Le Switchgrass - Chambres d'agriculture - Picardie

Le Switchgrass
Culture pérenne
1.1 Généralités
Le switchgrass ou panic érigé (Panicum virgatum L., famille des Poaceae) est une graminée originaire
dAmérique du Nord, où elle est cultivée pour la production de fourrage et pour la lutte contre lérosion.
Sa forte productivité en biomasse et sa rusticité ont conduit à son implantation et son étude aux Etats-Unis
dAmérique et plus récemment en Europe dans le cadre des recherches sur les bioénergies.
Il existe plusieurs variétés, les plus testées en France sont Kanlow et Cave-in-Rock.
Atouts principaux
+ potentiel de productivité important soumis
à une variabilité plus faible que dautres
cultures telles que le miscanthus
+ bonne tolérance à une très large gamme de
sols et de climats
+ culture pérenne (10 à 20 ans) sans baisse
de productivité au cours du temps (à
vérifier selon mode de récolte)
+ faibles besoins de fertilisation
+ peu de protection phytosanitaire
+ pas de matériel spécifique pour le semis
Valorisation :
Combustion Méthanisation
Récolte « en sec »
en sortie dhiver
1. Présentation de la culture
Version : juin 2009
Valorisation(s) envisagée(s) la(les) plus
probable(s)
Valorisation difficile
ATOUTS ET FACTEURS LIMITANTS
Contraintes principales
Biocarburant de
2 nde génération
Récolte « en vert »
À lautomne
Sources : [1] [2]
- implantation délicate avec fréquentes difficultés de
germination et de levée
- forte sensibilité aux adventices en première année
- entrée en production réelle la deuxième année
suivant limplantation
- culture encore peu documentée (besoins en eau et
azote, débouchés, conditions de linsertion dans les
rotations agricoles et de destruction en fin de cycle )
-nécessité dune bonne portance de la parcelle en
hiver pour la mécanisation de la récolte
- densité faible du produit à la récolte
1/8 1/8

1.2 Description de la culture et de son cycle
Le switchgrass est une plante pérenne issue dune
graine qui développe ensuite un rhizome non invasif.
Elle dispose dun métabolisme photosynthétique de
type C4 contribuant à sa forte productivité.
Épiaison du switchgrass
Légende :
a - semis du switchgrass
b - switchgrass 1,5 mois après le semis
c - switchgrass en 1ère année en septembre (Aisne)
d - switchgrass à épiaison en octobre (Champagne-
Ardenne)
e - switchgrass en sortie d'hiver avant récolte
(Champagne-Ardenne)
f - redémarrage du switchgrass en avril
g - switchgrass au printemps
Graine de switchgrass
Le switchgrass
Les différentes variétés sont fertiles et se reproduisent par graines.
Cependant, on ne connaît pas de cas de dissémination naturelle de la
plante par graines en Europe.
La plante pousse davril à septembre et peut atteindre 2 à 3 m de hauteur en
fin de cycle (à partir de la deuxième année). Au cours de l'hiver, une partie
des feuilles tombe au sol et une partie des éléments nutritifs des parties
aériennes migre vers les rhizomes.
La récolte est réalisée annuellement, en fin dhiver pour obtenir un produit
sec (70-85% MS). Une récolte en automne pourrait senvisager pour obtenir
un produit vert et un maximum de matière mais ce mode de récolte est assez
peu documenté.
Une fois implantée, la culture semble pouvoir être exploitée durant 10 à 20 ans selon les premiers travaux
conduits. En fin de culture, la destruction des plantes pour remobiliser la parcelle est encore peu documentée.
Cycle du switchgrass
a b c d
Version : juin 2009
g
10 à 20 ans
2/8
f
Sources : [1] [2] [3] [4]
e
Récolte

2. Adaptation au milieu
Le switchgrass montre une préférence pour les sols profonds et bien alimentés, mais semble relativement
tolérant à une variété de sols et de climats, notamment les sols peu fertiles et acides. Il apparaît également plus
tolérant aux terres séchantes que le miscanthus. En revanche, les parcelles crayeuses ont tendance à
pénaliser le développement de la culture.
Le switchgrass serait éventuellement « problématique » sur terres drainées en raison de son enracinement très
profond (supérieur à 2 m et pouvant atteindre 3 m).
Système racinaire du switchgrass la première année (Eure)
On distingue deux types de variétés présentant des propensions à sadapter à des pédoclimats variés :
- Les types « Lowland « (par exemple Cave-in-rock) sont des variétés adaptées aux sols humides, de grande taille
et épais. Elles se développent plus rapidement que les Uplands.
- Les types « Uplands » (par exemple Kanlow) préfèrent des sols secs, sont plus petits et fins.
Le switchgrass a un zéro de végétation compris entre 8 et 12°C. Selon les variétés, il peut être sensible aux
fortes gelées en hiver et au printemps.
Version : juin 2009
Absence de repousse au printemps suite au gel,
générant des perte de pieds dans la parcelle (Marne)
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Le switchgrass

3. Eléments de conduite de la culture
Limplantation du switchgrass est une étape clé pour la réussite de la culture :
elle semble conditionner fortement le délai dentrée en production.
3.1 Préparation du sol
Limplantation du switchgrass est délicate et représente donc une étape clé pour la réussite de la culture.
La plantation doit seffectuer sur un sol propre pour limiter la concurrence précoce des adventices et plusieurs
faux semis préalables peuvent être nécessaires.
On utilisera une préparation du sol comparable au semis de prairie, avec une préparation du sol fine et
superficielle pour une implantation peu profonde, entre 0.5 et 1 cm, pour garantir un bon pourcentage de levée.
3.2 Semis
Semis du switchgrass
Faible PMG du switchgrass
Sources : [1] [2] [3]
Le matériel végétal utilisé est une graine de petite taille (PMG = 0,9 à 1,9 g
selon les variétés). La densité de semis peut varier de 5 à 12 kg/ha selon les
variétés (PMG, dormance, viabilité) et les conditions de semis. Elle ne doit pas
être trop forte pour limiter les risques de verse. La graine peut être implantée à
laide dun semoir à céréales classique. Ce point très important fait
actuellement lobjet détudes.
Le taux de reprise est de 70% en moyenne en conditions favorables. Il peut être très variable en raison du taux
de dormance parfois élevé.
Les terres motteuses ou caillouteuses peuvent poser problème à limplantation en raison de la petite taille de la
graine qui demande une terre fine, ainsi que les sols battants ou argilo-calcaires.
En condition très sèche, une irrigation peut permettre de favoriser une levée rapide.
La réussite de limplantation est nécessaire pour concurrencer les adventices. Le temps de levée est assez
long (au moins trois semaines).
Sources : [1] [2] [3]
Version : juin 2009
Le semis seffectue de manière générale au mois de mai. Le taux de levée et la
vitesse de levée du switchgrass sont pénalisés par des températures de moins
de 10 à 12°C, et par des conditions de sol sec (moins de 15% dhumidité
massique pour la variété kanlow en sol limoneux). Le choix de la date de semis
doit donc être raisonné en fonction du lieu en tenant compte de ces deux
contraintes.
A titre indicatif, le semis peut avoir lieu légèrement plus tard que celui du maïs.
A droite, partie de
parcelle
plus dense sujette à la
verse (Aisne)
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Le switchgrass
Switchgrass
versé en février (Eure)

3.3 Désherbage
Faible couverture du sol par le switchgrass les premières
années, doù une forte pression des adventices
En cas de levée lente ou hétérogène, la concurrence des
adventices en première année peut être forte. Un ou plusieurs
désherbages sont parfois nécessaires. Plusieurs désherbants
chimiques ont été testés sans dégâts apparents sur le switchgrass
mais beaucoup ont occasionné des phytotoxicités. Les produits
phytosanitaires actuellement utilisables sont ceux autorisés pour
le maïs.
Depuis l'arrêté du 12 juin 2009 relatif aux modalités d'extensionextrapolation
des autorisations de mise sur le marché de produits
phytopharmaceutiques à certaines cultures présentant un caractère
mineur, les produits phyosanitaires réglementairement
autorisés sont ceux admis pour le maïs. Toutefois, ceux-ci ne
sont pas tous sélectifs.
Sources : [1] [4] [6]
3.4 Fertilisation
Aucune fertilisation azotée nest nécessaire lannée du semis, car les besoins de la culture sont faibles, et elle
favoriserait plutôt le développement des adventices. Sources : [4] [5]
Pour les années suivantes, les besoins en azote sont mal connus. Ils semblent faibles mais légèrement plus élevés
que pour le miscanthus. Aucune recommandation précise ne peut être faite pour le moment.
La fertilisation en phosphore et potassium est très peu référencée.
Sources : [1]
3.5 Maladies et ravageurs
Le switchgrass semble peu sensible aux maladies et ravageurs.
3.6 Récolte
Le mode de récolte préférentiel est la récolte en sec en fin dhiver notamment pour un débouché en
combustion. Le matériel utilisé est, soit une faucheuse et une botteleuse pour obtenir un produit dense, soit une
ensileuse. Il existe un risque de verse en cas de densité trop élevée et de disponibilités en azote forte.
La faisabilité dune récolte hivernale, en fonction des climats et des types de sol reste à confirmer. Il faut de
préférence intervenir sur sol gelé ou ressuyé.
Fauchage du switchgrass Pressage du switchgrass Ensilage du switchgrass
Une récolte en vert à lautomne (ensilage) est également possible. Cette méthode de récolte automnale est peu
étudiée. Labsence de retour des feuilles au sol et des nutriments au rhizome pose les questions de limpact dune
récolte en vert à lautomne sur la fertilisation et sur la pérennité de la culture.
Sources : [1]
Version : juin 2009
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Le Switchgrass
La pratique du faux-semis et dun semis relativement tardif permettent de favoriser la pousse du switchgrass et de
le rendre compétitif vis-à-vis des adventices.

4. Productivité, potentiel et qualité
4.1 Productivité en fonction des conditions pédo-climatiques
Après implantation, la productivité de la culture augmente au cours des premières années puis se stabilise.
Le maximum de productivité est atteint à partir de 2 à 4 ans.
Sources : [4] [5]
Cas dune récolte en fin dhiver
Switchgrass ensilé en sortie dhiver
Cas dune récolte en fin dautomne
La productivité est maximale (de 15 à 25 t MS / ha
avec un taux de MS de lordre de 40 à 60 %).
Toutefois, labsence de retour des feuilles au sol et
des réserves au rhizome, pose les questions de
limpact sur la fertilisation et sur la pérennité de la
culture.
Productivité du switchgrass
La situation favorable pour une productivité
maximale est définie assez largement comme
une parcelle en sol relativement profond, avec
une bonne alimentation en eau.
Potentiel de rendement (récolte en
sec en fin dhiver)
Potentiel de rendement (au maximum
de production à lautomne)
Potentiel de rendement en conditions
défavorables (récolte en sec en fin
dhiver)
Potentiel de rendement en conditions
défavorables (au maximum de
production à lautomne)
Version : juin 2009
La productivité attendue est de lordre de 10 à 20 t MS /
ha, avec un taux de MS de 70 à 85 %.
Lobjectif est lobtention dun matériel utilisable directement
sans séchage (taux de MS de 80 à 85 %).
Quelques chutes de feuilles diminuent légèrement le
rendement par rapport à la biomasse disponible à
lautomne (de l'ordre de 20 %), mais la longévité de la
culture ainsi que sa résistance au froid en seraient
améliorées.
Taux de MS (%) Rendement
1 ère année
70 % (55 à 65
% en première
année)
6/8
Rendement
2nde année
et suivantes
1 à 3 t MS 10 à 20 t MS / ha
35 à 50 % 1 à 4 t MS 15 à 25 t MS / ha
70 % (55 à 65
% en première
année)
La situation limite est essentiellement définie par des
conditions dalimentation hydrique très déficiente.
Elle est comprise entre la situation favorable et les limites
dexclusion qui sont : sols crayeux avec pH supérieur à
8.5. La culture est également limitée par la portance de la
parcelle en hiver (mécanisation de la récolte).
1 t 7 à 12 t MS / ha
Le Switchgrass
La récolte automnale nécessite donc une valorisation
rapide ou un stockage en ensilage, le séchage du
matérielproduit en cas de taux de MS inférieur à 80 %
nétant pas économiquement envisageable.
35 à 50 % 1 t 10 à 20 t MS / ha
Sources : [1] [2] [3]

4.2 Qualité, productivité énergétique et données physico-chimiques
Unité
Switchgrass
plante
entière
récolté "sec"
Unité
Switchgrass
plante
entière
récolté "sec"
Données physiques Données énergétiques Analyse élémentaire
Humidité Masse
volumique
%
30
kg/m3
Analyse chimique
Lignine
%
20 à 25
PCI anhydre PCS
MJ.kg-1 MJ.kg-1
- 18,5 -
Cellulose
%
30 à 40
Hémicellulose
%
30 à 35
Volatiles
%
7 à 10
Carbone
( C )
%
41,45
Cendres
Hydrogène
( H )
%
5,02
% de Cendres
%
1,5 à 4,8
Oxygène
( O )
%
49,63
T° fusion
°C
Azote
( N )
%
0,65
Soufre
(S)
%
0.07
Chlore
(Cl)
0.03
Sources : [1] [4] [5]
Les références sur la qualité du switchgrass sont encore rares. Les recherches sur ces aspects énergétiques sont en
cours, notamment au sein du programme REGIX et du RMT Biomasse. Une récolte en sortie d'hiver permet dobtenir
une teneur en eau et en cendres réduite par rapport à une récolte à lautomne.
4.3 Eléments économiques
En l'absence de débouchés pour l'instant, il n'existe pas de prix de marché.
Le coût des semences importées est de 35 / kg.
Les facteurs de variation à prendre en compte seront lévolution du prix de vente du switchgrass, ainsi que dans une
moindre mesure lévolution du prix dachat des semences valable au moment de limplantation.
Source : [2]
4.4 Impacts environnementaux
Les impacts environnementaux des cultures énergétiques, notamment les cultures pérennes telles que le
switchgrass, sont encore mal connus. Des études sont en cours afin de déterminer les indicateurs pertinents pour
évaluer ces impacts environnementaux.
Version : juin 2009
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Le Switchgrass
-
%

Bibliographie
[1] Rapports de résultats d'essais du réseau REGIX (2006 2007) A paraître.
[2] Fiche culture Switchgrass, programme LIDEA, 2007
[3] Best practice guidelines for applicants to DEFRA'S Energy Crops Scheme, ; DEFRA, mars 2001
[4] Switchgrass as an alternative energy crop , Elbersen et al ,2004, et publications sur le site internet
switchgrass.nl
[5] The development and current status of perennial rhizomatous grasses as energy crops in the US and Europe.
Lewandowski et al. 2003; Biomass and Bioenergy 25 335 361
The biology and agronomy of switchgrass for biofuels. Parrish et Fike, 2005. Critical reviews in Plant Science, 24
(5/6) pp 423-459.
[6] Arrêté du 12 juin 2009 relatif aux modalités dextension-extrapolation des autorisations de mise sur le marché
de produits phytopharmaceutiques à certaines cultures présentant un caractère mineur, publié au Journal Officiel
le 25/06/09
Autres références :
The effects of energy grass plantations on biodiversity, T. Semere & F. Slater, Cardiff University, 2005
Bioenergy chains from perennial crops in South Europe, Final Report of the Bio Energy Chains European
Program, 2006
Elbersen H.W. et al.2002, Switchgrass variety choice in Europe in Final Report FAIR 5-CT97-3701 Switchgrass.
Developing Switchgrass into a Biomass Fuel Crop for the Midwestern USA, K.P. Vogel and R.A. Masters,
Agricultural Research Service, U.S. Dept. of Agriculture
MARTINEZ-REYNA. J.M et al, 2001. Crop science: cell biology & molecular genetics: Meiotic Stability,
Chloroplast DNA Polymorphisms, and Morphological Traits of Upland x Lowland Switchgrass Reciprocal Hybrids
Contacts au sein du RMT Biomasse
Switchgrass :
Alain Besnard ARVALIS Institut du Végétal 02 40 98 64 66
Sylvain Marsac ARVALIS Institut du Végétal 05 62 71 79 39
Christophe Bersonnet Chambre dAgriculture dIndre et Loire 03 22 33 69 33
Stéphane Cadoux INRA 03 22 85 75 15
Coordination du RMT Biomasse pour toute information complémentaire :
Emeline Défossez Chambre Régionale dAgriculture de Picardie 03 22 33 69 33
Les partenaires du RMT Biomasse
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POITOU -
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© Bandeau photo : luzerne = Corinne Lescaudron/CRAP ; fétuque = Benoît Denisart (BD)/CRACA ; sorgho = Philip Wortham (PW)/CDA 51 ; miscanthus = PW/CDA 51 ; switchgrass =
BD/CRACA. Page 1 : Aurélien Deceuninck (AD)/CDA 80. Page2 : Johann Barthélémi (JB)/CDA 27 ; a-c-e-f-g = Denis Capronnier (DC)/CDA 60 ; b = AD/CDA 80 ; d = PW/CDA 51. Page 3 :
JB/CDA 27. Page 4 : 1 et 2 = DC CDA 60 ; 3 = PW/CDA 51 ; 4 et 5 = BD/CRACA. Page 5 : 1 et 3 = PW/CDA 51 ; 2 = BD/CRACA. Page 6 :BD/CRACA ; DC/CDA 60 ; Emeline Défossez/CRAP.