Wood composition of Eucalyptus and Poplar from pure and mixed plantations.

Responsable scientifique : Nicolas Brosse (LERMAB)

Partenaires Labex : EEF, LERFOB

Collaboration :

Dominique GERANT (EEF), Maître de Conférences HDR, UMR 1137 Ecologie et Ecophysiologie Forestières– Equipe « Fonctionnement intégré de l’arbre et de l’écosystème (ARBECO) »

Daniel EPRON (EEF) – Professeur, UMR 1137 Ecologie et Ecophysiologie Forestières (EEF) – Equipe « Fonctionnement intégré de l’arbre et de l’écosystème (ARBECO) » – en délégation au CIRAD, UMR 111, Ecologie Fonctionnelle et Biogéochimie des Sols & Agrosystèmes, Montpellier et au Centre de Recherche sur la Durabilité et la Productivité des Plantations Industrielles, Pointe Noire, Congo

Nicolas MARRON (EEF), – Chargé de Recherche – UMR 1137 Ecologie et Ecophysiologie Forestières (EEF) – Equipe « Fonctionnement intégré de l’arbre et de l’écosystème (ARBECO) »

Lydie Stella KOUTIKA – chercheure, CRDPI (Centre de Recherche sur la Durabilité et la Productivité des Plantations Industrielles), Pointe Noire, Congo

Julien RUELLE (LERFOB) – Ingénieur de Recherche, LERFOB, Plateforme Xylosciences.

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Contexte— L’impact environnemental des forêts plantées constitue une préoccupation majeure. Afin de minimiser l’appauvrissement du sol en nutriments au sein des plantations, l’introduction d’espèces fixatrices d’azote pourrait procurer un apport azoté permettant une intensification de production tout en limitant les problèmes environnementaux.

Objectifs — L’objectif de WOOD-EP-N₂ est double : (1) développer des méthodes analytiques rapides et efficaces disponibles dans la plate-forme Xylosciences pour l’analyse chimique, physique et structurelle d’échantillons de bois ; (2) évaluer l’effet des plantations mixtes et la disponibilité en azote sur la qualité du bois produit par l’espèce non fixatrice. WOOD-EP-N₂ est un projet collaboratif transdisciplinaire.

Démarche —  Cette étude a été menée sur un échantillonnage mené sur deux années (2013 et 2014 ) et sur peuplier et eucalyptus (non fixateurs) âgés, respectivement, de 3 et 7 ans en 2013 et issus de 2 plantations expérimentales de milieu tempéré (peuplier/robinier – St Cyr en Val) et tropical (eucalyptus/acacia – Congo). Les méthodes analytiques utilisées en chimie du bois ont été adaptées pour l’analyse à haut débits d’échantillons de tronc incluant une analyse statistique. Les analyses chimiques du bois de peuplier et d’eucalyptus ont été effectuées en déterminant les teneurs en cellulose, holocellulose et lignine après hydrolyse. La quantification des sucres structuraux et non structuraux a été établie. L’indice de cristallinité (CrI) et l’angle microfibrillaire (MFA) ainsi que la microdensité du bois ont été analysés par des techniques cristallographiques (diffraction aux rayons X) et radiologiques (densitométrie aux rayons X).

Résultats marquants —

La présence de l’espèce fixatrice d’azote semble avoir un impact significatif sur :

• les teneurs en lignine des deux essences. Les taux en lignine de Klason pour le peuplier et celle en lignine soluble pour l’eucalyptus sont sensiblement supérieurs (≈ + 2% w/w base masse sèche) ;
• la densité du bois d’eucalyptus, supérieure dans le cas des plantations mixtes.

Par contre, le traitement a un effet faible voire inexistant sur :

• la cristallinité de la cellulose et la taille des cristallites qui la constitue,
• la composition en sucres (structuraux et non structuraux).

Principales conclusions —Des méthodes d’analyse rapides et efficaces ont été développées pour l’analyse chimique et physique d’un grand nombre d’échantillons de bois. Le mélange d’espèces a un effet significatif sur les teneurs en lignine et la densité du bois produit par l’espèce d’intérêt économique non fixatrice (peuplier / eucalyptus). Par contre, un impact faible ou non significatif a été observé sur la microstructure et les teneurs en sucres.

Perspectives — Les différences de composition et de structure observées pour le bois provenant des plantations mixtes devront être évaluées par rapport aux applications industrielles envisagées. Une augmentation de la densité du bois ainsi que de la teneur en lignine pourrait avoir un impact positif pour des applications énergétiques. Concernant l’application pâte à papier, le mode de culture ne semble pas influer sur la qualité de la cellulose. Par contre des teneurs en lignine supérieures pourraient avoir un impact négatif sur les procédés et les rendements papetiers. Ces premiers résultats demandent cependant à être confirmés.