a donc étudié les contrôles physiologiques et environnementaux des flux d'eau et d'O3 dans différents génotypes de peupliers TCR aux niveaux de la feuille, de l'arbre et de l'écosystème, à une échelle temporelle quotidienne et saisonnière. Les chercheurs voulaient mieux comprendre les adaptations physiologiques imposées par le changement climatique sur différents génotypes de peupliers dans des plantations TCR destinées à la bioénergie. «La sensibilité du peuplier au manque d'eau et aux concentrations élevées en O3 limite le développement futur de sa culture dans des plantations TCR destinées à la bioénergie», déclare le professeur Reinhart Ceulemans, coordinateur du projet. «Cela rend particulièrement opportun l'étude des contrôles physiologiques et environnementaux de la perte d'eau et de l'absorption d'O3, et en particulier leur régulation stomatique.» Les chercheurs ont collecté des données sur les flux d'eau et leurs fluctuations pendant la totalité d'une saison de croissance d'une plantation TCR située en Flandre, Belgique. Pour les différents génotypes de peupliers, des mesures sur les échanges gazeux et le statut hydrique ont été utilisées pour quantifier la perte d'eau par transpiration au niveau de la feuille. La perte d'eau par transpiration au niveau de l'arbre a été quantifiée en utilisant des mesures continues de l'écoulement de la sève. La perte d'eau par transpiration au niveau de l'écosystème a été obtenue en mesurant de façon continue la covariance des turbulences. Une plus grande efficacité hydrique Toutes les mesures ont été effectuées sur quatre génotypes de peupliers spécialement sélectionnés pour couvrir un large patrimoine génétique et ont été réalisées dans le périmètre des mesures de flux. Les génotypes de peupliers Bakan et Koster se sont avérés être les mieux adaptés aux plantations TCR s'inscrivant dans des systèmes à faible apport hydrique avec peu, voire aucune, irrigation, comme c'est le cas dans les climats méditerranéens tempérés ou continentaux/océaniques chauds. Dans les régions comme la Flandre, où la disponibilité de l'eau ne pose pas problème, le génotype Grimminge peut aider à drainer les sols inondés en raison de son taux de transpiration élevé. Ceci suggère également que les génotypes étudiés pourraient mieux tolérer les modifications environnementales liées au changement climatique, telles que sécheresses ou inondations. D'après le Dr Alejandra Navarro, chercheuse du projet PHYSIO-POP, un des futurs critères de sélection des génotypes de peuplier TCR devrait être son utilisation efficace de l'eau. «Cela signifie une production élevée de biomasse par unité de perte d'eau ou, en conditions de stress hydrique, une perte limitée de biomasse produite combinée à une perte d'eau minimale par transpiration.» Le contrôle physiologique de la transpiration pourrait limiter les effets croissants du changement climatique sur ces cultures TCR. «Le projet a montré qu'une plantation de peupliers TCR consommait moins d'eau que les prairies de référence et autres cultures de plein champ. Par conséquent, ce type de culture est envisageable pour fabriquer de la biomasse destinée à la production d'énergie, tout en maintenant une consommation d'eau raisonnable», indique le Dr Navarro. Un génotype adapté aux conditions environnementales L'identification de peupliers hybrides présentant des caractéristiques différentes au niveau de la physiologie, de l'utilisation efficace de l'eau et de la transpiration feront progresser les recherches futures. Cela aidera également à cultiver des peupliers TCR sur des terrains où la disponibilité de l'eau varie selon les saisons, avec des périodes de pénurie et d'excès. Nous avons déterminé que les génotypes Bakan et Koster consomment peu d'eau et présentent de faibles taux de transpiration; ils pourraient par conséquent être les mieux adaptés aux plantations TCR dans des systèmes à faible apport en eau, avec peu, voire aucune, irrigation. Par contre, dans les régions telles que les terres marginales fréquemment inondées, où la disponibilité de l'eau n'est pas un problème, le génotype Grimminge pourrait permettre d'obtenir un drainage efficace des sols inondés en raison de son comportement d'utilisation de l'eau (taux de transpiration élevés). Les résultats du projet PHYSIO-POP bénéficieront aux agriculteurs et aux entreprises du secteur de la bioénergie. «Ils obtiendront une indication de la consommation d'eau des différents génotypes de peuplier, ainsi que de toute une plantation», souligne le Dr Navarro. Pour diffuser les résultats et technologies du projet et de transférer ses connaissances aux non-spécialistes, PHYSIO-POP a organisé des visites guidées des plantations. Il a également produit une courte vidéo sur les capteurs utilisés dans le cadre des expériences de terrain.
Mots‑clés
PHYSIO-POP, peuplier, bioénergie, O3, plantations TCR, changement climatique, perte d'eau par transpiration