Dissertations / Theses: 'Miscanthus x giganthus'

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Amougou, Norbert. "Importance des litières de Miscanthus × giganteus (feuilles sénescentes, racines et rhizomes) : impact de leur décomposition sur la minéralisation de C et N dans un sol." Thesis, Reims, 2011. http://www.theses.fr/2011REIMS007/document.

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Abstract:

La nécessité de maîtriser les émissions de GES (CO2, NO), la raréfaction et la hausse du prix des carburants fossiles conduisent à envisager la substitution du C fossile par du C « renouvelable » c'est-à-dire issu de la biomasse végétale. Cette stratégie de substitution doit être durable. En particulier l’exportation massive de biomasse végétale privant le sol des restitutions de résidus végétaux (par exemple pour les pailles de céréales) ; et l’implantation de nouvelles cultures notamment des plantes pérennes (par exemple le miscanthus) interrogent sur les pratiques culturales, notamment les dates et les fréquences d’exportation, indispensables pour le maintien de la fertilité des sols et une bonne gestion des cycles biogéochimiques. Miscanthus×giganteus, plante pérenne à rhizome est une des plantes « candidate » pour la production des carburants de seconde génération, en raison de son fort potentiel de production de biomasse, y compris en conditions tempérées. Dans ce contexte l’objectif principal de ce travail de thèse était de quantifier et caractériser les litières végétales recyclées vers le sol sous culture de Miscanthus, plus précisément les feuilles sénescentes,les racines et rhizomes de Miscanthus et d’étudier la minéralisation du C et N au cours de leur décomposition. Ce travail s’est appuyé sur un essai au champ de Miscanthus×giganteus, âgé de 3 à 5ans, implanté depuis 2006 à Estrées-Mons (Nord de la France), et croisant 2 dates de récolte (une récolte précoce avant l’hiver et une récolte tardive après l’hiver en fin de cycle annuel) et 2 niveaux de fertilisation azotée (0 kg N ha-1 et 120 kg N ha-1). Tout d’abord sur les litières prélevées sur cet essai,nous avons quantifié, caractérisé biochimiquement et étudié la minéralisation en conditions contrôlées des feuilles sénescentes, rhizomes et racines. Ensuite la dynamique de chute des feuilles au cours de la sénescence, leur accumulation sous forme de mulch à la surface du sol et les cinétiques de décomposition ont été étudiées au champ pendant deux années. Enfin nous avons étudié les effets de la disponibilité de l’azote sur la dynamique du C et N, la dynamique microbienne et des fonctions enzymatiques au cours de la décomposition de ces feuilles, en conditions contrôlées. La disponibilité en N a été modulée soit en apportant de l’azote minéral, soit en apportant des quantités croissantes de feuilles pour une quantité d’azote donnée. Nous montrons que le C stocké dans les trois " compartiments " recyclés potentiellement au sol est considérable : feuilles sénescentes (1à 3 t C ha-1 par an), racines (1 à 2 t C ha-1) et rhizomes (7 à 10 t Cha-1). Les rhizomes, ont une teneur en soluble-NDS de 25 à 35% et une teneur en lignine de 11 à 15% selon les prélèvements précoces ou tardifs, et une teneur en N élevée (0.7-1.5%). On observe en 263jours à 15 °C, une minéralisation des rhizomes représentant 61±8% du C apporté, supérieure à celle observée pour les racines (36±8%) et les feuilles sénescentes (53±4%). Nous montrons l’importance des feuilles sénescentes de Miscanthus dans le recyclage de matière organique vers le sol : le scénario de récolte précoce prive le sol d’un recyclage annuel de 1-3 t C ha-1 ; d’autre part qualitativement, la faible dégradabilité observée au laboratoire pour les feuilles est confirmée au champ, ce qui conduit à la formation d’un mulch important en épaisseur (2 à 4cm) et en quantité (équivalent à 6 à 7 t C ha-1).Enfin, une forte disponibilité en N accélère la vitesse de minéralisation du C à court terme. Ceci se traduit aussi par une augmentation du C microbien et de l’ergostérol, marqueur fongique, ainsi que des activités enzymatiques liées à la dégradation du C et N (xylanase, leucine aminopeptidase). En revanche, cette disponibilité forte en N réprime l’activité laccase. Nous montrons aussi que diminuer la disponibilité relative en N pour les décomposeurs, par ajout de quantités croissantes de feuilles dans le sol conduit à ralentir la croissance microbienne et fongique. Cette situation favorise très tôt l’installation de la biomasse fongique (augmentation du rapport ergostérol/C microbien) et son activité(laccase).Ce travail montre que la culture de Miscanthus permet potentiellement une forte accumulation de C organique, ce qui est favorable au maintien de la fertilité des sols à long terme. Il est maintenant essentiel de pouvoir prédire le devenir du C des parties souterraines de Miscanthus, dans la perspective de changement dans l’utilisation des terres
To control emissions of greenhouse gases (CO2, NO), fossil fuels scarcity and their rising prices lead to consider the substitution of fossil C by the "renewable" C from plant biomass. This alternative strategy must be sustainable. In particular the massive export of plant biomass depriving soil of plant residues (eg cereal straws), and the growing of new crops specially perennial crops (eg miscanthus)questioned the cultural practices (dates and frequency of biomass export) essential for maintaining soil fertility and good management of biogeochemical cycles. Miscanthus × giganteus, a rhizomatous perennial grass is dedicated to second-generation fuels production, because of its high potential biomass production.In this context the main objective of this work was to quantify and characterize Miscanthus plant litter recycled to soil, more precisely senescent leaves, roots and rhizomes of Miscanthus, and to study the C and N mineralization during decomposition of these litters. This work was performed on 3 to 5 years old Miscanthus stands established since 2006 in Northern France (Estrées Mons), either fertilized with120 kg N ha−1 year−1 or unfertilized. The sampling of litters was performed in autumn (maximal biomass production) and winter (maturity). Firstly we quantified and biochemically characterized Miscanthus senescent leaves, rhizomes and roots. Then we studied their decomposition in soil under controlled conditions (15°C, -80 kPa) during 263 days. We also investigated in the field for two years the dynamics of leaf fall during senescence, their accumulation in the form of mulch on soil surface and the kinetics of decomposition. Finally we investigated under controlled conditions the effects of nitrogen availability on C and N dynamics, microbial dynamics and enzymatic functions during the decomposition of these leaves. N availability was modulated either by adding inorganic nitrogen, or by adding increasing amounts of leaves for a given amount of nitrogen in soil.Our results showed that the C stored in the three "compartments" recycled to soil is potentially considerable: senescent leaves (1 to 3 t C ha-1 year), roots (1 to 2 t C ha-1) and rhizomes (7 to 10 t C ha-1). The rhizomes had a high NDS soluble content (25 to 35%), a high N content (0.7 to 1.5%) and low lignin content (11 to 15%) depending on early or late harvest dates. we observed after 263 days of decomposition at 15°C a higher carbon mineralization from rhizomes 61 ± 8%, than that observed for roots (36 ± 8%) and senescent leaves (53 ± 4%). We also showed the importance of senescent leavesin the recycling of organic matter in the soil: the early harvest scenario deprives the soil of an annual leaves of 1-3 t C ha-1. Qualitatively, the low degradability observed in the laboratory experiment for the leaves was confirmed in the field. This leads to the formation of an important thick layer of mulch(2 to 4cm) and quantitatively (6-7 t C ha-1). Finally, a high N availability increases the C mineralization rate in the short term which was reflected by an increase in microbial C, fungal ergosterol, and enzymatic activities related to C and N degradation of (xylanase, leucine aminopeptidase). However, this high N availability suppresses laccase activity. We also showed that decreasing N availability for decomposers by adding increasing amounts of leaves in the soil leads toslow microbial and fungal growth. However, this situation favors an early installation of fungal biomass (increased ergosterol / microbial C ratio) and their activity (laccase).This work showed that the cultivation of Miscanthus potentially allows a large accumulation of organic C which is favorable to the maintenance of soil fertility in the long term. It is now essential to predict the fate of underground C parts of Miscanthus, in the perspective of change in land use, i.e.when the Miscanthus stands is to be replaced in field by another crop

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El, Hage Roland. "Prétraitement du miscanthus x giganteus : vers une valorisation optimale de la biomasse lignocellulosique." Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10063/document.

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Abstract:

Le miscanthus x Giganteus (MxG) constitue, du fait de sa composition, une source renouvelable de matière lignocellulosique pouvant être d'un grand intérêt pour la production de molécules à haute valeur ajoutée. Le MxG ayant servi à ce travail provient du lycée agricole à Courcelles-Chaussy, Metz-France. Sa teneur élevée en hémicelluloses (26 %), en lignine (26 %) et en cellulose (36 %) en fait une bonne source de polymères et de carburant renouvelable. L'étude que nous avons réalisée a été menée dans le but de caractériser la paille de MxG et d'optimiser le processus de délignification en une seule étape (1) par un traitement organosolv à l'éthanol et en deux étapes (2) par un prétraitement consistant en une autohydrolyse à l'eau/organosolv. Le procédé éthanol organosolv a permis un bon fractionnement des trois constituants de la biomasse (la lignine, la cellulose et les hémicelluloses). Le procédé de traitement en deux étapes, impliquant une autohydrolyse à l'eau (en présence et en l'absence du 2-naphtol), préalable au traitement organosolv, a permis de faciliter l'étape ultérieure de délignification en déstructurant la lignine. Une investigation portant sur la structure physico-chimique a été réalisée sur de la lignine de bois broyé et de la lignine organosolv de MxG extraite à différentes sévérités de traitement. Nous nous sommes ensuite intéressés à utiliser la lignine organosolv pour la formulation d'un adhésif pour le bois dans laquelle un aldéhyde non toxique et peu volatile (le glyoxal) est employé en remplacement du formaldéhyde. Une formulation, composée à 100 % de résines naturelles (60 % de tannins de mimosa et 40 % de lignine glyoxalée) a été utilisée pour la conception d'un panneau de particules et a donné des résultats prometteurs avec une force de liaison interne de 0,41 MPa, supérieure à la valeur de la norme européenne en vigueur. Enfin, une étude des propriétés antioxydantes a été faite sur les lignines extraites. Les résultats obtenus ont montré une corrélation entre l'activité antioxydante et les conditions opératoires du traitement organosolv, la masse moléculaire moyenne, l'indice de polydispersité et les groupements hydroxyles phénoliques des lignines
Miscanthus x giganteus (MxG) is, because of its composition, a source of renewable lignocellulosic material that can be of great interest for the production of high added value molecules. MxG used in this work comes from the agricultural high school of Courcelles-Chaussy, Metz-France. Its high content of hemicelluloses (26 %), lignin (26 %) and cellulose (36 %) makes it a good source of polymers and renewable fuel. In the present study we have characterized the straw of MxG and optimized the process of delignification in a single step (1) by an ethanol organosolv treatment and in a two steps (2) including an autohydrolysis pretreatment with water / organosolv. The ethanol organosolv process permits a good separation of the three constituents of our biomass (lignin, cellulose and hemicelluloses). The two steps treatment process, involving an autohydrolysis with water (in the presence or absence of 2-naphthol) before the pretreatment organosolv has facilitated the later stage of delignification in destructurizing the lignin. An investigation of the physico-chemical properties was performed on the structure of the milled wood lignin and organosolv lignin of MxG extracted with different treatment severities. A way of valorization for the organosolv lignin has been proposed by their incorporation in the formulation of an adhesive for wood in which a non volatile and low toxic aldehyde (glyoxal) is used instead of formaldehyde. A formulation consisting in 100 % of natural resins (60 % tannins of mimosa and 40 % of glyoxalated lignin) was used for the production of particle board and gave promising results with internal bond strength of 0.41 MPa, higher than the value of the current European standard. Finally, a study was conducted on the antioxidant properties of organosolv lignin extracted at different severities. The results have shown a correlation between the antioxidant activity and the operating conditions of treatment organosolv, the average molecular weight, the polydispersity index and the phenolic hydroxyl groups of lignin

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Wanat, Nastasia. "Etude de l’adaptation de Miscanthus x giganteus pour la revalorisation d’un ancien site minier fortement contaminé : Potential adaptation of Miscanthus x giganteus for the phytoremediation of a former mine site highly contaminated." Limoges, 2011. http://www.theses.fr/2011LIMO4053.

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Abstract:

Dans le contexte actuel, il devient nécessaire de trouver des énergies alternatives et de préserver les sols agricoles pour la production de ressources alimentaires. Ainsi, ce travail avait pour objectif majeur d’étudier la potentielle adaptation et utilisation d’une plante bioénergétique, le Miscanthus x giganteus, sur sites et sols fortement contaminés en métaux et métalloïdes, donc impropres à toute activité alimentaire. Le site d’étude choisi est un ancien site minier situé dans le Limousin sur lequel le traitement de l’or dans les années 60 a induit des dépôts fortement contaminés, et où un couvert végétal est actuellement en développement. Les résultats de culture mettent clairement en évidence les capacités d’adaptation de cette plante, avec un faible transfert d’éléments potentiellement toxiques, même sur des sols acides fortement contaminés (As jusqu’à 83000 mg. Kg-1, Pb - 15000 mg. Kg-1 et Sb - 1100 mg. Kg-1) et ayant de faibles propriétés agronomiques. De plus, la biodisponibilité des métaux ne représente que 1 à 5% des teneurs totales en fonction de l’extractant utilisé, ce qui représente de très importantes valeurs, étant donné les teneurs totales. Ceci est directement lié à la minéralogie du site. La réponse du M. X giganteus au stress métallique met en évidence une forte réduction du rendement de biomasse, une faible perturbation de la photosynthèse nette, une réduction de la conductance stomatique et de la concentration intracellulaire en CO2. De plus, la plante modifie la réponse potentielle des bactéries et archées rhizosphériques oxydatrices de l’ammonium en nitrite dans la réaction de nitrification. Comme attendu, plus la contamination est importante, et plus la réponse de M. X giganteus est marquée. En dépit d’un transfert d’As, Sb et Pb très réduit vers les parties aériennes de la plante, les concentrations mesurées ne permettraient pas une revalorisation industrielle rapide du site mais la culture de la plante serait plutôt stabilisatrice du sol. Des amendements de type agronomiques seraient susceptibles d’améliorer les rendements en vue d’une revalorisation industrielle
The use of alternative energies as fuel and the protection of arable soils as resource for food crop are of major concern in the current context of deficiency of fertile soils. Thus, the main aim of this thesis was to study the potential adaptation of the bioenergetic plant Miscanthus x giganteus on soils highly contaminated by metals and metalloids, and unsuitable for food crops. The experimental site is a former mine located in Limousin (France) where gold treatment induced heavily contaminated tailings, in the sixties. The vegetation cover is nowadays developing. The culture clearly highlighted adaptation capacities of the plant with a low transfer of potentially toxic elements even though soils were acidic, exceptionally contaminated (till 83000 mg As. Kg-1, 15000 mg Pb. Kg-1 and 1100 mg Sb. Kg-1) and with low agronomic performances. Moreover, bioavailability represented only 1 to 5% of total concentrations according to the used reactant which corresponded to very high amounts, given values of total concentrations. These findings are directly link to the mineralogy of the site. M. X giganteus responded to metallic stress with a strong reduction of biomass yield, a slight disturbance of net photosynthesis rate and a reduction of stomatal conductance and substomatal CO2 concentration. Furthermore, the plant modified the potential activity of rhizospheric ammonia oxidizing bacteria and archaea involved in nitrification. As expected, the more the contamination was high the more M. X giganteus response was marked. Despite a clear reduced As, Sb and Pb transfer to aerial parts, values of measured concentrations could not allow an industrial revalorization. However, this plant could stabilize the soil. Agronomic improvements of the soil might enhance yields for an industrial revalorization

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Mitchell, Jackson Lee Bean. "Cool Temperature Effects on Productivity and Photosynthesis of Two Biomass Fuel Species: Switchgrass (Panicum virgatum) and Miscanthus (Miscanthus x giganteus)." Thesis, Virginia Tech, 2013. http://hdl.handle.net/10919/19246.

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Abstract:

The world\'s highest yielding crops are C4 plants due to their higher water use efficiency, nitrogen use efficiency, and productivity compared with C3 plants. With an increasing demand for renewable resources as a result of the decreasing global supplies of fossil fuels, we need to improve our understanding of the limitations of biomass fuel feedstock to improve yields and better satisfy energy requirements. The ability to attain the goal feedstock production in the US is limited by available arable land and cool temperatures. This study investigates the effects of cool temperatures on the productivity and photosynthesis of the two species with the highest potential for feedstock production in the US: switchgrass (Panicum virgatum) cv. Alamo and miscanthus (Miscanthus × giganteus). At 14/12"C and a 14/10 hour light/dark photoperiod, switchgrass showed lower productivity and light saturated photosynthetic rates (Amax=10.3 "mol m-2s-1) compared with 28/25"C and the same photoperiod (Amax=18.8 "mol m-2s-1). Miscanthus has demonstrated cold tolerance in previous studies, and here showed no significant decrease in the productivity or photosynthetic rates in cool, compared with warm, growing conditions (Amax=8.2 "mol m-2s-1 and 7.0 "mol m-2s-1 for warm and cool conditions, respectively). Also, this study examines the potential limitations of C4 photosynthesis by the enzyme pyruvate phosphate dikinase (PPDK) under the same cool conditions, transgenic switchgrass cv. Alamo were created with the insertion of the miscanthus PPDK gene. Productivity and photosynthetic responses of the transgenic plants were evaluated in cool and warm growth temperatures. Of the two transgenic events tested here, line S(1) displayed cold tolerance, as seen in no loss of both carboxylation efficiency and the ratio of CO2 assimilation to electron transport (Asat/Jmax). These results indicate that PPDK may pose a significant limitation to C4 photosynthesis in cool conditions and there is a possibility that cold season photosynthesis of switchgrass cv. Alamo could be improved.
Master of Science

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Wechtler, Laura. "Amélioration de la phytoremédiation par Miscanthus x giganteus d’un technosol contaminé construit à partir de sédiments : co-culture avec Trifolium repens L. et bioaugmentation avec des microorganismes endémiques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0221.

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Abstract:

Chaque année, 50 millions de mètres cubes de sédiments sont excavés en France. Parmi eux, certains sont contaminés et des solutions doivent être trouvées pour les valoriser. Dans cette étude, des sédiments excavés ont été mélangés avec le sol du site d’accueil, tous deux contaminés en ETM et HAP, afin de créer un technosol à traiter en phytoremédiation par Miscanthus x giganteus (MxG). L’objectif de ce travail consistait à améliorer la rhizodégradation des HAP et la phytostabilisation des ETM tout en augmentant la productivité de MxG en vue de la valorisation de sa biomasse. Pour cela, deux expérimentations ont été réalisées. La première associait MxG en co-culture avec le trèfle blanc et la seconde couplait MxG en monoculture et en co-culture avec la bioaugmentation par des microorganismes hydrocarbonoclastes endémiques du technosol. D’après les résultats obtenus, la co-culture apparaît comme la technique la plus intéressante pour améliorer la phytoremédiation des HAP et des ETM et pour améliorer la qualité du technosol comparé à la phytoremédiation assistée par bioaugmentation. De plus, la plantation de trèfle blanc pour réaliser la co-culture est plus économique, plus rapide et plus simple à mettre en œuvre que la bioaugmentation. Ces résultats devront être confirmés in situ et d’autres espèces végétales pourraient également être testées en association avec MxG afin de coupler la rhizodégradation des HAP avec la phytoextraction des ETM
Every year, 50 million cubic meters of sediments are excavated in France. Among them, some are contaminated and solutions must be found to valorize them. In this study, excavated sediments were mixed with the host-site soil, both contaminated with trace metals and PAHs, in order to create a technosol, then treated by phytoremediation with Miscanthus x giganteus (MxG). The objective was to improve the rhizodégradation of PAHs and the phytostabilisation of trace metals as well as to improve the quality of the technosol to increase the productivity of MxG with the aim of valorizing its biomass. Thus, two experiments were carried out. The first associated MxG in co-culture with white clover, and the second combined phytoremediation with a mono- and a co-culture of MxG with bioaugmentation by the endemic hydrocarbonoclast microorganisms of the technosol. According to the results obtained, co-culturing of MxG and white clover appears to be the most note-worthy technique to improve the phytoremediation of PAHs and trace metals and the quality of the technosol compared to phytoremediation assisted by bioaugmentation. In addition, planting white clover for co-culturing is more cost-effective, faster and easier to implement than bioaugmentation. These results will have to be confirmed in situ and other plant species could also be tested in association with MxG in order to combine rhizodegradation with phytoextraction

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Smith, Rachel. "Agronomy of the energy crops Miscanthus x giganteus, Arundo donax and Phalaris arundinacea in Wales." Thesis, Cardiff University, 2008. http://orca.cf.ac.uk/54496/.

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Abstract:

For this study, the energy crops Miscanthus x giganteus, Arundo donax and Phalaris arundinacea were planted at sites across Wales. Non-destructive methods of estimating crop yields were developed the most significant relationship for Miscanthus was between mean shoot height and mean shoot dry weight, whereas for Arundo it was between mean shoot volume and mean shoot dry weight although these estimates were over-estimates of actual crop yield when scaled up to field size. Yield estimates were obtained from destructive sampling for Phalaris and these were shown to be under estimates of whole crop yield. Crop growth data were compared in relation to soil type, soil chemistry and climatic conditions. Soil clay content and soil preparation were identified as of utmost importance to Miscanthus and Arundo success, but had no effect on Phalaris crops. Both Arundo and Miscanthus showed sensitivity to air temperatures during the growing season. Delaying harvest of both crops produced material with decreased moisture and mineral content, although results were not significant in all cases. The nitrogen, phosphorus and potassium content of leaves were higher than that in the cane, and harvest following leaf abscission was recommended. Arundo did not senesce completely during the winter period, and produced harvested material with higher mineral content than Miscanthus. Both crops required further drying to meet moisture content requirements for combustion crops. Phalaris was the only crop to meet moisture content and mineral content threshold levels, although the results were not consistent across sites. Leaf chlorophyll content was significantly correlated to above ground plant mineral content. Organic and inorganic fertilisers were applied to the three crops, and produced no response in Phalaris. Both Miscanthus and Arundo increased growth in response to high phosphorus levels, and generally in response to high fertiliser applications. At recommended application rates cattle manure showed most effect.

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Hopgood, Michael. "Induced phytoextraction of metal contaminated soil by Miscanthus x giganteus and Pelargonium graveolans 'Lemon Fancy'." Thesis, University of Reading, 2004. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.428867.

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Mira, Francisco Infante Fialho Caeiro. "Análise descritiva e modelação do crescimento e desenvolvimento do Miscanthus x giganteus no ano de instalação." Master's thesis, ISA/UTL, 2011. http://hdl.handle.net/10400.5/3992.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Agronómica - Instituto Superior de Agronomia
A key strategy in tackling the issue of greenhouse gas emissions is associated with the replacement of fossil energies by renewable ones. This is why, in this context, the recent interest in using biomass as an energy source is increasing, mainly as biofuels - fuels originating from energy crops. The essay here presented is therefore central in this subject area, contributing to the study of an energy crop with high potential in our country, the Miscanthus x giganteus. The main goals of this dissertation include a propagation study of the species, the analysis of the crops growth in Portugal in the year of installation through a field experiment, and the development of a growth and crop productivity model in the year of crop installation. With regard to vegetative propagation Miscanthus x giganteus showed the best results when rhizomes with four internodes were used (larger fragments). In the growth analysis for the year of installation Miscanthus x giganteus showed a fast and effective establishment, reaching a productivity of 13.8 t ha-1. By modeling the culture‟s growth behavior it was possible to obtain a successful development and total biomass productivity model, wich showed reasonable results in several areas of the country with different agro-ecological conditions

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Wanat, Nastasia. "Etude de l'adaptation de Miscanthus x giganteus pour la revalorisation d'un ancien site minier fortement contaminé." Phd thesis, Université de Limoges, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00809037.

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Abstract:

Dans le contexte actuel, il devient nécessaire de trouver des énergies alternatives et de préserver les sols agricoles pour la production de ressources alimentaires. Ainsi, ce travail avait pour objectif majeur d'étudier la potentielle adaptation et utilisation d'une plante bioénergétique, le Miscanthus x giganteus, sur sites et sols fortement contaminés en métaux et métalloïdes, donc impropres à toute activité alimentaire. Le site d'étude choisi est un ancien site minier situé dans le Limousin sur lequel le traitement de l'or dans les années 60 a induit des dépôts fortement contaminés, et où un couvert végétal est actuellement en développement. Les résultats de culture mettent clairement en évidence les capacités d'adaptation de cette plante, avec un faible transfert d'éléments potentiellement toxiques, même sur des sols acides fortement contaminés (As jusqu'à 83000 mg.kg-1, Pb - 15000 mg.kg-1 et Sb - 1100 mg.kg-1) et ayant de faibles propriétés agronomiques. De plus, la biodisponibilité des métaux ne représente que 1 à 5% des teneurs totales en fonction de l'extractant utilisé, ce qui représente de très importantes valeurs, étant donné les teneurs totales. Ceci est directement lié à la minéralogie du site. La réponse du M. x giganteus au stress métallique met en évidence une forte réduction du rendement de biomasse, une faible perturbation de la photosynthèse nette, une réduction de la conductance stomatique et de la concentration intracellulaire en CO2. De plus, la plante modifie la réponse potentielle des bactéries et archées rhizosphériques oxydatrices de l'ammonium en nitrite dans la réaction de nitrification. Comme attendu, plus la contamination est importante, et plus la réponse de M. x giganteus est marquée. En dépit d'un transfert d'As, Sb et Pb très réduit vers les parties aériennes de la plante, les concentrations mesurées ne permettraient pas une revalorisation industrielle rapide du site mais la culture de la plante serait plutôt stabilisatrice du sol. Des amendements de type agronomiques seraient susceptibles d'améliorer les rendements en vue d'une revalorisation industrielle.

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Banda, Agripina. "Thermophilic mixed culture degradation of Miscanthus x giganteus as a guide to strategies for consolidated bioprocessing." Thesis, Imperial College London, 2014. http://hdl.handle.net/10044/1/23796.

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Abstract:

The successful development of consolidated bioprocessing requires microorganisms capable of degrading lignocellulosic biomass and fermenting the resulting sugars. Commercial cellulases and hemicellulases are currently being used to access these sugars, adding to the cost of producing useful products from lignocellulose. This study reports the enrichment of thermophilic, miscanthus degrading bacterial cultures from a municipal composting facility. The detected and isolated bacteria were characterized by 16S rRNA gene sequence analysis and were mostly Chitinophagaceae family, Meiothermus spp. and Geobacillus spp. Other isolated species included Cohnella spp., Brevibacillus sp., Chelatococcus spp., Thermobacillus spp., Thermoanaerobacterium spp., Thermobispora bispora, Bacillus spp., Staphylococcus sp. and Micrococcus sp. After enrichment, the mixed population was able to degrade greater than 50% of an ammonium hydroxide pre-treated Miscanthus x giganteus sample (1 g) over a six week incubation period at 55oC, with a reduction in the amounts of all components, including acid soluble and acid insoluble lignin. The glycoside hydrolases and other enzymes identified in the culture supernatants included endo-1,4-β-glucanase A, glucoamylase, xylan 1,4-β-xylosidase, xylose isomerase, xylulokinase, superoxide dismutase, transaldolase, Mn-catalase, Δ-1-pyrroline-5-carboxylate dehydrogenase and endo-β-N-acetylglucoseaminidase H. The HPLC analysis showed that fermentation products formate and lactate were present in the culture supernatant. Expression of an endoglycoside hydrolase (Csac_0137 from Caldicellulosiruptor saccharolyticus) gene in Geobacillus thermoglucosidasius strains, NCIMB 11955 and DL33, improved their β-glucosidase specific activity on cellobiose, and improved glycoside hydrolase activities of recombinant DL33 strain when grown on pre-treated M. x giganteus. Co-culturing of either transformed or wild-type NCIMB 11955 and DL33 with some of the isolated strains improved their glycoside hydrolase activity and growth on pretreated M. x giganteus.

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Michel, Rudy. "Gazéification catalytique du Miscanthus X giganteus et vaporeformage d'un composé modèle : production de gaz de synthèse." Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ044S/document.

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Abstract:

Cette thèse concerne une étude de la gazéification du Miscanthus X giganteus (MXG). Le MXG présente de nombreux avantages (rendement, pérenne, peu d’entretien, facile à récolter…) qui lui permet d’être un candidat en terme d’énergies renouvelables. Il a fait l’objet de nombreux travaux dans le domaine agricole, mais notre étude est la première concernant sa gazéification afin de produire un gaz de synthèse. La première partie de ce travail concerne l’étude de la gazéification, effectuée dans un réacteur à lit fluidisé en présence de catalyseurs à base d’olivine. Les résultats obtenus lors des différentes campagnes d’essais ont donné d’excellents rendements en gaz (CO + H2) comparables à d’autres biomasses. La caractérisation des catalyseurs, par DRX et MEB a montré un bon comportement de l’olivine (tenue mécanique, régénération), de son côté le Niolivine a permis de meilleurs résultats. L’analyse des goudrons, par IRTF et GC/MS a montré essentiellement la présence de HAP, majoritaire à haute température (>800°C). La deuxième partie de cette étude porte sur le vaporeformage du méthyl-naphtalène, représentatif de la composition des goudrons issus de la gazéification du MXG. Le vaporeformage a été effectué en utilisant les mêmes catalyseurs qu’en gazéification. A côté de la réaction principale, cette étude a permis de mettre en évidence l’importance des réactions secondaires comme la réaction du gaz à l’eau. De plus, ces tests ont confirmé la bonne efficacité du Ni-olivine pour l’élimination des goudrons. Un mécanisme général a été proposé, mettant en jeu le rôle déterminant de l’oxygène radicalaire issu de la décomposition de l’eau
This study presents the gasification of Miscanthus X giganteus (MXG). The MXG presents many advantage (high yield, perennial crop, easily harvesting…) so it’s a good candidate in terms of renewable energy sources. Several works have been carried out in the agricultural field, but this study is the first dealing with gasification in order to produce a syngas. The first part of this work concerns the study of gasification in fluidized bed reactor with olivine-based catalysts. The results obtained in different tests gave a good gas yield (CO + H2) comparable to others biomass. The catalyst characterisation by XRD and SEM is related to the properties of olivine (mechanical strength, recycling), while Ni-olivine gave much better results. Tar analysis by FTIR and GC/MS showed the presence of mainly PAH at high temperature (>800°C).The second part of this study deals with the steam reforming of methylnaphthalene which is representative of the tar composition issued from the MXG gasification. The steam reforming performed with the same catalysts as in the case of gasification. In addition to the main reaction, this study allowed us high lights the existence of secondary reaction such as the water gas shift reaction. Moreover these tests confirmed the high efficiency of Ni-olivine for tar removing. An overall mechanism was proposed with the important role of catalytic oxygen issued from water decomposition

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Snelick, Taylor L. "Arthropod Abundance and Diversity in Miscanthus x giganteus, Panicum virgatum, and Other Habitat Types in Southeastern Ohio." Ohio University / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ohiou1524848603112531.

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Mazziotti, Mélanie. "Impact des exsudats racinaires de Miscanthus x giganteus sur les microorganismes impliqués dans la bioremédiation d’un sol contaminé au benzo(a)anthracène." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0046/document.

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Abstract:

Les activités industrielles sont à l’origine d’un grand nombre de sites et sols pollués en France. Parmi les polluants retrouvés, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), notamment ceux de haut poids moléculaire, posent un réel problème environnemental et de santé publique en raison de leur toxicité et de leur persistance dans les sols. Les techniques biologiques de remédiation qui stimulent la dégradation microbienne des HAP en utilisant des plantes (phyto/rhizoremédiation), des nutriments (biostimulation), ou encore des microorganismes (bioaugmentation), apparaissent comme des stratégies intéressantes car elles sont plus respectueuses de l’environnement et moins onéreuses que les méthodes physico-chimiques. Dans ce contexte, la capacité de la plante Miscanthus x giganteus (MxG) à améliorer la dissipation du benzo(a)anthracène (BaA), un HAP de haut poids moléculaire peu étudié en remédiation, a été évaluée par une approche pluridisciplinaire en réalisant deux types d’expérimentations à partir d’un sol artificiellement contaminé. La première a consisté à analyser l’influence rhizosphérique de la plante (phyto/rhizoremédiation) au cours d’une période de 12 mois. Les résultats ont montré que la présence de MxG conduisait en fin d’exposition à une réduction 3 fois plus importante de la teneur en BaA dans le sol grâce à une augmentation de la biodisponibilité du contaminant et à un effet positif sur les communautés microbiennes via une modification de leur diversité et une augmentation de leur densité de gènes ARNr 16S et PAH-RHDα GP. Afin d’améliorer la compréhension de ce phénomène, une deuxième expérimentation a été mise en place sur une durée de 105 jours dans le but d’étudier spécifiquement l’influence de certaines molécules exsudées au niveau du système racinaire de la plante (biostimulation) et de microorganismes spécifiques, associés à sa rhizosphère, ayant la capacité de dégrader le BaA (bioaugmentation). Ces essais ont témoigné de la complexité des mécanismes rhizosphériques et de la nécessité d’approfondir ce type d’analyses afin d’améliorer la compréhension des processus de biodégradation dans la rhizosphère de la plante. L’ensemble de ces résultats a alors montré que MxG était une candidate idéale pour la phyto/rhizoremédiation de sols contaminés par des HAP de haut poids moléculaires mais que des études supplémentaires étaient encore nécessaires pour comprendre les processus intervenant dans sa rhizosphère
Industrial activities result of a large number of contaminated sites and soils in France. Among the pollutants found, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and especially those of high molecular weight, are a real environmental and public health problem because of their toxicity and persistence in soils. Biological remediation techniques which stimulate microbial degradation of PAHs using plants (phyto/rhizoremediation), nutrients (biostimulation), or microorganisms (bioaugmentation), appear as interesting strategies because they are more environmental friendly and less expensive than physico-chemical methods. In this context, the ability of the plant Miscanthus x giganteus (MxG) to improve benzo(a)anthracene (BaA) dissipation, a high molecular weight PAH few studied in remediation, was assessed with a multidisciplinary approach through two types of experimentations using an artificially contaminated soil. The first one was to analyze the rhizospheric influence of the plant (phyto/rhizoremediation) over a period of 12 months. Results showed that the presence of MxG led to a 3-fold reduction in BaA concentration in soil at the end of exposure thanks to an increase in pollutant bioavailability, and a positive effect on microbial communities due to a modification of their diversity and an increase in their 16S rRNA and PAH-RHDα GP genes density. In order to improve the understanding of this phenomenon, a second experiment was carried out for 105 days to study specifically the influence of certain molecules exuded in the plant’s root system (biostimulation), and specific microorganisms associated with its rhizosphere having the capacity to degrade BaA (bioaugmentation). These tests demonstrated the complexity of rhizospheric mechanisms, and the necessity to explore this type of analysis to improve the understanding of biodegradation processes in plant rhizosphere. All these results showed that MxG was an ideal candidate for phyto/rhizoremediation of soils contaminated with high molecular weight PAH, but that further studies were still needed to understand processes involved in its rhizosphere

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Técher, Didier. "Réhabilitation de sols pollués par des HAP grâce aux bactéries associées à la rhizosphère de Miscanthus X giganteus." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ047S/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse a été d’évaluer les possibilités de réhabilitation de sols dégradés, contaminés par des HAP ou à faible qualité agronomique (parc à cendres volantes), en couplant la bioremédiation de ces sols à la culture de Miscanthus x giganteus (MxG). Dans un premier temps, la mise au point d’une série de bioessais in vitro au format microplaque a permis de témoigner de la contribution spécifique des exsudats racinaires de MxG et plus particulièrement de la quercétine (identifié parmi les métabolites secondaires racinaires) dans la biostimulation de bactéries HAP-dégradantes. Afin d’appréhender l’effet rhizosphérique de MxG sur la qualité des sols, des cultures en microcosmes de sols reconstitués puis de sols de friches ont été menées en laboratoire. D’une part, la dissipation significative des HAP à 4 cycles a pu être mesurée dans le compartiment racinaire des sols contaminés. D’autre part, l’augmentation des teneurs en carbone organique observée dans les cendres volantes, associée à une dynamisation du cycle de l’azote suggèrent une accélération des processus pédogénétiques liés au « vieillissement » du substrat. En outre, le développement d’un protocole d’extraction et de purification d’acides nucléiques a permis de suivre l’évolution de la diversité des communautés bactériennes des sols par méthode PCR-TTGE des ADNr 16S microbiens. La sélection de phylotypes bactériens a été mise en évidence au niveau rhizosphérique, en particulier à l’interface sol-racine (rhizoplan), soulignant l’influence de processus racinaires sur la structuration des communautés bactériennes in vivo. Enfin, un dernier volet, rendant compte d’expériences exploratoires sur deux saisons de croissance en champs (sols pollués et parc à cendres), a permis de confirmer l’adaptation de MxG à la variété de substrats étudiés, suggérant que sa culture pourrait constituer une alternative d’agriculture durable sur sites contaminés
The aim of this work was to investigate the potential of Miscanthus x giganteus (MxG) for PAH polluted soils remediation and fly ash revegetation. In vitro studies through microplate assays demonstrated the contribution of MxG root exudates and particularly of quercetin (following the identification of root secondary metabolites) to the selective biostimulation of PAH-degrading bacteria. To get insights into bioremediation processes and rhizosphere effects on soil quality, microcosm experiments were conducted at a laboratory scale, using artificially reconstituted soils and collected industrial soils. On the one hand, significant dissipations of four-ring PAH were noticed in the rhizosphere of contaminated soils. On the other hand, significant organic carbon and nitrite inputs could be measured in fly ash, indicating a “restart” of nitrogen cycle and suggesting an enhancement of fly ash weathering processes in the long term. Besides, the development of a soil nucleic acid extraction and purification method permitted to study the evolution of bacterial community diversity in all types of soils, based on PCR-TTGE of eubacterial 16S rDNA. Specific enrichments of bacterial phylotypes could be reported in rhizoplanes, confirming root-associated processes on the selection of soil bacterial communities. Finally, plant adaptation to the broad range of studied substrates in situ lead us to suggest that MxG cultivation could be an effective strategy for a new system of sustainable agricultural activities in wasteland soils

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Loïc, Strullu. "Flux d'azote dans une culture pérenne à vocation énergétique, Miscanthus x giganteus: étude expérimentale et éléments de modélisation." Phd thesis, AgroParisTech, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00563352.

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Abstract:

L'utilisation de plantes dédiées pour la production d'énergie est souvent présentée comme l'une des solutions pour limiter le réchauffement climatique et contribuer au remplacement des énergies fossiles. La production de biocarburants sera durable si elle contribue à réduire les impacts négatifs de l'agriculture au niveau global (émissions de GES), mais aussi local (lessivage des nitrates, consommation en eau). Les cultures énergétiques doivent satisfaire ces exigences tout en alliant un rendement élevé à l'hectare, afin de limiter la concurrence entre productions alimentaires et non alimentaires. Nous avons orienté la thèse vers la quantification du rôle des organes de réserve de Miscanthus x giganteus dans la nutrition azotée de la plante et l'analyse du cycle interne de l'azote dans la culture, en vue d'une modélisation fonctionnelle de ces processus à long terme. L'approche expérimentale s'appuie sur un essai de longue durée de 3 ans, croisant 2 doses d'azote et 2 dates de coupe. Dans une première partie, nous montrons que les traitements ont différencié la production de biomasse aérienne et la teneur en azote des rhizomes. Les réserves souterraines jouent sur l'accumulation d'azote et de carbone dans les parties aériennes au cours de la croissance le printemps suivant. Il existe des relations linéaires étroites entre les flux d'azote et l'état des organes source d'azote lors des phases de remobilisation de l'azote au printemps et à l'automne. Dans une deuxième partie, nous montrons que ce sont principalement les réserves en azote des parties souterraines avant le redémarrage de la culture qui expliquent les différences de production de biomasse en affectant l'efficience de bioconversion des rayonnements (RUE). Dans une troisième partie, nous mettons en évidence la faible proportion de recouvrement dans la plante de l'azote apporté par la fertilisation, grâce à un traçage au 15N de l'azote apporté. Nous montrons également que le rhizome absorbe en même temps qu'il remobilise. M. giganteus est capable de maintenir un cycle de l'azote conservatif : la quantité d'azote remobilisée à l'automne est du même ordre de grandeur que l'azote remobilisé au printemps. Enfin, nous concluons sur les acquis et questions sur le rôle de la mise en réserve de l'azote dans la nutrition azotée de M. giganteus. Ce rôle est primordial, via les processus de remobilisation et de mise en réserve de l'azote. Il a un impact direct sur la production de biomasse par la culture. Prendre en compte les réserves azotées des organes souterrains est indispensable pour aboutir à une modélisation opérationnelle qui permette de simuler la production de biomasse par la culture et les bilans d'azote sur le long terme.

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Carver, Paul Adrian. "The effect of microclimate upon the growth, photosynthesis and productivity of 'Miscanthus x' giganteus at contrasting planting densities." Thesis, University of Wolverhampton, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.323092.

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Delgado, Dillman. "Effects of Fertilizer from Hydrochar Septage on Growth and Physiological Responses of Miscanthus x giganteus and Spinacea oleracea." Ohio University / OhioLINK, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ohiou1597670411514447.

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Al, Souki Karim Suhail. "Interactions Sol-Plante dans un contexte de phytomanagement de sols pollués par des métaux : application à Miscanthus x giganteus." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10041/document.

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Abstract:

Alentours de l'ancienne fonderie de Pb Metaleurop Nord, Miscanthus x giganteus a accumule peu de Pb et Cd dans ses organes aériens. Les expériences ont été menées pour évaluer la capacité de la plante à améliorer la fonctionnalité des sols contaminés, étudier les impacts à long terme des débris de feuilles massives sur le système sol-plante et déterminer les impacts des contaminants sur la santé de la plante en première et deuxième années de culture. Cinq sols été échantillonnés à différentes distances de la fonderie. Le plus loin est situé à 75 km. Trois cultivars été utilisés. Les résultats ont confirmé la tolérance des plantes aux métaux, et montré des effets positifs de la culture sur les activités biologiques du sol. Une tendance favorable été notée pour la teneur en carbone organique et la capacité d'échange de cations. L'incorporation de débris a conduit une évolution favorable de certains paramètres physicochimiques et biologiques. Sur une période de trois à six mois après l'addition, aucun effet n'a été observé sur l'extrabilité, la phytodisponiblité de Cd et Pb et la santé d'une culture modèle (raygrass). En outre, les résultats des biomarqueurs du stress de la première récolte démontré l'existence d'un stress oxydatif aux miscanthus cultivés sur le sol avec plus de 500 mg Pb kg-1. À la fin de la deuxième année, le stress oxydatif était plus présent et apparaissait sur les plantes dans le sol avec plus de 200 mg Pb kg-1. Cela s'explique par les contraintes des conditions expérimentales (la culture dans les conteneurs souligner les interactions entre les métaux et le système racinaire). Enfin, aucune différence n'a été observée entre les cultivars étudiés
In the vicinity of the former lead smelter Metaleurop Nord, Miscanthus x giganteus been shown to accumulate little lead and cadmium in its aerial organs. Pot experiments were led to assess the plant ability to ameliorate the functionality of metal contaminated soils, study the long-term impacts of massive leaf debris on the soil-plant system and determine the contaminants impacts on miscanthus health in the first and second cultivation years. Five soils were sampled at different distances from the foundry. The furthest is located 75 km away. Three miscanthus cultivars were used. Results confirmed the plant tolerance to metals. They showed positive effects of culture on the soil biological activities. Favorable trend was noted for organic carbon content and cation exchange capacity. The foliar debris incorporation in soil led to favorable evolution of certain physicochemical and biological parameters. Over a period of three to six months after the debris addition, no effect was observed on the extractability, phytoavailability of Cd and Pb, and health of a model culture, ryegrass. Moreover, the stress biomarkers results obtained during the first harvest demonstrated the existence of oxidative stress in miscanthus grown on soil with more than 500 mg Pb kg-1. At the end of the second year, oxidative stress was markedly more present and appeared on plants obtained on soil with more than 200 mg Pb kg-1. This is explained by constraints resulting from the experimental conditions (cultivation in containers emphasizes the interactions between the metallic elements and the root system). Lastly, no significant difference was observed between the cultivars studied

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Rodjom, Abbey M. "Greenhouse Gas Fluxes of Soil in a Miscanthus x giganteus Crop Grown for Cellulosic Bioenergy on Abandoned Agricultural Land." Ohio University Honors Tutorial College / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ouhonors1524837572902621.

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Tobin, Erik, and Linnéa Tjernström. "Potential for cultivation of Miscanthus x Giganteus for biofuel production in different climate zones : with a changing climate and limited water resources." Thesis, KTH, Industriell ekologi, 2013. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-139099.

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Abstract:

Miscanthus Giganteus is a rapidly growing perennial grass utilizing C4 photosynthesis that is a promising candidate as a raw resource for “second generation” biofuel production. This study seeks to determine the long-term sustainability, from a water balance perspective, of cultivating this plant in different climate zones. CoupModel, a model for the soil-plant-atmosphere system, is utilized to model M. Giganteus and simulate its cultivation over a 30-year period at four sites in Europe, each representing a different climate zone. A future climate scenario building on historical climate data together with projections for monthly changes in temperature and precipitation, as modeled by the HadCM3 global climate model in the A2 emission scenario, is then created and used for another simulation at each site. The growth, yields, and water balances in each simulation are analyzed and compared. The highest yields and water use efficiencies are achieved in the warmest climates, but the most sustainable zones when taking water balance into account are the more humid ones. The humid continental, Dfb, zone and the humid subtropical, Cfa, zone are determined to be sustainable in the long-term for cultivation of M. Giganteus.
Miscanthus Giganteus är ett snabbväxande perennt gräs med C4-fotosyntes samt en lovande kandidat som resurs i tillverkandet av andra generationens biobränslen. Denna studie syftar till att bestämma den långsiktiga hållbarheten av odling av denna växt i olika klimatzoner ur ett vattenbalansperspektiv. CoupModel, en datamodell som simulerar systemet “jord-planta-atmosfär”, används för att simulera M. Giganteus och dess tillväxt över en 30-årsperiod för fyra platser i Europa vilka alla representerar en klimatzon. Ett framtida klimatscenario som bygger på historisk klimatdata tillsammans med projektioner för framtida månatliga förändringar i temperatur och nederbörd, framtaget av HadCM3 för IPCC:s utsläppsscenario A2, tas sedan fram och används för att göra ytterligare en simulering för varje plats. Plantans tillväxt, skörd och vattenbalans för varje simulation analyseras och jämförs. De högsta skördarna och högst vattenanvändningseffektivitet uppnås i de varmaste klimaten, men de mest hållbara zonerna för odling av M. Giganteus när vattenbalansen tas hänsyn till är zonerna med mest nederbörd. Dfb-zonen, med fuktigt inlandsklimat, och Cfa-zonen med fuktigt subtropiskt klimat bedöms vara långsiktigt hållbara för odling av M. Giganteus.

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Adjuik, Toby A. "Effects of Hydrochar, Digestate, Synthetic Fertilizer on Soil Greenhouse Gas Fluxes in Miscanthus x giganteus Grown as Advanced Biofuel Feedstock." Ohio University / OhioLINK, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ohiou1557220009015982.

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Martinez, Chois Claudia. "Réhabilitation des sols pollués par les éléments traces métalliques grâce aux bactéries du sol associées à la rhizosphère de Miscanthus x giganteus." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0323/document.

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Abstract:

Le sol est une ressource non renouvelable à conserver en raison de son importance socio-économique et environnementale. Mais, les activités (bio)industrielles peuvent le dégrader et entraîner l'apparition de friches à pollutions persistantes. La capacité de Miscanthus x giganteus à s'adapter aux sols de friches pollués en éléments traces métalliques (ETM), tout en favorisant la consolidation des processus de bioremédiation des polluants, sans entraîner d'impact négatif sur l'environnement, est étudiée. Des terrains lorrains, très impactés par l'activité industrielle passée, sont utilisés. Considérant la complexité des relations sol-plante-microorganismes, différents outils d'évaluation complémentaires (i.e. in vitro, en mésocosme et sur le terrain) sont employés afin de déterminer la réponse de chaque composante et de leurs interactions et ainsi déduire la durabilité de la méthode. La culture de M. x giganteus a un potentiel pour la réhabilitation des sols de friche à pollutions multimétalliques ou mixtes (+HAP), avec un double bénéfice : la phytostabilisation des ETM au niveau racinaire et la production d'une biomasse aérienne revalorisable (transfert limité des ETM). La plante n'altère pas les caractéristiques du sol qui participent à la mobilité des ETM (pH, CEC) ; les variations de celles liées à la fertilité du sol, de la toxicité (fraction liquide) et de l'accumulation des ETM par d'autres organismes, attestent de l'interaction avec le milieu qui rendrait les éléments plus disponibles. L'activité végétale est à l'origine des associations avec les bactéries du sol, où les phylotypes potentiellement métallorésistants (Zn, Cr) semblent communs aux sols utilisés
Soil is a nonrenewable resource to maintain because of its socio-economic and environmental importance. However, (bio)industrial activities can degrade soil and cause the appearance of persistent pollution brownfields. The ability of Miscanthus x giganteus to adapt to brownfield soils polluted with heavy metals (HM), while promoting the consolidation process of bioremediation of polluants, without causing a negative impact on the environment, is studied. Soils from Lorraine region (France), very affected by past industrial activity, are used. Considering the complexity of soil-plant-microorganisms relationships, various complementary assessment tools (i.e. in vitro,mesocosm and field) are used to determine the response of each component and their interactions, and thus deduce the sustainability of the method. The culture of M. x giganteus has great potential for rehabilitation of brownfield soils having a multimetallic pollution or mixed (+PAH) with a double benefit: phytostabilisation of HM at the root level and the production of biomass reclaimable (limited transfer of HM). The plant does not alter the characteristics of the soil involved in the mobility of HM (pH, CEC) ; but changes from those related to soil fertility, toxicity (liquid fraction) and the accumulation of HM by other organisms attest to the interaction of the plant with the elements that would make them more available. Plant's activity is causing associations with soil bacteria, for which the phylopes potentially métalloresistants (Zn, Cr) seem common in soils used

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Chang, Hsiaochi. "Assessing Gene Flow in Switchgrass (Panicum virgatum) and Miscanthus spp.:Implications for Bioenergy Crops." The Ohio State University, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1437570556.

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Martin, Laura. "Modéliser l'insertion territoriale du Miscanthus x giganteus à partir des décisions des agriculteurs : une approche exploitant le modèle du raisonnement à partir de cas." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0225/document.

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Abstract:

Le Miscanthus x giganteus est une culture pérenne, nouvellement produite en Europe et présentant un intérêt fort pour son usage énergétique. Son implantation présage donc une réorganisation territoriale pérenne. Pour anticiper cette réorganisation, de nombreuses études modélisent les dynamiques spatialement explicites de son insertion. Notre thèse se positionne dans ce courant de recherche. Celle-ci vise à proposer un nouveau cadre de modélisation des processus de décision des agriculteurs, permettant la dissémination horizontale (scaling out) de ces processus issus d’études de cas, vers des territoires élargis. Pour cela, la thèse exploite le modèle du raisonnement à partir de cas. Elle articule (i) une démarche d’acquisition de connaissances sur les processus de décision des agriculteurs relatifs à l’insertion territoriale du miscanthus et (ii) la conception et évaluation d’un prototype ad hoc de raisonnement à partir de cas. La phase d’acquisition des connaissances montre que le processus d’insertion territoriale du miscanthus est complexe : celui-ci est étroitement lié aux contraintes parcellaires du territoire. Ces connaissances nous conduisent alors à discuter du choix des variables biophysiques et humaines intégrées à ce jour dans les modèles spatialement explicites. La phase de conception et d’évaluation du prototype de raisonnement à partir de cas montre que le modèle du raisonnement à partir de cas est particulièrement bien adapté pour modéliser un phénomène contextualisé. Evalués sur nos données d’enquêtes, ces résultats nous conduisent à discuter des modalités d’application du prototype sur d’autres bassins de production de miscanthus
Miscanthus x giganteus is the perennial crop, newly produced in Europe. Even if miscanthus is not so heavily produced nowadays, this crop would be of great interest for energy use. However, the allocation of miscanthus could produce a sustainable reorganization of the landscape. Therefore, many studies aim to model the land use change caused by miscanthus, in order to identify sustainable supply areas: our research belongs to this field. In our research, we propose a new framework for modeling decision-making process of farmers, relying on scaling out. More accurately, we propose to use the case-based reasoning model which solves problems based on an analogical reasoning. Then our research is structured: (i) by a knowledge acquisition step about decision-making process of farmers, based on farm surveys, conducted in the Côte d'Or department (Burgundy region) and (ii) by the design and evaluation of an ad hoc prototype of case-based reasoning. On the one hand, results of knowledge acquisition phase show that miscanthus allocation process is complex, more accurately, that miscanthus allocation process is closely related to land constraints, particularly in terms of logistic and environmental preservation of plots. These results lead us to discuss the selection of biophysical and human variables included to the current spatially explicit models. On the other hand, the design and evaluation phase of our prototype shows that case-based reasoning is particularly well suited to model a contextual phenomenon. These results lead us to discuss the modalities for implementing the prototype in other production areas of miscanthus

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Lesur, Claire. "Cultiver Miscanthus x giganteus en parcelles agricoles : du diagnostic agro-environnemental à la conception-évaluation ex ante de systèmes de culture à vocation énergétique." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2012. http://www.theses.fr/2012AGPT0084/document.

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Abstract:

Second-generation biofuels could provide renewable energy while reducing the globaleconomy dependence on oil and mitigating climate change. However, their greenhouse gasemission balances, as well as their energy and environmental balances, are discussed,especially when they are produced from agricultural feedstock. The use of agriculturalfeedstock for energy purposes also raises the issue of competition with food production. Inthis context, this work contributes to the assessment of the sustainability of Miscanthus xgiganteus, a perennial C4 crop candidate to the production of second-generation ethanol. Theobjectives of this work are (i) to achieve a multicriteria evaluation of cropping systems basedon M. Giganteus using data collected in farmers’ fields and (ii) to compare these croppingsystems with cropping systems including other resources Agricultural candidates for biofuelproduction. The main contributions of this work are (i) the study of the variability of yieldsand winter nitrate losses in a network of commercial fields located in Burgundy (France), (ii)the characterization by modeling of M. giganteus long-term yield evolution and (iii) theintegration of these findings in a process of cropping systems design and assessment aimingat comparing M. giganteus with other feedstock candidate to the production of bioethanol.The study of M. giganteus in farmers’ fields shows that the high variability of yields andnitrate losses is linked to (i) crop age, (ii) soil type and (iii) the type of field (i.e. culturalhistory, size, shape, and environment). Contrasting yield scenarios, built by combining datacollected in commercial fields with a long-term yield evolution model, show that thesensitivity of assessment results regarding yields depends on the assessment field. Theinsertion of M. giganteus in a cropping system can significantly improve the greenhouse gasemission balance as well as the environmental balance, compared with a cropping systembased on a short cropping sequence. Economic results depend strongly on M. giganteus yield.Other agricultural feedstocks are also interesting, especially on soils where the yield potentialof M. giganteus is low: this is particularly the case of alfalfa stems, which can be used forsecond-generation ethanol production
Second-generation biofuels could provide renewable energy while reducing the globaleconomy dependence on oil and mitigating climate change. However, their greenhouse gasemission balances, as well as their energy and environmental balances, are discussed,especially when they are produced from agricultural feedstock. The use of agriculturalfeedstock for energy purposes also raises the issue of competition with food production. Inthis context, this work contributes to the assessment of the sustainability of Miscanthus xgiganteus, a perennial C4 crop candidate to the production of second-generation ethanol. Theobjectives of this work are (i) to achieve a multicriteria evaluation of cropping systems basedon M. Giganteus using data collected in farmers’ fields and (ii) to compare these croppingsystems with cropping systems including other resources Agricultural candidates for biofuelproduction. The main contributions of this work are (i) the study of the variability of yieldsand winter nitrate losses in a network of commercial fields located in Burgundy (France), (ii)the characterization by modeling of M. giganteus long-term yield evolution and (iii) theintegration of these findings in a process of cropping systems design and assessment aimingat comparing M. giganteus with other feedstock candidate to the production of bioethanol.The study of M. giganteus in farmers’ fields shows that the high variability of yields andnitrate losses is linked to (i) crop age, (ii) soil type and (iii) the type of field (i.e. culturalhistory, size, shape, and environment). Contrasting yield scenarios, built by combining datacollected in commercial fields with a long-term yield evolution model, show that thesensitivity of assessment results regarding yields depends on the assessment field. Theinsertion of M. giganteus in a cropping system can significantly improve the greenhouse gasemission balance as well as the environmental balance, compared with a cropping systembased on a short cropping sequence. Economic results depend strongly on M. giganteus yield.Other agricultural feedstocks are also interesting, especially on soils where the yield potentialof M. giganteus is low: this is particularly the case of alfalfa stems, which can be used forsecond-generation ethanol production

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Clapham, S. Jennifer. "The abundance and diversity of small mammals and birds in mature crops of the perennial grasses Miscanthus x giganteus and Phalaris arundinacea grown for biomass energy." Thesis, Cardiff University, 2011. http://orca.cf.ac.uk/15629/.

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Abstract:

Low-carbon energy production is potentially a major method of reducing greenhouse gas emissions and anthropogenic climate change. In the UK, tall perennial grass crops show potential as “biomass crops”, providing renewable energy sources with a low net carbon cost. However, conversion of large areas of farmland to biomass production would constitute a major land-use change with possible negative effects on native biodiversity, particularly as some biomass crop types are not native to the UK. The aim of this thesis was to assess biological diversity within mature (>3 years old) crops of non-native Miscanthus x giganteus and native Phalaris arundinacea. Biomass crop structural characteristics and management regimes were recorded, and their biodiversity was surveyed with particular reference to birds and small mammals in comparison with adjacent land uses. Food resources in terms of non-crop vegetation and invertebrates were also recorded. Live-trapping revealed eight species of small mammal in the study crops, including a conservation priority species, the harvest mouse Micromys minutus, which was most abundant in Phalaris crops. Phalaris also contained the highest small mammal diversity, but the field headlands held the greatest small mammal abundance. Trapping and direct observations revealed a higher abundance and diversity of birds in the Miscanthus crops in comparison with Phalaris. Most of the bird species found in biomass crops were associated with woodland or reedbed rather than farmland habitat. Phalaris crops had a higher percentage of ground cover of the crop itself and non-crop vegetation, whereas Miscanthus fields had greater cover of crop litter. Miscanthus crops contained fewer invertebrates than Phalaris or the field headlands. Management specific to biomass grass crops involves harvest in spring, thus providing winter habitat of importance to birds and small mammals. The crop fields also provide a refuge for invertebrates and non-crop vegetation and overall, supported high levels of biodiversity.

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Beale, C. V. "Analysis of the radiation-, nutrient- and water-use efficiencies of the potential energy crops Miscanthus x giganteous and Spartina cynosuroides, grown under field conditions in S.E.England." Thesis, University of Essex, 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.361035.

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Hechelski, Marie. "Intérêt des amendements phosphatés sur des sols fortement contaminés par les éléments métalliques en vue d’élaborer à partir de biomasses végétales des catalyseurs hétérogènes supportés utilisables en synthèse organique." Thesis, Lille, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R016.

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Abstract:

De nombreux sols contaminés par les éléments métalliques résultent des activités humaines et industrielles. Pour gérer ces sols, la technique du phytomanagement a séduit les scientifiques et les gestionnaires des sites pollués. Tout en utilisant le génie végétal, cette technique permet de produire des biomasses qu’il convient de valoriser. Sur la base de cette approche, le présent travail décrit cette technique en utilisant des biomasses (raygrass et miscanthus) en association à des amendements phospho-calciques. Ces biomasses, décrites comme étant non-hyper-accumulatrices des éléments métalliques, ont été produites sur des terres de jardins et des terres agricoles. Les expérimentations ont été menées en serre, en mésocosme, et in situ, à proximité de l’ancienne fonderie de plomb Metaleurop Nord.L’utilisation raisonnée des composés phospho-calciques n’a pas affecté significativement les caractéristiques physico-chimiques et biologiques des sols. En revanche, il a pu être montré une amélioration de certains paramètres physiologiques des plantes. Par ailleurs, les composés phospho-calciques ont généralement réduit l’extractabilité et la phytodisponibilité de Cd et Pb tout en favorisant la mobilité et le transfert d’éléments d’intérêt vers les parties aériennes des biomasses. Ceci a permis de transformer ces biomasses en écocatalyseurs. Après avoir été caractérisés, ces derniers ont été utilisés en synthèse organique et leur recyclabilité a été montrée. Trois exemples ont été présentés dans le cadre du présent travail. Dans une perspective d’utilisation d’autres biomasses, les concentrations en éléments métalliques dans des plantes rudérales ont été déterminées
Many metal-contaminated soils result from human and industrial activities. To manage these soils, the phytomanagement has attracted scientists and managers of contaminated sites. While using plant engineering, this technique produces biomass that should be valued. Based on this approach, the present work describes this technic by using plant biomass (ryegrass and miscanthus) in combination with phosphocalcic amendments. These biomass, described as non-hyper-accumulators, were produced on garden soils and agricultural soils. The experiments were conducted in greenhouse, mesocosm and in situ near the former Metaleurop Nord smelter. The sustainable use of phosphocalcic compounds did not significantly affect the physicochemical and biological characteristics of soils. In contrast, some physiological parameters of plants were improved. In addition, the phosphocalcic compounds decreased the extractability and phytavailability of Cd and Pb in some cases while promoting the mobility and the transfer of other metallic elements from the soil to the aerial parts of the biomass studied. Metal-enriched biomass were transformed into ecocatalysts. After being characterized, these ecocatalysts were used in organic synthesis and their recyclability was demonstrated. Three examples have been detailed in the current thesis report. In view of using other biomass, metal concentrations in ruderal plants were determined

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Wanat, Nastasia [Verfasser], Jean Charles [Akademischer Betreuer] Munch, C. [Akademischer Betreuer] Schwartz, V. [Akademischer Betreuer] Geoffroy, Emmanuel [Akademischer Betreuer] Joussein, Martin [Akademischer Betreuer] Pichon, Laurent [Akademischer Betreuer] Caner, Michael [Akademischer Betreuer] Schloter, and Adnan [Akademischer Betreuer] Hitmi. "Potential adaptation of Miscanthus x giganteus for the phytoremediation of a former mine site highly contaminated / Nastasia Wanat. Gutachter: C. Schwartz ; V. Geoffroy ; Emmanuel Joussein ; Martin Pichon ; Jean Charles Munch ; Laurent Caner ; Michael Schloter ; Adnan Hitmi. Betreuer: Jean Charles Munch." München : Universitätsbibliothek der TU München, 2011. http://d-nb.info/1031075097/34.

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Janus, Adeline. "Intérêt d’un amendement organo-minéral pour remédier des sols de friches industrielles multicontaminés en milieu urbain." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10175/document.

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Abstract:

De nos jours, la contamination des sols par les polluants organiques et inorganiques est une problématique majeure. Des techniques douces de remédiation, reposant sur l’utilisation de plantes et de microorganismes, associés à des amendements ou non, sont étudiées pour gérer ces sols. Parmi les différents amendements, le biochar est présenté dans la littérature comme pouvant répondre à ces attentes. Ce travail se propose d’évaluer l’impact des paramètres de pyrolyse sur les caractéristiques de huit biochars élaborés à partir de Miscanthus x giganteus, cultivé sur un sol contaminé en métaux, et de sélectionner le(s) biochar(s) susceptible(s) d’être le(s) plus performant(s) en termes de remédiation de sols contaminés en métaux (Cd, Pb, Zn) et/ou HAP. Il a été mis en évidence une forte influence de la température de pyrolyse sur les caractéristiques des biochars. De plus, les biochars ont présenté de fortes capacités de sorption des trois métaux et des HAP en solution, notamment pour les biochars produits à 600°C. Des expérimentations réalisées avec un sol artificiel et une terre agricole contaminés artificiellement ont mis en évidence la capacité de certains biochars à diminuer la disponibilité environnementale, la biodisponibilité et la bioaccessibilité orale des métaux et des HAP. Sur la base des résultats obtenus, un biochar a été sélectionné comme répondant le mieux aux attentes en termes de gestion de sols multicontaminés. Compte tenu des modifications structurelles du biochar dans les sols, il conviendrait de valider ces résultats sur le long terme, en condition in situ, tout en s’assurant de l’innocuité du biochar étudié et en intégrant les aspects socio-économiques
Nowadays, soil contamination by the organic and inorganic pollutants represent a major issue. Gentle remediation options, comprising plants and microorganisms, and linked with the use of amendments or not, are implemented to manage these soils. Among the different amendments, the biochar is presented in the literature as being able to meet these expectations. This study aims at evaluating the impacts of pyrolysis parameters on the characteristics of eight biochars derived from Miscanthus x giganteus, grown on metal contaminated soils, and selecting the one which may be the most efficient to remediate metals (Cd, Pb, Zn) and/or PAHs contaminated soils. A strong influence of pyrolysis temperature on biochar characteristics was detected. Moreover, biochars showed strong sorption capacity for the three metals and PAHs in aqueous solution, especially for those produced at 600°C. Experiments realized with an artificial soil, and an agricultural soil, both artificially contaminated, demonstrated the efficiency of some biochars to decrease the environmental availability, bioavailability and oral bioaccessibility of the metals and PAHs. Based on the results, one biochar was selected as being the most efficient to manage the contaminated soils. In view of the structural modifications of biochars in soils, these results should be validated in situ on long term basis, while ensuring the harmless effects of the studied biochar and integrating the socio-economic aspects

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Miguez, Fernando E. "Miscanthus x giganteus production : meta-analysis, field study and mathematical modeling /." 2007. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3301195.

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Abstract:

Thesis (Ph.D.)--University of Illinois at Urbana-Champaign, 2007.
Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 69-02, Section: B, page: 0745. Adviser: German Bollero. Includes bibliographical references (leaves 172-181) Available on microfilm from Pro Quest Information and Learning.

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Heaton, Emily A. "The comparative agronomic potential of Miscanthus x giganteus and Panicum virgatum as energy crops in Illinois /." 2006. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3242866.

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Abstract:

Thesis (Ph.D.)--University of Illinois at Urbana-Champaign, 2006.
Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 67-11, Section: B, page: 6119. Adviser: Stephen P. Long. Includes bibliographical references (leaves 89-99). Available on microfilm from Pro Quest Information and Learning.

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Quinn, Ryan Kelly. "Quantifying and comparing belowground carbon pools and fluxes of two bioenergy crop species: Miscanthus x giganteus and Sorghum bicolor." Thesis, 2021. https://hdl.handle.net/2144/42635.

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Abstract:

Agricultural bioenergy crops (“bioenergy”) are a promising renewable fuel source if carbon (C) emitted during the production and combustion of bioenergy is less than emissions associated with fossil fuel analogs. Despite the importance of belowground C sequestration in determining the net C sink potential of bioenergy, belowground C cycling processes in bioenergy crops remains largely uncharacterized. This study seeks to quantify and characterize the response of belowground C pools and fluxes to farm management scenarios (nitrogen (N) fertilization, stand age, and genotype) in two crops proposed as potential sources of bioenergy, Miscanthus x giganteus (Miscanthus) and Sorghum bicolor (Sorghum). This study additionally seeks to compare the belowground C fluxes in two crop species and draw conclusions about the potential for belowground C storage to mitigate carbon dioxide (CO2) emissions associated with the production and combustion of bioenergy derived from these two crop species. We quantified fine root biomass, soil organic carbon (SOC) content, and CO2 emissions associated with root respiration under five nitrogen (N) fertilization levels in Miscanthus and Sorghum. For perennial Miscanthus, we also quantified fine root biomass and root respiration among stands established over three different years to observe how the net belowground C flux changed over time and as a function of establishment year. Both fine root biomass and root respiration rates did not change as a function of fertilization in Sorghum stands, but SOC content in Sorghum was significantly greater in the <0.053 and 2-0.25mm size fractions in unfertilized stands compared to fertilized. In Miscanthus stands, N fertilization did not affect SOC content. Nitrogen fertilization decreased the belowground C storage capacity of Miscanthus by depressing fine root biomass. Simultaneously, N fertilization increased mass-specific rates of root respiration rates in Miscanthus. Despite increased mass-specific root respiration with N fertilizer addition, Miscanthus plot-scale root respiration did not change with increasing N application due to decreased fine root biomass observed with increasing amounts of N fertilization. Fine root biomass was six-fold greater in Miscanthus stands than Sorghum, while mass-specific root respiration rates were lower in Miscanthus stands than Sorghum. When scaled up, plot-scale root respiration emissions were lower in Miscanthus compared to Sorghum stands, while SOC content was greater in Miscanthus stands than Sorghum stands. Our results indicate Miscanthus has greater C sink potential than Sorghum via C allocated belowground to fine root biomass production and lower rates of root respiration.

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Dohleman, Frank G. "Seasonal dynamics of productivity and photosynthesis of three biofuel feedstocks : field comparisons of Miscanthus x giganteus, Panicum virgatum and Zea mays /." 2009. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3362771.

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Abstract:

Thesis (Ph.D.)--University of Illinois at Urbana-Champaign, 2009.
Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 70-06, Section: B, page: 3353. Adviser: Stephen P. Long. Includes bibliographical references (leaves 109-116) Available on microfilm from Pro Quest Information and Learning.

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Dissertations / Theses on the topic 'Miscanthus x giganthus'

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