• Energy Research

La pratique d'une deuxième culture dans l’année, soit à la suite d’une récolte en début d’été (culture dérobée), soit par semis dans la culture primaire (culture en relais), permet une production supplémentaire, qu’elle soit destinée à l’alimentation animale ou humaine ou à vocation énergétique. Cette pratique de double culture peut générer un revenu supplémentaire tout en fournissant des services de soutien et de régulation. En tant que telle, elle peut être considérée comme une forme d'agriculture écologiquement intensive, mais aussi comme une opportunité offerte par le changement climatique. Le processus de prise de décision aboutissant à la double culture repose sur de nombreux facteurs liés aux conditions pédoclimatiques, mais aussi à l’espérance de gain et à la perception du risque. Le projet CASDAR "3C2A : Trois cultures en deux ans" (2019-2023) qui a regroupé 15 partenaires (agriculteurs, conseillers de chambres d’agriculture, ingénieurs d’instituts techniques, chercheurs) s'est efforcé de créer des références utiles pour la double culture dans le Sud-Ouest de la France, englobant les régions Nouvelle-Aquitaine et Occitanie. Cet article vise à illustrer l'intérêt potentiel du soja et du tournesol en tant que doubles cultures dans le Sud-Ouest de la France par une analyse qualitative des perceptions des agriculteurs sur les risques et les opportunités de cette pratique, complétée par une évaluation sur 4 ans des performances agronomiques et économiques de la double culture chez les agriculteurs (130 parcelles) ainsi qu’en station expérimentale où des gammes variétales ont été comparées pendant 3 ans. Avec l’appui de la simulation agronomique (SPA1 , STICS2 ), il a été possible d’évaluer la robustesse des conclusions (faisabilité, productivité) sur des séquences climatiques plus longues, pour des pédoclimats et des conduites culturales non expérimentées, et pour des scénarios de changement climatique, mais aussi d’apprécier les impacts environnementaux (besoins en eau, drainage, lixiviation du nitrate) des cultures dérobées dans le Sud-Ouest. Growing a second crop in a year, either following an early summer harvest (catch crop) or by sowing into the previous autumn-sown crop (relay crop), enables additional production, whether for feed, food or energy purposes. This practice of double cropping can generate additional income while providing support and regulation services. As such, it can be seen as an ecologically intensive form of agriculture, but also as an opportunity offered by climate change. The decision-making process leading to double cropping is based on a number of factors linked to soil and climatic conditions, but also to the expectation of gain and the perception of risk. The CASDAR project "3C2A: Three crops in two years" (2019-2023), which gathered 15 partners (farmers, advisors from chambers of agriculture, engineers from technical institutes, researchers), was set up to create useful references for double cropping in south-western France, encompassing the regions of Nouvelle-Aquitaine and Occitanie. The aim of this article is to illustrate the potential interest of soybean and sunflower as second crops in south-western France by means of a qualitative analysis of farmers' perceptions of the risks and opportunities of this practice, enriched by a 4- year on-farm assessment of the agronomic and economic performances of double cropping (130 fields) and at the experimental station, where a range of varieties were compared over a 3-year period. With the support of agronomic simulation (SPA1 , STICS2 ), it was possible to assess the robustness of the conclusions (feasibility, productivity) over longer climatic sequences, for unexperimented soils, climates and cropping practices, and for climate change scenarios. It was also possible to assess the environmental impacts (water requirements, drainage, nitrate leaching) of catch crops in the South-West.

La pratique d'une deuxième culture dans l’année, soit à la suite d’une récolte en début d’été (culture dérobée), soit par semis dans la culture primaire (culture en relais), permet une production supplémentaire, qu’elle soit destinée à l’alimentation animale ou humaine ou à vocation énergétique. Cette pratique de double culture peut générer un revenu supplémentaire tout en fournissant des services de soutien et de régulation. En tant que telle, elle peut être considérée comme une forme d'agriculture écologiquement intensive, mais aussi comme une opportunité offerte par le changement climatique. Le processus de prise de décision aboutissant à la double culture repose sur de nombreux facteurs liés aux conditions pédoclimatiques, mais aussi à l’espérance de gain et à la perception du risque. Le projet CASDAR "3C2A : Trois cultures en deux ans" (2019-2023) qui a regroupé 15 partenaires (agriculteurs, conseillers de chambres d’agriculture, ingénieurs d’instituts techniques, chercheurs) s'est efforcé de créer des références utiles pour la double culture dans le Sud-Ouest de la France, englobant les régions Nouvelle-Aquitaine et Occitanie. Cet article vise à illustrer l'intérêt potentiel du soja et du tournesol en tant que doubles cultures dans le Sud-Ouest de la France par une analyse qualitative des perceptions des agriculteurs sur les risques et les opportunités de cette pratique, complétée par une évaluation sur 4 ans des performances agronomiques et économiques de la double culture chez les agriculteurs (130 parcelles) ainsi qu’en station expérimentale où des gammes variétales ont été comparées pendant 3 ans. Avec l’appui de la simulation agronomique (SPA1 , STICS2 ), il a été possible d’évaluer la robustesse des conclusions (faisabilité, productivité) sur des séquences climatiques plus longues, pour des pédoclimats et des conduites culturales non expérimentées, et pour des scénarios de changement climatique, mais aussi d’apprécier les impacts environnementaux (besoins en eau, drainage, lixiviation du nitrate) des cultures dérobées dans le Sud-Ouest. Growing a second crop in a year, either following an early summer harvest (catch crop) or by sowing into the previous autumn-sown crop (relay crop), enables additional production, whether for feed, food or energy purposes. This practice of double cropping can generate additional income while providing support and regulation services. As such, it can be seen as an ecologically intensive form of agriculture, but also as an opportunity offered by climate change. The decision-making process leading to double cropping is based on a number of factors linked to soil and climatic conditions, but also to the expectation of gain and the perception of risk. The CASDAR project "3C2A: Three crops in two years" (2019-2023), which gathered 15 partners (farmers, advisors from chambers of agriculture, engineers from technical institutes, researchers), was set up to create useful references for double cropping in south-western France, encompassing the regions of Nouvelle-Aquitaine and Occitanie. The aim of this article is to illustrate the potential interest of soybean and sunflower as second crops in south-western France by means of a qualitative analysis of farmers' perceptions of the risks and opportunities of this practice, enriched by a 4- year on-farm assessment of the agronomic and economic performances of double cropping (130 fields) and at the experimental station, where a range of varieties were compared over a 3-year period. With the support of agronomic simulation (SPA1 , STICS2 ), it was possible to assess the robustness of the conclusions (feasibility, productivity) over longer climatic sequences, for unexperimented soils, climates and cropping practices, and for climate change scenarios. It was also possible to assess the environmental impacts (water requirements, drainage, nitrate leaching) of catch crops in the South-West.

AbstractEnergy cover crops for biogas production through anaerobic digestion (AD) are inserted between two primary crops. They replace either bare soil or nonharvested cover crops, and their management is usually intensified to produce more biomass. They allow the production of renewable energy as well as digestate, used as an organic fertilizer, without directly competing with food production. Because of the increased biomass production and export and of the return of a digested biomass to the soil, the impact of energy cover crops on soil organic carbon (SOC) is questioned. The objective of this paper was to study the difference in SOC stocks induced by the introduction of energy cover crops for AD coupled with the application of the resulting amount of digestate. We used the AD model Sys‐Metha combined with the soil C model AMG to simulate SOC stocks for 13 case studies in France, with scenarios comparing different intercrop management practices, with or without cover crops, harvested or not. Our results indicated that the higher biomass production of energy cover crops (from 6.7 to 11.1 t DM ha−1) in comparison with nonharvested cover crops (2 t DM ha−1) or bare soil led to higher humified C input (belowground input and digestate), despite the high C fraction exported in AD. This resulted in an increase in SOC stocks in comparison with nonharvested cover crops or bare soil (from 0.01 to 0.12 t C ha−1 year−1 over 30 years). The uncertainties in the model parameters did not modify these results. However, in the case of equal biomass production between energy cover crops and nonharvested cover crops, SOC stocks would be lower with energy cover crops.

AbstractEnergy cover crops for biogas production through anaerobic digestion (AD) are inserted between two primary crops. They replace either bare soil or nonharvested cover crops, and their management is usually intensified to produce more biomass. They allow the production of renewable energy as well as digestate, used as an organic fertilizer, without directly competing with food production. Because of the increased biomass production and export and of the return of a digested biomass to the soil, the impact of energy cover crops on soil organic carbon (SOC) is questioned. The objective of this paper was to study the difference in SOC stocks induced by the introduction of energy cover crops for AD coupled with the application of the resulting amount of digestate. We used the AD model Sys‐Metha combined with the soil C model AMG to simulate SOC stocks for 13 case studies in France, with scenarios comparing different intercrop management practices, with or without cover crops, harvested or not. Our results indicated that the higher biomass production of energy cover crops (from 6.7 to 11.1 t DM ha−1) in comparison with nonharvested cover crops (2 t DM ha−1) or bare soil led to higher humified C input (belowground input and digestate), despite the high C fraction exported in AD. This resulted in an increase in SOC stocks in comparison with nonharvested cover crops or bare soil (from 0.01 to 0.12 t C ha−1 year−1 over 30 years). The uncertainties in the model parameters did not modify these results. However, in the case of equal biomass production between energy cover crops and nonharvested cover crops, SOC stocks would be lower with energy cover crops.

Suite aux accords de Paris en 2015, l'Union européenne (UE) s'est fixé un objectif de neutralité carbone d'ici à 2050, tout comme la France. En plus de réduire les émissions de GES, le secteur agricole français peut contribuer à la neutralité carbone en tant que puits de carbone, par le stockage de carbone dans le sol et la biomasse. L'objectif de cette étude est de quantifier le potentiel de stockage additionnel et le coût d'un ensemble de huit pratiques stockantes. Les impacts de ces pratiques agricoles sur le stockage du carbone organique du sol et les rendements des cultures sont évalués à une échelle spatiale très fine, à l'aide de modèles de cultures et de prairies. L'assiette, le bilan GES net et le coût de mise en œuvre associés à chaque pratique sont également évalués et agrégés au niveau régional. Le modèle économique BANCO utilise ces informations pour générer la courbe de coût marginal d'abattement pour la France, et identifier la combinaison de pratiques stockantes qui minimise le coût total pour atteindre un objectif national donné d'atténuation des émissions de GES nettes. Nous montrons qu'une quantité non négligeable de carbone, de 36,2 à 52,9 MtCO2e an-1, peut être stockée dans le sol et la biomasse pour des prix du carbone raisonnables de 55 et 250 € tCO2e-1, respectivement (correspondant à la "valeur de l'action pour le climat" actuelle et 2030, fixée par le gouvernement français), et cela principalement par le développement de l'agroforesterie et des haies, la généralisation des cultures intermédiaires, l'introduction ou l'extension des prairies temporaires dans les séquences de culture. Ce résultat remet en cause l'objectif 3 à 5 fois inférieur retenu pour le puits de carbone agricole (10 MtCO2e.an-1) par la stratégie nationale bas carbone. Globalement, ce stockage additionnel de carbone permettrait de réduire les émissions totales de GES de la France de 9,2 à 13,8 %, respectivement (année de référence 2019). Following the Paris agreement in 2015, the European Union (EU) set a carbon neutrality objective by 2050, and so did France. The French agricultural sector can contribute as a carbon sink through carbon storage in biomass and soil, in addition to reducing GHG emissions. The objective of this study is to quantitatively assess the additional storage potential and cost of a set of eight carbon-storing practices. The impacts of these agricultural practices on soil organic carbon storage and crop production are assessed at a very fine spatial scale, using crop and grassland models. The associated area base, GHG budget, and implementation costs are assessed and aggregated at the region level. The economic model BANCO uses this information to derive the marginal abatement cost curve for France and identify the combination of carbon storing practices that minimizes the total cost of achieving a given national net GHG mitigation target. We find that a substantial amount of carbon, 36.2 to 52.9 MtCO2e yr-1, can be stored in soil and biomass for reasonable carbon prices of 55 and 250 € tCO2e-1, respectively (corresponding to current and 2030 French carbon value for climate action), mainly by developing agroforestry and hedges, generalising cover crops, and introducing or extending temporary grasslands in crop sequences. This finding questions the 3-5 times lower target of 10 MtCO2e.yr-1 retained for the agricultural carbon sink by the French climate neutrality strategy. Overall, this would decrease total French GHG emissions by 9.2 to 13.8%, respectively (reference year 2019).

Suite aux accords de Paris en 2015, l'Union européenne (UE) s'est fixé un objectif de neutralité carbone d'ici à 2050, tout comme la France. En plus de réduire les émissions de GES, le secteur agricole français peut contribuer à la neutralité carbone en tant que puits de carbone, par le stockage de carbone dans le sol et la biomasse. L'objectif de cette étude est de quantifier le potentiel de stockage additionnel et le coût d'un ensemble de huit pratiques stockantes. Les impacts de ces pratiques agricoles sur le stockage du carbone organique du sol et les rendements des cultures sont évalués à une échelle spatiale très fine, à l'aide de modèles de cultures et de prairies. L'assiette, le bilan GES net et le coût de mise en œuvre associés à chaque pratique sont également évalués et agrégés au niveau régional. Le modèle économique BANCO utilise ces informations pour générer la courbe de coût marginal d'abattement pour la France, et identifier la combinaison de pratiques stockantes qui minimise le coût total pour atteindre un objectif national donné d'atténuation des émissions de GES nettes. Nous montrons qu'une quantité non négligeable de carbone, de 36,2 à 52,9 MtCO2e an-1, peut être stockée dans le sol et la biomasse pour des prix du carbone raisonnables de 55 et 250 € tCO2e-1, respectivement (correspondant à la "valeur de l'action pour le climat" actuelle et 2030, fixée par le gouvernement français), et cela principalement par le développement de l'agroforesterie et des haies, la généralisation des cultures intermédiaires, l'introduction ou l'extension des prairies temporaires dans les séquences de culture. Ce résultat remet en cause l'objectif 3 à 5 fois inférieur retenu pour le puits de carbone agricole (10 MtCO2e.an-1) par la stratégie nationale bas carbone. Globalement, ce stockage additionnel de carbone permettrait de réduire les émissions totales de GES de la France de 9,2 à 13,8 %, respectivement (année de référence 2019). Following the Paris agreement in 2015, the European Union (EU) set a carbon neutrality objective by 2050, and so did France. The French agricultural sector can contribute as a carbon sink through carbon storage in biomass and soil, in addition to reducing GHG emissions. The objective of this study is to quantitatively assess the additional storage potential and cost of a set of eight carbon-storing practices. The impacts of these agricultural practices on soil organic carbon storage and crop production are assessed at a very fine spatial scale, using crop and grassland models. The associated area base, GHG budget, and implementation costs are assessed and aggregated at the region level. The economic model BANCO uses this information to derive the marginal abatement cost curve for France and identify the combination of carbon storing practices that minimizes the total cost of achieving a given national net GHG mitigation target. We find that a substantial amount of carbon, 36.2 to 52.9 MtCO2e yr-1, can be stored in soil and biomass for reasonable carbon prices of 55 and 250 € tCO2e-1, respectively (corresponding to current and 2030 French carbon value for climate action), mainly by developing agroforestry and hedges, generalising cover crops, and introducing or extending temporary grasslands in crop sequences. This finding questions the 3-5 times lower target of 10 MtCO2e.yr-1 retained for the agricultural carbon sink by the French climate neutrality strategy. Overall, this would decrease total French GHG emissions by 9.2 to 13.8%, respectively (reference year 2019).

Cover crops could be considered either as multi-services crops (MSCC) (Justes at al, 2017) that are included in rotation for different agronomical purposes (N leaching limitations, storage of Carbon …)or as raw materials used to produce biogas in fermenter by an anaerobic digestion process (AD)). In this latter case, we considered them as energy cover crop (ECC). Some European countries areexploring the idea of replacing dedicated crops with ECC for biogas production, accompanied with specific regulation measures in order to avoid competition with food crops for land use and tosustain crop services such as limitation of N leaching. In France, some studies (ADEME 2018B, 2021) gave an estimation of 18 and 23 Mt covering 11 to 30% of our gas needs by 2050 but based on simpleassumptions and coarse calculations. We present here the methodology and the results of the chapter 5 of C. Launay‘s phD (Launay 2023) about the estimation of the potential production of ECCat France scale and the impacts on food production and on environment. One of the originality of this work has consisted in the design of a modelling chain combining different models in order to represent the different processes from field to energy production. Then, we applied it at France scale.