L'effacement des frontières entre ce qui relève de la solidarité et ce qui relève de l'assurance en matière d'administration de la sécurité sociale, la place occupée par l'imposition durant ces trente dernières années, le basculement de l'assurance-maladie sur la CSG lors du dernier quinquennat de la Présidence d'Emmanuel MACRON, la déconnexion des prestations sociales des cotisations sociales tendent à confondre ces dernières avec un impôt à taux progressif [START_REF] Robin | Les cotisations sociales tendent à devenir un impôt progressif[END_REF] , même si la jurisprudence du Conseil constitutionnel s'efforce de clarifier la distinction entre impositions de toutes natures et cotisations sociales [START_REF] Martin | Le Conseil constitutionnel et la distinction des impôts et des cotisations sociales À propos de la décision Cons. const[END_REF] .

Pour autant, ainsi qu'avait déjà pu le relever l'Institut des politiques publiques (sur la période 1997-2012) en masse totale, il y a eu peu de modification importante. Lorsqu'elles ont existé, elles ont avant tout été déterminées par la conjoncture économique. recourir à une telle approche, à défaut de quoi, toute volonté réformatrice serait réduite dans sa portée et dans ses effets.

Enfin, la sédimentation des mesures fiscales, l'instabilité de la norme fiscale et la pesanteur des formalités administratives, malgré l'amorce d'une simplification pour certains impôts (en matière d'impôt sur le revenu depuis la mise en place des déclarations pré-remplies , des déclarations tacites et la généralisation du prélèvement à la source, ou plus récemment, en matière de TVA, sous l'effet de nouvelles prescriptions européennes), ont accru la complexité du système fiscal Français. L'optimalité passe aussi par une simplification du système fiscal. Cette simplification est un vieux serpent de mer, déjà engagée mais restant à géométrie variable selon la nature de l'impôt.

Pour les besoins de la présente communication, nous nous concentrerons sur les deux premières propositions.

A.-Arbitrer entre les critères d'optimalité

Les Français sont attachés au système redistributif et à la justice fiscale. Selon le Conseil des prélèvements obligatoires40 , « la redistribution traduit la capacité des prélèvements obligatoires à réduire, à augmenter ou à laisser inchangées les inégalités de revenus et de patrimoine ». La redistribution est associée à l'équité et au principe d'égalité devant l'impôt conformément à l'article 13 de la déclaration des droits. La redistribution des revenus est une des fonctions de l'Etat identifiées par l'économiste américain Richard MUSGRAVE. Elle relève de sa fonction économique, longtemps controversée au nom de la neutralité. La crise sanitaire a permis de renouer avec l'interventionnisme fiscal, sous la forme d'aides publiques ou d'allègements fiscaux.

Mais la justice fiscale reste un sujet délicat [START_REF] Michel | Quelle justice fiscale pour un monde en transition ?[END_REF] .Cette « passion de l'égalité », qui s'est renforcée après le premier choc pétrolier, s'est accompagnée d'une complexité toujours plus importante du système fiscal. La redistribution est allée de pair avec la préférence collective en faveur de la protection. Certains s'interrogent sur la nécessité de trouver une plus large place à la liberté. Mais cette liberté ne pourrait trouver une plus large place en matière fiscale sans un accroissement des contrôles. Si pendant la crise sanitaire, les contrôles fiscaux ont pendant un certain temps été suspendus, ces derniers se sont intensifiés au sortir du premier confinement [START_REF]à ce titre par rapport à l'année[END_REF] . Ainsi, par exemple, la flambée des prix de l'immobilier et la perte de loyers par certains propriétaires consécutivement à la crise sanitaire ont provoqué une forte croissance des contrôles fiscaux auprès des contribuables aisés [START_REF] Manon | La flambée de l'immobilier fait grimper la facture de l'IFI[END_REF] .

Tout impôt a avant tout une fonction financière. Cette fonction se mesure à l'aune du critère de l'efficacité. L'impôt doit avoir un rendement, c'est-à-dire, selon la définition proposée par le Conseil des prélèvements obligatoires44 , qui « correspond à la capacité des prélèvements obligatoires à générer des recettes pour financer les budgets des administrations publiques ».

En 20 ans, le poids des recettes fiscales dans l'ensemble des pays de l'OCDE, a sensiblement augmenté. Il y a 30 ans, lors de la signature du Traité de Maastricht, le taux des prélèvements obligatoires en France était de 40, 7% du PIB. Même si la tendance a été à la baisse de certains impôts, comme l'impôt sur le revenu ou l'impôt sur les sociétés, le taux des prélèvements obligatoires n'a d'être à un niveau élevé.

Le système fiscal français : quelle(s) priorité(s) pour la gouvernance financière ?

  Le pouvoir d'achat des Français est dans un contexte international et interne incertain la préoccupation centrale des Français 1 . C'est le domaine qui comptera le plus dans le choix des Français de leur candidat à l'élection présidentielle, quel que soit le parti du candidat sur l'échiquier politique (à l'exception des Républicains, de Reconquête et d'Europe Ecologie les verts (EELV) 2 ). Selon une étude réalisée par ODOXA-BACHBONE Consulting pour Le Figaro 3 auprès d'un échantillon de 1005 personnes interrogées par Internet le 15 et 16 février 2022 (avant la crise Ukrainienne), les Français restent sceptiques sur la capacité des candidats à améliorer leur pouvoir d'achat mais 67 % des Français estiment que la prochaine élection présidentielle aura un impact sur leur pouvoir d'achat 4 .Durant ces deux dernières années, la France a connu un rebond de croissance inattendu et le plus élevé de tous les pays de l'OCDE 5 . Le nombre des faillites a été au plus bas et les créations d'entreprise plus nombreuses que prévu 6 . Le chômage s'est ralenti 7 . Ce résultat peut surprendre car selon une étude récente de l'OFCE, le pouvoir d'achat des Français a davantage augmenté sous le dernier mandat présidentiel que pendant les deux mandats qui l'ont précédé. V. Pierre MADEC, Mathieu PLANE, Raul SAMPOGNARO, « Une analyse macro et microéconomique du pouvoir d'achat des ménages en France -Bilan du quinquennat mis en perspective » : OFCE, policy brief n° 104, 17 mars 2022. 'intervention massive de l'Etat liée à la politique du « Quoi qu'il en coûte » d'aides en faveur des particuliers et des entreprises a vraisemblablement permis de contrer les contraintes imposées à l'activité économique par les mesures de confinement successives 8 . Mais sans doute est-ce indirectement révélateur « qu'une partie de l'économie souterraine voyant pleuvoir des aides publiques sur des entreprises déclarées ont soudain compris l'intérêt de s'acquitter de leurs impôts 9 ». Cependant, cette situation reste fragile car le PIB par tête demeure un quart plus faible qu'aux Etats-Unis. La sortie de la crise sanitaire n'est pas achevée. L'accompagnement de la sortie des dispositifs d'aides et le remboursement des prêts par les entreprises restent à satisfaire. Le pouvoir d'achat des Français a été préservé et a même sensiblement progressé pendant la crise sanitaire.Le retour de l'inflation, la transition énergétique et sans doute la nécessité d'accroître le budget de la défense obscurcissent l'horizon. L'inflation a de nombreux effets pervers. Elle réduit le pouvoir d'achat des moins fortunés ainsi que les investissements. Elle atteint l'épargne des classes moyennes, comprime les marges bénéficiaires des entreprises et peut être une source de tensions sociales accrue 10 .Les constats alarmistes de certains groupes d'experts 11 contribuent à accélérer la transition énergétique ou écologique 12 .

	Le Plan de relance Next Generation EU pourrait porter les germes, au travers de l'évolution
	des ressources propres du budget de l'Union européenne 15 , d'une recomposition de notre
	système fiscal et d'une refonte de son architecture. Indépendamment de ce plan, il y a d'autres
	Par facteurs sous-jacents qui pourraient favoriser cette refonte (I). Des propositions en vue d'une
	Philippe LUPPI* telle refonte peuvent être avancées (II).
	Figaro
	Mardi 28 juin 2021.
	10 Nicolas BAVEREZ, « Les apprentis sorciers de l'inflation » : Le Figaro Lundi 31 janvier 2022 ;
	Jean-Pierre ROBIN, « Le pouvoir d'achat des Français plombé par la faiblesse de l'euro » : Le Figaro
	Samedi 12-Dimanche 13 mars 2022.
	11 Rapport d'évaluation du GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat),
	second volet du sixième rapport, » impacts, adaptation et vulnérabilité », 28 février 2022.
	12 L'Union Européenne s'est engagée à atteindre la neutralité climatique d'ici à 2050, afin de respecter
	les engagements qu'elle a pris au niveau international dans le cadre de l'accord de Paris. A cette fin, un
	pacte vert pour l'Europe a été lancé par la Commission en décembre 2019. Il s'agit d'un ensemble de
	mesures visant à engager l'Union Européenne sur la voie de la transition écologique. En revanche,
	cette thématique est restée, compte tenu de la crise Ukrainienne, en retrait des débats de la campagne
	présidentielle.
	13 Jérôme FOURQUET et Jean-Laurent CASSELY « La France sous nos yeux », Paris, Seuil 2021.
	14 Michel BOUVIER, « Un nouveau modèle économique exige un nouveau modèle fiscal » : Revue
	Française de finances publiques, Mai 2021, n° 154, p. 163 ; Voir également Gilbert ORSONI, Chapitre
	VII « et pour quels choix fiscaux ? » in « Les finances publiques en question », Paris, BRUYLANT,
	décembre 2021, p. 203 et suiv.

Nous tenons vivement à remercier Madame Emilie MOYSAN JEANNARD ainsi que les services de la Faculté de droit (Antenne de Laval) de Le Mans Université pour l'organisation de ce colloque. * Maître de conférences HDR de droit public, Faculté de droit,

de

science politique et de Management de Nice, Ecole universitaire de recherche, Directeur adjoint de l'Ecole doctorale DESPEG ED 513, Directeur du Master 2 Droit et Procédures fiscales de l'entreprise et du Master 1 Droit public parcours Fiscalité, CERDACFF-UPR 7267 -Université Côte d'Azur, France 1 Manon MALHERE, » Pouvoir d'achat : les candidats jugés peu crédibles » : Le Figaro Vendredi 18 février 2022. 2 Le pouvoir d'achat constitue la préoccupation principale pour les proches de La France insoumise (LFI) (74 %), du Parti socialiste (PS) (55 %), de La République en marche (LREM) (51 %) et du Rassemblement national (RN) (57 %). En revanche, le pouvoir d'achat n'est que la troisième préoccupation pour les partisans de Les Républicains (LR) (33 %), de Reconquête (35 %) et d'Europe Ecologie Les Verts (EELV) (35 %). Les deux premiers groupes mettent en avant l'immigration ainsi que la sécurité et la lutte contre le terrorisme (42 et 34 % pour LR ; 75 et 40 % pour Reconquête) alors que les partisans d'EELV sont avant tout préoccupés par l'environnement (73 %). 3 « Le pouvoir d'achat au coeur du vote des français » : Le Figaro Vendredi 18 février 2022.

4 5 La croissance a été de 8 % du PIB en 2020 et de 7 % du PIB en 2021 alors que la moyenne de la croissance dans les pays de la zone Euro a été de 5 %. V. Anne DE GUIGNE, « Les mystères de la vigueur de la reprise économique française » : Le Figaro Mardi 28 juin 2021.

6

Le nombre de liquidations a été réduit de plus de 50 % contre 20% en moyenne dans la zone Euro. 7 Selon les derniers décomptes de l'INSEE publiés le 9 mars 2022, les créations nettes d'emplois ont bondi en 2021, + 697400 sur un an et + 380100 par rapport à leur niveau d'avant la crise sanitaire. Ces chiffres sont à comparer aux + 215600 enregistrés en moyenne chaque année entre 2015 et 2019.V. LL'effacement des frontières, le développement des réseaux, la dématérialisation des données et le recours au télétravail créent les conditions d'une mutation du modèle économique. La France est passée d'une économie centrée sur la production et l'industrie à une société organisée autour de la consommation et des services

13

. Ce nouveau modèle économique exige un nouveau modèle fiscal. Le processus de transition engagé depuis près de 40 ans est propulsé par la crise sanitaire vers un autre univers qui ne serait pas sans effet sur notre système fiscal 14 . INSEE Première, n° 1896, mars 2022.V. également, OCDE, « Taux de chômage de l'OCDE » : communiqué de presse, janvier 2022 : 10 mars 2022.

8

Manon MALHERE et Anne Hélène POMMIER, « Radiographie de la France après un an de crise » : Le Figaro Vendredi 26 novembre 2021.

9

Anne DE GUIGNE, « Les mystères de la vigueur de la reprise économique française » : Le I.

-L'opportunité d'engager une refonte du système fiscal français

	La refonte du système fiscal français aurait pu être l'un des thèmes de la campagne
	présidentielle, si elle n'était obscurcie par la situation internationale. Les différents candidats
	déclarés ont formulé des propositions en matière fiscale mais très ciblées sur certains pans de
	notre système fiscal. Aucun d'entre eux ne va jusqu'à proposer une refonte globale, sans être
	nécessairement timorés sur la portée de certaines mesures annoncées. Pour autant, la structure
	de notre système fiscal atypique est facteur d'inertie (A). Il serait nécessaire de revoir certains
	équilibres internes (B).
	A.-

La structure du système fiscal français, facteur d'inertie

  Les mobilisations antifiscales telles que le mouvement des bonnets rouges contre l'écotaxe en 2013 ou celui des Gilets jaunes, à la fin de 2018, sont le reflet d'une acceptation relative du système fiscal. La légitimité de l'impôt et son sens prêtent à interrogation. Il ressort cependant d'une récente enquête commandée auprès d'Harris INTERACTIVE 17 par le Conseil des prélèvements obligatoires en septembre 2021 que « près de 8 Français sur 10 18 considèrent le paiement des impôts comme un acte citoyen car il permet de participer à la vie du pays en finançant divers services publics et aides sociales ». En revanche, ils se sont montrés « opposés à la création d'un impôt COVID qui aurait pour objet de rembourser une partie des dépenses exceptionnelles engagées par l'Etat pendant la crise sanitaire ».Les Français sondés émettent un jugement plutôt négatif sur le niveau et la répartition des prélèvements. S'ils adhèrent au principe de l'impôt, ils sont 75 % à penser que le niveau d'imposition est trop élevé en France et seulement 4 % à le juger trop bas. En revanche, les cotisations sociales, sans doute en raison de leur contrepartie directe sous forme de prestations sociales, appellent un jugement plus nuancé19 . Ce sondage fait ressortir que « le jugement sur le niveau général des prélèvements obligatoires apparait nettement plus défavorable que celui formulé par les personnes sondées (contribuables aux revenus les plus modestes) lorsqu'ils s'expriment sur leur situation personnelle 20 ». l'utilisation de l'argent public : plus l'opinion sur l'utilisation de l'argent public est positive, plus l'acceptation du prélèvement fiscal est élevée 22 . L'inertie, marquée par une mauvaise hiérarchie entre les missions au sein des administrations et par un manque d'efficacité du système fiscal, reste le facteur prédominant de leur insatisfaction.

	Face à cette insatisfaction et à la fragilité du consentement à l'impôt, il s'avère nécessaire de
	revoir les équilibres internes de notre système fiscal.
	B.-
	L'architecture du système fiscal français est constitué par un poids encore élevé des
	cotisations sociales, malgré un élargissement de la fiscalisation du financement de la sécurité
	sociale depuis la mise en place de la CSG, une prédominance des impôts indirects sur les
	biens et les services (au premier rang desquels, la TVA) et un poids relativement modéré
	(même si son rendement s'est accru ces dernières années) de l'impôt sur le revenu des
	personnes physiques.

Notre système fiscal s'est transformé sous l'effet de la concurrence fiscale entre Etats 16 et pourrait encore évoluer si un impôt européen, dans le cadre du Plan Next Generation EU, parvenait à se mettre en place. Un certain nombre de directives européennes en matière de TVA depuis 1967 et 1977, depuis l'avènement du marché unique en 1993, ainsi qu'en matière de fiscalité transfrontalière ou de groupes de sociétés depuis 1990, modifiées à plusieurs reprises, ont été transposées dans notre droit interne et sont venues apporter un certain nombre d'adaptations. Certaines dispositions fiscales appliquées à notre système d'imposition ont dû se conformer au droit de l'Union européenne sous l'effet de la jurisprudence de la Cour de justice de l'Union européenne. Néanmoins, en dépit de ces modifications et de ces adaptations, notre système fiscal, constitué d'un agencement d'impôts de nature diverse, apparait comme figé et quelque peu décalé avec notre environnement économique et surtout technologique.

Notre système d'imposition a été vivement contesté ces dernières années.

Deux autres enseignements méritent d'être relevés. D'une part, il ressort de ce sondage que les Français ont une mauvaise connaissance des principales données du système fiscal. Ils ont, à une large majorité, une perception inexacte du niveau des prélèvements obligatoires en France. Ils ont tendance, sur un plan global, à le sousestimer mais à le surestimer par rapport à leurs Etats voisins. Ils ont une perception surestimée de la contribution réelle de l'impôt sur le revenu aux recettes publiques et ont tendance à sous-estimer le poids de la CSG dans les recettes de l'Etat. Une enquête menée en 2018 précitée 21 avait fait déjà ressortir une différence de perception selon la nature de l'impôt. Ainsi, certains impôts leur apparaissaient, à une très forte majorité, justifiés : l'impôt sur la fortune immobilière (81 %), l'impôt sur le revenu (70 %), l'impôt sur les sociétés (79 %) ou, de façon plus surprenante, les taxes sur l'alcool et le tabac (75 %). En revanche, d'autres impôts faisaient l'objet d'une adhésion relative : la TVA (55 %), la CSG (37 %), la taxe d'habitation (41 %), la taxe sur les produits pétroliers (40 %), la contribution à l'audiovisuel public (30 %) ou les droits de succession (seulement 17 %). D'autre part, « le niveau de confiance décroît à mesure que le niveau de gouvernance s'élève : 70% des Français ont confiance dans leurs communes pour utiliser efficacement l'argent public, 60 % dans leurs départements, 54 % dans leurs régions, et seulement 33 % dans l'Etat et 38 % dans l'Union européenne ». L'acceptation de l'impôt doit être corrélée avec le degré de satisfaction dans

Une nécessaire modification des équilibres internes du système fiscal

  Notre système fiscal invite à s'interroger sur la place de la progressivité et de la proportionnalité ainsi que sur la portée de la justice distributive ou redistributive. Il invite également à s'interroger sur la confrontation de trois blocs d'imposition : l'imposition des revenus du travail et l'imposition des revenus du capital ; l'imposition des revenus et l'imposition sur le patrimoine ; l'imposition sur le capital et la fiscalité locale.

La redistribution des revenus opérée par les prélèvements fiscaux et sociaux est fonction de la progressivité et de leurs poids. Ainsi que l'a montré le Conseil d'analyse économique

[START_REF] François | Fiscalité et redistribution » : Rapport du Conseil d'analyse économique[END_REF]

, « le concept de progressivité traduit essentiellement l'idée d'écart par rapport à la proportionnalité, dont l'effet est nul sur la répartition des revenus…Or, la progressivité de l'impôt sur le revenu concourt presque à elle seule à la progressivité des prélèvements fiscaux en France qu'à l'étranger, de l'impôt sur le revenu dans le revenu national….mais en fait la redistribution en France est davantage le fait des prélèvements sociaux que des prélèvements fiscaux ». Ce constat n'a pas beaucoup évolué en 25 ans. D'autres impositions telles que l'imposition sur la fortune immobilière ou les droits de mutation à titre gratuit sont également régis par la progressivité de la base d'imposition.

  Le taux de prélèvement obligatoire est resté élevé mais il est essentiellement lié à des taux de cotisations sociales contributives importantes26 . « Le système fiscal, pris dans son ensemble, est faiblement progressif en fonction du revenu 27 ». Les différentes réformes fiscales qui se sont succédé se sont le plus souvent neutralisées et n'ont abouti à aucune modification notable de la redistribution fiscale. Elles ont eu pour effet d'accroître le caractère régressif du système fiscal français. Malgré une multitude de réformes fiscales, la permanence de la structure générale de notre système fiscal est restée prédominante entre 1997 et 201228 . Les dernières réformes menées sous la présidence d'Emmanuel MACRON (la transformation du CICE en allègement de cotisation patronale, la substitution de la CSG à des cotisations sociales sur les actifs, le remplacement de l'ISF par l'IFI, la création du prélèvement forfaitaire unique (flat tax), la baisse programmée du taux de l'impôt sur les sociétés, la baisse des impôts de production (CFE, CVAE), la suppression de la taxe d'habitation sur la résidence principale 29 ) ont contribué à rapprocher ou à aligner notre système fiscal sur la pratique de nos partenaires européens mais n'ont pas favorisé un basculement de la progressivité vers la proportionnalité de notre système fiscal. Si le législateur a soumis certains revenus à un taux proportionnel (lors de la mise en place du prélèvement forfaitaire unique), il a maintenu le caractère progressif de l'IFI.Le système Français est jugé peu équitable par les Français. Selon le sondage commandé à Harris INTERACTIVE par le Conseil des prélèvements obligatoires, il leur apparait préjudiciable aux classes moyennes et dans une moindre mesure, aux catégories les plus modestes30 . L'équité ou la justice fiscale revêt, pour reprendre la distinction établie par le regretté Professeur Gérard TOURNIE La redistribution a un impact très important en termes de réduction des inégalités dès lors que l'analyse porte sur l'ensemble des transferts publics, dépenses et recettes publiques33 . Vu sous l'angle des territoires, la redistribution a tendance à homogénéiser les revenus moyens entre territoires, après transfert, essentiellement au bénéfice des communes des aires urbaines comprenant entre 20000 et 200000 habitants. Les communes ne sont que légèrement bénéficiaires de la redistribution 34 ».La structure du système fiscal est en grande partie liée à la structure des assiettes fiscales 35 et non pas uniquement au niveau des taux règlementaires de taxation. A cet égard, il y a trop de revenus reliés au capital et pas assez au travail. Or, les assiettes fiscales des revenus du capital sont le plus souvent étroites alors que les assiettes fiscales des revenus du travail sont plus larges. Cette différence peut s'expliquer par l'écart du taux global d'imposition entre le capital et le travail36 . Les écarts de patrimoines sont plus élevés que les écarts de revenus. Toute réforme fiscale devrait veiller à trouver un nouvel équilibre entre la redistribution des patrimoines et la redistribution des revenus 37 et réduire l'impact des effets d'assiette sur la taxation du travail et du capital. Les assiettes de certains impôts comme celle de l'impôt sur le revenu ou de certaines impositions locales sont soit « mitées » par de nombreuses exonérations, soit trop archaïques. Elles sont à l'origine du caractère régressif de notre système fiscal 38 . La fiscalité du patrimoine ou la fiscalité du capital ont été l'objet d'un empilement de mesures qui sont venues accroître la complexité du système fiscal français alors que l'assiette des impositions foncières (hors CVAE ou CET) s'est « fossilisée 39 ».

	33 Conseil des prélèvements obligatoires, « Redistribution, innovation, lutte contre le changement
	climatique : trois enjeux fiscaux majeurs en sorte de crise sanitaire », préc. p. 17 ; V. également, 26 Antoine BOZIO, Roy DAUVERGNE, Brice FABRE, Jonathan GOUPILLE, Olivier MISLIN, « Mathias ANDRE, « Les prélèvements obligatoires au regard des enjeux redistributifs » : rapport
	Fiscalité et redistribution en France (1997-2012) » : Rapport de l'Institut des politiques publiques, particulier n° 3, Février 2022.
	mars 2012, p. 31. 34 Conseil des prélèvements obligatoires, « Redistribution, innovation, lutte contre le changement 27 Rapport de l'Institut des politiques publiques, préc. p. 33, 50, 117. climatique : trois enjeux fiscaux majeurs en sorte de crise sanitaire », préc. p . 24 et suiv. 28 Rapport de l'Institut des politiques publiques, préc. p. 50. 35 Rapport de l'Institut des politiques publiques, préc. p. 63. 29 Sur l'ensemble de ces mesures, voir François ECALLE, « Quinquennat MACRON : le grand 36 Rapport de l'Institut des politiques publiques, préc. p. 63, 64 ; voir également Commission
	décryptage : fiscalité » : Institut MONTAIGNE, 2022. internationale, présidée par Olivier BLANCHARD et Jean TIROLE, « Les grands défis 30 55 % des Français jugent la redistribution des richesses insuffisante ; 27 % d'entre eux la jugent trop économiques » juin 2021, p.345 et suiv.
	importante et seulement 18 % la trouvent juste. 37 François ECALLE, « Les enjeux fiscaux du prochain quinquennat » : Les commentaires d'actualité,
	FIPECO, 17 Février 2022.

31

, trois sens distincts : un traitement identique des contribuables (justice dans l'impôt ou justice égalité) ; un sacrifice autorisant la progressivité des taux et l'existence de discriminations (justice de l'impôt ou justice équité) ; une réaffectation partielle ou totale des fortunes (justice par l'impôt ou justice égalisatrice), « aussi bien par les taux progressifs que par l'inégalité du traitement fiscal ». Seul le premier sens conduit à bannir toute discrimination pour préconiser la seule proportionnalité des taux.

Le Conseil des prélèvements obligatoires 32 a pris la mesure de ces préoccupations en constatant que le système de prélèvements obligatoires est globalement proportionnel et que les prélèvements obligatoires ne jouent qu'un rôle marginal en matière de réduction des inégalités en France. Néanmoins, la redistribution opérée par le système fiscalo-social pris dans son ensemble, bénéficient à deux tiers des ménages. Une analyse de la redistribution restreinte aux seules dépenses publiques ou aux seules recettes publiques a une portée limitée.

31

Gérard TOURNIE, « L'échec d'une grande ambition : la science fiscale selon Henri LAUFENBURGER », sous la direction de Sophie DE RAIMBAULT DE FONTAINE, « Doctrines fiscales : à la redécouverte de grands classiques » : Paris, L'Harmattan 2007, p. 74. 32 Conseil des prélèvements obligatoires, « Redistribution, innovation, lutte contre le changement climatique : trois enjeux fiscaux majeurs en sorte de crise sanitaire », Paris, Février 2022, p. 20. « Après le temps du constat, vient le temps des propositions.

II.-Propositions en vue d'une refonte de l'architecture d'un système fiscal Français plus optimal

L'optimalité d'un système fiscal se mesure à l'aune de trois critères : l'équité, l'efficacité et l'efficience. Mais ces trois critères étroitement complémentaires doivent être hiérarchisés. Il conviendrait de procéder dans le cadre du système fiscal Français à un arbitrage entre eux (A).

Par-delà cet arbitrage, l'approche sectorielle a été longtemps privilégiée au détriment de la recherche d'une approche plus globale (B). Un rééquilibrage interne nécessite pourtant de 38 Rapport de l'Institut des politiques publiques, préc. p. 15, 60. 39 Ce constat n'est pas nouveau mais certaines évolutions sont perceptibles, Voir Xavier CABANNES, « La nouvelle physionomie des « quatre vieilles », Vers un départ à la retraite ? » : AJDA 2022 p.328.

Privilégier une refonte globale du système fiscal plutôt qu'une démarche sectorielle.

  En 2021, la France demeure en tête des pays européens avec un taux de 45,4% du PIB. Pour autant, ainsi que l'a démontré le Professeur Frédéric DOUET45 , ce niveau élevé de prélèvements obligatoires n'a pas réduit la pauvreté. « L'impôt ne permet que de corriger à la marge les inégalités de revenus. Il ne s'attaque pas aux racines de celle-ci (inégalités extra-économiques) ». Il constate d'ailleurs que « les impôts progressifs qui pèsent de façon très lourde sur une minorité de contribuables, sont moins rentables pour l'Etat que les impôts proportionnels » …. « La progressivité de l'impôt ne doit pas constituer l'alpha et l'oméga de l'ancrage des politiques publiques en matière de lutte contre les inégalités. Trop de progressivité a un effet désincitatif en matière fiscale. Elle tue l'impôt dans la mesure où elle dissuade l'effort et encourage l'évitement, la fraude et l'exil ». Il conclut en considérant, à juste titre, que « le bon combat est de réduire la pauvreté et non la richesse ».Le critère de l'efficience du système fiscal ne pourra jouer que si le résultat est obtenu avec une économie de moyens, et donc sur la base d'un calcul d'optimisation visant à minimiser les coûts. Le niveau des prélèvements obligatoires a atteint son niveau maximal. Le poids de la dette publique et le remboursement des mesures initiées par le quoi qu'il en coûte limitent les marges de manoeuvre. Les baisses d'impôt déjà engagées (notamment la baisse des impôts de production) ne devraient pas permettre la réalisation d'économies substantielles. La théorie dite du ruissellement qui consisterait à baisser les impôts des plus riches pour favoriser l'investissement, et par là même la croissance, reste de surcroît à démontrer. La baisse de la TVA dans la restauration n'a pas favorisé l'investissement et l'emploi. Cependant si l'alourdissement de la pression fiscale n'est pas la bonne solution, si l'impôt demeure un prélèvement à caractère définitif et sans contrepartie, la baisse des impôts doit être conditionnée à une logique politique (à défaut d'être contractuelle) du donnant donnant de réduction des inégalités de revenus de leurs bénéficiaires, voire à un engagement formel de faire (conduisant à une forme de contractualisation). La croissance est avant tout freinée par l'accroissement des inégalités.Un « bon impôt » est un impôt à assiette large et à taux faible. Un tel impôt se concilie mal avec la tendance à la baisse de la pression fiscale. Il peut aussi, a contrario, être réduit à néant s'il vise à modifier le comportement d'un acteur économique. Sa base d'imposition se réduit pour mieux disparaitre. Il devrait en être ainsi, en principe, de tout prélèvement fiscal à finalité écologique. A défaut, il est détourné de sa finalité.La refonte du système fiscal appelle une démarche globale de la gouvernance.Dans une économie qui s'est globalisée sous l'effet de la mondialisation et des potentialités du numérique, toute véritable refonte du système fiscal devrait être globale. Cependant, la pluralité des objectifs assignés au système fiscal et à son éventuelle constitue une source majeure de complexité dans la définition d'une réforme fiscale optimale.La notion de « réforme fiscale » semble, de prime abord, inadéquate si l'on cherche à l'appliquer au système fiscal dans son ensemble. Mais elle conserve en général toute sa pertinence si elle s'applique uniquement à un impôt précis.Par ailleurs, la fiscalité est restée, en dépit de la révision des traités européens qui se sont succédé depuis le traité de Maastricht, une compétence des Etats membres soumise au sein du Conseil de l'Union européenne, au principe de l'unanimité des Etats. Les systèmes fiscaux sont parvenus, sous l'effet des directives adoptées en matière de TVA, de droits d'accises et de fiscalité des entreprises, à une relative convergence 46 en matière d'impôts directs. En France, le taux normal de l'impôt sur les sociétés a été progressivement réduit dans le cadre d'une trajectoire par la loi de finances pour 2017, amplifiée par la loi de finances pour 2018, puis ajustée par la loi du 24 juillet 2019 (portant création d'une taxe sur les services numériques et modification de la trajectoire de baisse de l'impôt sur les sociétés), par la loi de finances pour 2020, puis par la loi de finances pour 2022 pour atteindre 25 % au 1 er janvier 202247 .Cette question est absente des débats présidentiels 48 mais son architecture générale prête à discussions49 . Certains des candidats 50 seraient même favorables à la création d'un impôt sur les profiteurs de crise.La fusion de l'impôt sur le revenu et de la CSG avait fait l'objet d'un débat sous la présidence de François HOLLANDE et d'un rapport du Conseil des prélèvements obligatoires 51 . Mais cette perspective a été abandonnée. Rares sont les candidats à la prochaine élection présidentielle qui inscrivent l'impôt sur le revenu à leur programme de réforme 52 alors qu'il était préoccupation de la plupart des candidats déclarés lors de l'élection présidentielle de 2017.La TVA retient l'attention de certains candidats. Ainsi, Yannick JADOT préconise une baisse de la TVA à 5,5 % pour les transports collectifs et les services de réparation, à 0 % pour l'alimentation biologique et une hausse corrélative de 20 % pour les transports polluants. Fabien ROUSSEL se dit favorable à une baisse des impôts indirects (TVA, Taxe intérieure de consommation sur les produits énergétiques) mais sans apporter d'autres précisions. Jean LASSALE se dit également en faveur d'une baisse de la TVA sur les hydrocarbures.A droite, les candidats déclarés (Valérie PECRESSE, Nicolas DUPONT AIGNAN, Eric ZEMMOUR) défendent plus largement une baisse des impôts de production (qui dépassent la seule TVA) ou leur suppression (Marine LE PEN).Certains avocats, issus du cercle des fiscalistes 53 , préconisent d'augmenter la TVA pour baisser les cotisations sociales et la CSG. Ils considèrent que la TVA est un impôt qui n'est pas nécessairement anti-social et est un impôt sur la consommation et non nécessairement sur les consommateurs. Son augmentation serait bénéfique pour inciter à la relocalisation des industries françaises.Alors que le pouvoir d'achat est au coeur de la prochaine campagne présidentielle, la plupart des candidats déclarés à droite comme à gauche se focalisent sur l'imposition du patrimoine (IFI, Droits de succession, Flat tax).Le remplacement de l'ISF par l'IFI a été la mesure phare du mandat du Président Emmanuel MACRON qui s'achève. A droite (Nicolas DUPONT AIGNAN, Jean LASSALE, Marine LE PEN), comme à gauche (Yannick JADOT, Anne HIDALGO, Fabien ROUSSEL, Jean-Luc MELENCHON), nombreux sont les candidats réclamant de rétablir l'ISF selon des modalités variables. Yannick JADOT et Anne HIDALGO seraient favorables à l'instauration d'un ISF climatique 54 ou à un ISF renforcé[START_REF] De Fabien | Les deux candidats évoquent dans cette perspective la suppression de la flat tax[END_REF] . Marine LE PEN envisage de remplacer l'IFI par la de cet exercice supérieur à 150 Millions d'euros et dont le résultat net dépasse celui établi au cours de l'exercice précédent. Son taux devrait être de 50%. Fabien ROUSSEL entend s'engager dans la mise en place d'une contribution exceptionnelle (impôt COVID visant les profiteurs de crise) qui frapperait les profits des grands groupes et des compagnies d'assurance pour le financement des dépenses rendues nécessaires par la crise sanitaire.51 Conseil des prélèvements obligatoires, « Impôt sur le revenu, CSG, quelle réforme ? », Paris, Février 2015.52 Marine LE PEN propose une exonération d'impôt sur le revenu pour tous les jeunes actifs de moins de 30 ans tandis que tant Fabien ROUSSEL que Jean-Luc MELENCHON entend relever le nombre de tranches du barème (15 pour le premier, 14 pour le second) afin de rendre l'impôt sur le revenu plus progressif.53 Philippe BRUNEAU, Jean-Yves MERCIER et Jérôme TUROT, « Augmenter la TVA pour baisser les cotisations patronales et la CSG serait efficace et équitable » : Le Figaro Vendredi 16 Février 2022.54 Yannick JADOT préconise la création d'un tel ISF pour des patrimoines supérieurs à 2 millions. Il comporterait un bonus-malus selon l'impact des actifs financiers et immobiliers sur le climat et devrait, selon ses estimations, permettre de collecter au moins 15 Mds d'euros. Anne HIDALGO serait dessiner devront concilier la force attractive du territoire, la nécessité de réduire la pression fiscale et une plus grande sélectivité des dépenses publiques. La limitation des marges de manoeuvre de l'Etat Français pourrait ouvrir la voie à une nouvelle gouvernance financière fondée sur l'autonomie et à un partage accru des compétences tant à l'égard des collectivités territoriales que de l'Union européenne. Si une telle perspective venait à se concrétiser, elle pourrait s'accompagner d'un ébranlement global du système fiscal Français.

	B.-

Un accord a été trouvé le

mars 2022 entre les Etats membres de l'Union européenne pour mettre en place, aux frontières de l'Union européenne, une taxe carbone. Mais les autres annonces de prélèvements fiscaux prêtent à discussions sur le plan juridique. V. à cet égard, l'excellente intervention, dans le présent colloque, du Professeur Alexandre MAITROT de LA MOTTE.16 Alix MONDONNEIX, « La concurrence fiscale étatique » Thèse Doctorat en Droit, Université Côte d'Azur, 26 oct. 2021.

Harris INTERACTIVE, « Les Français et les prélèvements fiscaux et sociaux » : Note de synthèse, sept.2021 ; « Baromètre des prélèvements obligatoires en France, 1 re éd., 2021 » : Les notes du CPO, n° 3, Février 2022. Les résultats de cette enquête rejoignent les résultats déjà constatés par un autre sondeur trois ans plus tôt : Game Changers, IPSOS, « Le rapport des Français aux impôts et au système fiscal » : Le Monde, Novembre 2018.

Ce même résultat avait été observé auprès des contribuables les plus aisés en 2018. Le panel retenu par Harris INTERACTIVE semble en 2021 plus large. La catégorie socio-professionnelle de l'échantillon retenu n'est pas précisée.

60 % des Français, selon cette étude, les jugent trop élevées.

62 % des Français considèrent qu'ils paient trop d'impôts alors que 34 % trouvent leur niveau d'imposition juste.

Game Changers, IPSOS, « Le rapport des Français aux impôts et au système fiscal » : Le Monde, Novembre 2018.

65 % des Français se déclarent insatisfaits, selon cette enquête de 2021, de l'utilisation qui est faite des budgets publics par les administrations.

Conseil des prélèvements obligatoires, « Redistribution, innovation, lutte contre le changement climatique : trois enjeux fiscaux majeurs en sorte de crise sanitaire », préc. p. 12.

Conseil des prélèvements obligatoires, « Redistribution, innovation, lutte contre le changement climatique : trois enjeux fiscaux majeurs en sorte de crise sanitaire », préc. p. 12.

Frédéric DOUET, « Ce que les différents impôts « rapportent » à l'Etat illustre la paupérisation de la France » : Le Figaro Mercredi 17 Décembre 2021.

Flora SICARD, « La cohérence des systèmes fiscaux-étude en fiscalité directe », Thèse Doctorat en Droit, Université de Paris II Panthéon Assas, 31 mars 2021. L'auteur parvient à démontrer que la convergence des systèmes fiscaux est un indicateur du système fiscal européen et peut être un instrument de ce dernier.

Conseil des prélèvements obligatoires, « Adapter l'impôt sur les sociétés à une économie ouverte », Paris, Janvier 2017 ; Voir également « Quel taux pour l'impôt sur les sociétés en France ? » : Les notes du CPO, n° 1, Juillet 2021.

A l'exception de Nicolas DUPONT AIGNAN qui envisage de réduire l'impôt sur les sociétés pour toute entreprise qui attribuera 1 % des sièges aux salariés, avec voix délibérative des instances de décisions ou de contrôle, et de Marine LE PEN qui se montre favorable à la fin de l'impôt sur les sociétés pour les entrepreneurs de moins de 30 ans pendant les cinq premières années pour éviter leur départ à l'étranger.

Jean-Luc MELENCHON propose de refondre l'impôt sur les sociétés et d'instaurer un barème progressif, favorisant davantage les investisseurs que la distribution de dividendes tandis que Yannick JADOT entend défendre, au niveau de l'Union européenne, une harmonisation de l'impôt sur les sociétés au travers de la fixation du niveau mondial de taxation des multinationales à hauteur de 25 %.De même, Fabien ROUSSEL préconise une vaste réforme de l'impôt sur les sociétés en le rendant progressif en fonction du chiffre d'affaires et des résultats des entreprises. Son niveau serait plus élevé pour les groupes qui délocalisent, qui suppriment des emplois, qui se livrent à des opérations financières ou occasionnent des pollutions. Anne HIDALGO préconise seulement, quant à elle, que les rémunérations dépassant une différence de 1 à 2 dans les entreprises entre la rémunération la plus haute et la plus basse ne pourraient plus être déduites de l'impôt sur les sociétés.

Jean-Luc MELENCHON a déposé une proposition de loi à l'Assemblée nationale, le 23 mars 2021. Ce nouvel impôt sur les profiteurs de crise doit frapper le résultat net réalisé au titre du premier exercice clos à compter du 30 juin 2020 pour les entreprises dont le chiffre d'affaires réalisé au cours


Fabien Ferchaud
email: fabien.ferchaud@laon.inra.fr

Guillaume Vitte
email: vitteg@gmail.com

Frédéric Bornet
email: frederic.bornet@laon.inra.fr

Loic Strullu
email: loic.strullu@laon.inra.fr

Bruno Mary
email: bruno.mary@laon.inra.fr

Loïc Strullu

Soil water uptake and root distribution of different perennial and annual bioenergy crops

Keywords: bioenergy, energy crops, soil water, root system, miscanthus, switchgrass precipitation PET: potential evapotranspiration PWC: proportional water capture RID: root intersection density RLD: root length density RMSE: root mean square error SWC: soil water content SWD: soil water deficit

come

Introduction

In response to the challenges of climate change and depletion of fossil resources, biomass is expected to contribute significantly to the energy transition by providing renewable carbon for bioenergy, biomaterials and biochemicals [START_REF] Ipcc | Summary for Policymakers[END_REF][START_REF] Ragauskas | The path forward for biofuels and biomaterials[END_REF]). Among biomass resources, dedicated bioenergy crops have large technical potential and will probably be a major player in the increase of bioenergy production [START_REF] Bentsen | Biomass for energy in the European Union -a review of bioenergy resource assessments[END_REF][START_REF] Chum | Bioenergy[END_REF]. The wide range of conversion technologies leads to a large diversity of candidate crops: short rotation coppices, perennial crops, semi-perennial forage crops and annual crops [START_REF] Karp | Bioenergy from plants and the sustainable yield challenge[END_REF][START_REF] Lewandowski | The development and current status of perennial rhizomatous grasses as energy crops in the US and Europe[END_REF][START_REF] Sanderson | Perennial forages as second generation bioenergy crops[END_REF][START_REF] Van Der Weijde | The potential of C4 grasses for cellulosic biofuel production[END_REF][START_REF] Zegada-Lizarazu | Energy crops in rotation. A review[END_REF].

Perennial C4 rhizomatous crops like Miscanthus × giganteus (hereafter referred to as miscanthus) or Panicum virgatum (hereafter referred to as switchgrass) are considered as promising energy crops because of their high biomass production, low nutrient requirements and low greenhouse gas emissions [START_REF] Cadoux | Implications of productivity and nutrient requirements on greenhouse gas balance of annual and perennial bioenergy crops[END_REF][START_REF] Don | Land-use change to bioenergy production in Europe: implications for the greenhouse gas balance and soil carbon[END_REF][START_REF] Somerville | Feedstocks for Lignocellulosic Biofuels[END_REF]). However, large deployment of these crops could modify their regional environment.

One particular concern is the effect on the water cycle through modifications in evapotranspiration [START_REF] Mcisaac | Miscanthus and switchgrass production in Central Illinois: impacts on hydrology and inorganic nitrogen leaching[END_REF][START_REF] Vanloocke | The impacts of Miscanthus x giganteus production on the Midwest US hydrologic cycle[END_REF]. Several authors have suggested that perennial bioenergy crops consume more water than annual crops, because of their higher biomass production, longer growing period and deeper root system [START_REF] Heaton | Miscanthus: A Promising Biomass Crop[END_REF][START_REF] Powlson | Biofuels and other approaches for decreasing fossil fuel emissions from agriculture[END_REF][START_REF] Rowe | Identifying potential environmental impacts of largescale deployment of dedicated bioenergy crops in the UK[END_REF]. Using soil moisture measurements over four growing seasons in central Illinois, [START_REF] Mcisaac | Miscanthus and switchgrass production in Central Illinois: impacts on hydrology and inorganic nitrogen leaching[END_REF] estimated that miscanthus had higher evapotranspiration than switchgrass and maize-soybean rotation. [START_REF] Hickman | A comparison of canopy evapotranspiration for maize and two perennial grasses identified as potential bioenergy crops[END_REF] found similar results at the same site during one growing season by using a micrometeorological method. Using a model-based approach, [START_REF] Le | Implications for the hydrologic cycle under climate change due to the expansion of bioenergy crops in the Midwestern United States[END_REF] predicted an average 58% and 36% increase of total seasonal evapotranspiration for miscanthus and switchgrass respectively, compared to maize in the Midwest United States. This higher water consumption during crop growth will reduce the amount of water drained during winter. [START_REF] Vanloocke | The impacts of Miscanthus x giganteus production on the Midwest US hydrologic cycle[END_REF] predicted with a dynamic global vegetation model a decrease in drainage ranging from 50 to 250 mm yr -1 with miscanthus cultivation instead of current land cover for the Midwest United States. This decrease of drainage is likely to impact aquifers in case of large-scale land conversions.

Among factors influencing crop water use, morphology and distribution of roots within the soil profile are of prime importance because they define the amount of water that can be supplied to the crop [START_REF] Jackson | Root water uptake and transport: using physiological processes in global predictions[END_REF]. Deep rooting (> 2 m) has been reported by several authors for miscanthus and switchgrass [START_REF] Ma | Impacts of soil management on root characteristics of switchgrass[END_REF][START_REF] Neukirchen | Spatial and temporal distribution of the root system and root nutrient content of an established Miscanthus crop[END_REF][START_REF] Riche | Estimates of rhizome weight of Miscanthus with time and rooting depth compared to switchgrass[END_REF]. This extensive root system may allow these crops to maintain their growth in case of drought period but is also likely to lead to a greater soil water deficit (SWD) than annual crops at the end of the growing season [START_REF] Riche | Estimates of rhizome weight of Miscanthus with time and rooting depth compared to switchgrass[END_REF]. To our knowledge, only one study has compared soil water uptake and root distribution of different bioenergy crops [START_REF] Monti | Root distribution and soil moisture retrieval in perennial and annual energy crops in Northern Italy[END_REF]. However this study was restricted to one growing season and the soil sampling depth was only 120 cm. There is a need to compare a wide range of candidate bioenergy crops over multiple seasons to take into account climate variability and in a deep soil to maximize the differences in root distribution between crops.

We hypothesized that perennial C4 crops use deep soil water resources because of their extensive root system and high biomass production, leading to a higher SWD than with other crops. The aim of this study was (1) to quantify soil water utilization for perennial, semiperennial and annual bioenergy crops using a long term and continuous monitoring of soil water, and (2) to study the relationship between the root system of the crops and soil water uptake. were compared for miscanthus and switchgrass: an early harvest in October and a late harvest in February. The experiment also included two nitrogen treatments for each crop except alfalfa, with a plot size of 360 m 2 and three replicates per treatment. Details about crop management and experimental treatments are given by [START_REF] Cadoux | Implications of productivity and nutrient requirements on greenhouse gas balance of annual and perennial bioenergy crops[END_REF]. In this study, we selected experimental treatments maximizing plant growth and thus water consumption: the late harvest for miscanthus and switchgrass and the highest nitrogen treatment for all crops.

Materials and methods

Study

During the period 2007-2013, the mean N fertilization rates for the selected treatments were 120 kg ha -1 yr -1 for miscanthus, switchgrass, sorghum and triticale, 170 kg ha -1 yr -1 for fescue and 0 for alfalfa. The experiment did not receive irrigation, except in May 2011 for fescue, alfalfa, sorghum and triticale (58 mm in total) to facilitate crop establishment during a drought period.

Climatic data

Climatic data were obtained from an automatic weather station situated on the experimental site. Over the period 2007-2013, mean temperature was 10.6 °C, annual rainfall (P) and Penman potential evapotranspiration (PET) were 686 and 714 mm respectively and annual global radiation was 4154 MJ m -2 . The water balance (P-PET) during the growing season displayed a rather large variability between years (Table 1). We considered March 1 as the beginning of the growing season because it corresponds approximately to the time when winter crops like triticale start growing again and PET begins running higher than 1 mm d -1 .

We considered November 1 as the end of the growing season because all annual and semiperennial crops have been harvested and perennials are close to total senescence. The wettest year was 2008 and 2009 was the driest, with only 116 mm of precipitation from June to September. Springs 2010 and 2011 were drier than the seven-year average.

Biomass production

The aboveground biomass at harvest was estimated for each crop. At each harvest date, plants were harvested manually and weighed. Miscanthus and switchgrass were harvested in February or early March. Fescue and alfalfa were harvested in two or three cuttings depending on the years, with the last cut in October. Sorghum was harvested in late September and triticale in late July or early August. Details about sampling methodologies are given by [START_REF] Cadoux | Implications of productivity and nutrient requirements on greenhouse gas balance of annual and perennial bioenergy crops[END_REF]. The dry matter content was determined after drying representative subsamples at 65°C for 96 h. The biomass production was expressed in tons of dry matter per hectare and per year for all crops.

Soil and soil water monitoring

Measurements

We used water content reflectometers (Campbell Scientific CS616) to monitor the soil moisture profile continuously from July 2007 to November 2013. Probes were installed in May 2007 in six plots (one plot per crop), inserted horizontally into the soil at 15, 45, 75, 105, 135, 165 and 195 cm depth (three replicates at 15 cm depth and two replicates at the other depths). Temperature sensors (Campbell Scientific 107) were also placed at 15 and 195 cm depth. Data were recorded at an hourly time step using CR1000 Campbell Scientific data loggers. Probes placed at 15 cm depth were removed for soil tillage and reinserted as soon as possible.

Soil cores taken down to 210 cm from the six plots in 2006 were analysed to determine soil characteristics which were very homogeneous in the six plots (Table 2). Bulk density was measured at each CS616 depth in May 2007 using steel cylinders of 98 cm 3 (5 cm diameter, three replicates) and measurements were repeated for the upper depth (15 cm) in 2010 and 2011 or 2012 with six replicates. Gravimetric water content was measured in the three blocks twice a year (in mid-March and early November) from 2007 to 2013. At each date of measurement, soil cores were collected down to a depth of 150 cm with a driller 18 mm in diameter. The cores were divided into five layers (0-30, 30-60, 60-90, 90-120 and 120-150 cm). In each soil layer, one soil sample was formed by mixing five soil cores for each plot. In the instrumented plots, additional measurements were made during summer 2009 and from November 2011 to November 2013 down to 210 cm, with three individual cores per plot divided into seven layers. Only gravimetric measurements made in the instrumented plots were used to calibrate CS616 probes.

Data processing and calculations

Data from CS616 probes need proper correction and calibration in order to obtain accurate soil moisture measurements [START_REF] Rudiger | Towards a general equation for frequency domain reflectometers[END_REF]. First of all, data were regularly collected in a database managed with PostgreSQL and eventual outliers were eliminated. Secondly, the soil temperature was simulated at each CS616 depth using a script developed with R software (R Core Team 2014). We used Fourier's law to simulate heat conduction transfer through the soil profile. Soil temperature at 15 and 195 cm depth were taken as boundary conditions and the initial temperature along the soil profile was determined by linear interpolation between the two depths. Depth and time increments as well as thermal diffusivity (alpha) were optimized using two other plots of the same experiment with supplementary soil temperature measurements at 75 and 135 cm depth. The optimized value for alpha was 24 cm 2 h -1 and the root mean square error (RMSE) was 0.2°C over a period of 434 days. Thirdly, period measurements from the CS616 probes were corrected for measured or simulated soil temperature, using the temperature correction equation provided by [START_REF] Rudiger | Towards a general equation for frequency domain reflectometers[END_REF] with the slope coefficient for silt loam. The fourth step consisted in deriving a relationship between corrected period measurements and volumetric soil water contents, obtained from gravimetric water contents and bulk density measurements. A covariance analysis was applied with R software for the two or three replicates of each plot and depth in order to choose (with a 95% confidence level) between an individual calibration with a specific linear regression equation for each replicate, a common calibration or an individual calibration of the intercept with a common slope. The mean coefficient of determination was 0.86 for the 90 probes (n=17) and the mean RMSE was 0.016 cm 3 cm -3 . Finally, all corrected period measurements were converted into volumetric and gravimetric water content and the two or three replicates were averaged. Missing data were filled in by linear interpolation and data were aggregated to obtain daily measurements. Standard deviation between replicates was, on average over the period 2007-2013, 0.019 cm 3 cm -3 for the first layer (3 replicates) and 0.007 cm 3 cm -3 for the other layers (2 replicates).

The soil water content (SWC, in mm) was calculated in each 30 cm soil layer and summed up over the monitored soil profile (0-210 cm). For each crop, SWC calculated over the three replicated plots with gravimetric measurements were compared to SWC calculated in the single instrumented plot using CS616 probes. We found a good, unbiased relationship between the two estimates (y = 1.005 x; R 2 =0.94; n=65), which indicated that SWC assessed with CS616 probes were representative of the whole field. The soil water deficit (SWD, in mm) was defined as the difference between SWC at field capacity and the measured SWC [START_REF] Beale | Water use efficiency of C 4 perennial grasses in a temperate climate[END_REF] for each soil layer or over the monitored soil profile. For each soil layer, the proportional water capture (PWC, in %) was calculated as the fraction of potentially available water that had been captured by plant roots [START_REF] Monti | Root distribution and soil moisture retrieval in perennial and annual energy crops in Northern Italy[END_REF]:

𝑃𝑊𝐶 = 𝑆𝑊𝐶 𝐹𝐶 -𝑆𝑊𝐶 𝑆𝑊𝐶 𝐹𝐶 -𝑆𝑊𝐶 𝑊𝑃 • 100 (1)
where SWCFC is the water content at field capacity (in mm) and SWCWP the water content at permanent wilting point (in mm). SWCFC was calculated as the median of the gravimetric measurements made in winter (March) over the period 2007-2013. SWCWP was measured with Richard's pressure plates at -1.5 MPa water potential.

Root mapping

We collected data on root distribution during the year 2010 for each plot in which soil water was monitored using a modified trench profile method [START_REF] Tardieu | Analysis of the spatial variability of maize root density -I. Effect of wheel compaction on the spatial arrangement of roots[END_REF]. First of all, a trench 300 cm deep was dug into the plot. The observed vertical profile (180 cm wide, 300 cm deep)

which was perpendicular to the crop row was then prepared. After the working surface had been smoothened, roots were made visible by removing approximately 1 cm of soil with a knife. Next, roots were mapped on three adjacent 60 * 300 cm grids with cells of 1.9 * 1.9 cm. Since root counting was a very time-intensive operation, the number of root impacts in each cell was measured only on 20% of the cells for each 60 cm wide grid (the seven cells at the right of the grid), and the presence or absence of root impact was noted for the other cells.

The distribution of roots was recorded on 11 and 25 June 2010 for miscanthus and switchgrass respectively (4-year-old crops), on 14 and 21 September 2010 for fescue and alfalfa respectively (1.5-year-old crops), on September 9, 2010 for sorghum (at the beginning of anthesis) and on July 13, 2010 for triticale (ten days before physiological maturity).

Relationship between root density and proportional water capture

In studies dealing with roots and water uptake, the root distribution is often described using the root length density (RLD), i.e. the total root length per unit of soil volume [START_REF] Gregory | Roots, rhizosphere and soil: the route to a better understanding of soil science[END_REF]. Experimental measurement of RLD by extracting soil cores or soil monoliths can be extremely labour-intensive. Mapping and counting root impacts on a vertical soil profile has the advantage of being easier to do in the field but provides no direct measurement of RLD.

However, the root intersection density (RID), i.e. the mean number of root impacts per cm 2 [START_REF] Chopart | Estimating sugarcane root length density through root mapping and orientation modelling[END_REF], can be calculated from such measurements and linear relationships between RID and RLD have been found for various crops [START_REF] Chopart | Estimating sugarcane root length density through root mapping and orientation modelling[END_REF][START_REF] Chopart | Development and validation of a model to describe root length density of maize from root counts on soil profiles[END_REF][START_REF] Dusserre | Towards a simple generic model for upland rice root length density estimation from root intersections on soil profile[END_REF]). We therefore assumed that RID could be used as an indicator of RLD. Indeed, we also determined RLD for miscanthus and switchgrass [START_REF] Ferchaud | Belowground biomass and root distribution of two perennial biomass crops in a deep loamy soil[END_REF]) and verified the linear relationship between RLD and RID for these two crops.

RID was calculated in each 60 * 300 cm grid for each layer of 30 cm thickness.

The relationship between RID and water capture was studied in 2010 using PWC calculated at the date of the maximal soil water deficit (over 0-210 cm). The relationship was described for each crop with a model derived from [START_REF] King | Modelling cereal root systems for water and nitrogen capture: Towards an economic optimum[END_REF]:

𝑃𝑊𝐶 = (𝑎 -𝑦 0 ) • (1 -𝑒 -𝑘.𝑅𝐼𝐷 ) + 𝑦 0 (2)
where k is a "resource capture coefficient" which summarizes details of water uptake physiology and soil water transport. A higher k value leads to a faster increase in water extraction when root density increases. Compared to the original model of [START_REF] King | Modelling cereal root systems for water and nitrogen capture: Towards an economic optimum[END_REF],

we added two parameters: a which is the highest PWC achievable by the crop (a = 100% in the original model) and y0 which is the PWC obtained in free root soil layers due to possible water capillary rise (y0 = 0 in the original model). A common value for all crops was chosen for y0. The parameter optimization for a and k was realised with the Excel solver using the GRG nonlinear method. The minimized criterion was the RMSE.

Statistical analysis

All statistical analyses were performed with R (R Core Team 2014). The effect of the crop on highest and lowest SWC of each year was evaluated by one-factor analysis of variance (ANOVA), using the different probes as replicates. We used a two-factor ANOVA without replication with crop and year as factors in order to test the crop effect on mean SWD for each soil layer and for 0-210 cm. For PWC, we included the soil layer as third factor. For RID, the effect of the crop was evaluated in each layer by one-factor ANOVA, using the three adjacent grids as replicates. Differences between crops were evaluated with Tukey's HSD (honest significant difference) test for all variables. The assumptions of ANOVA were checked by visual examination of the residuals against predicted values and using Shapiro-Wilk and Levene's tests. If necessary, we used square root transformation or arcsine square root transformation to satisfy these assumptions.

Results

Soil water content

SWC over the soil profile (0-210 cm, measured with CS616 probes) fluctuated over the seven-year period with a regular pattern for all crops (Fig. 1). It was at its highest level in winter (above 700 mm), decreased every year during spring and summer and rose in autumn.

SWC in winter was rather stable between years and crops. It was close to the estimated SWC at field capacity (mean = 730 mm) and peaked from time to time at approximately 750 mm.

Differences in maximum SWC between crops were only significant three years out of six. In Indeed, in these cases, autumn and winter precipitations were not sufficient for the deeper layers to reach field capacity. The timing of SWC decrease depended on the crops, with an earlier decline for triticale, fescue and alfalfa (except in 2009 and 2011 when these two crops were newly sown) than for the other crops. The lowest SWC over a year were observed on average over the period 2007-2013 in mid-October for miscanthus, in mid-September for switchgrass, fescue, alfalfa and sorghum and in early July for triticale. Minimal SWC were more variable between years and crops than maximal SWC. Differences in minimal SWC between crops were significant every year, with a range of variation between crops higher than 100 mm five years out of seven. The lowest SWC over the period 2007-2013 were observed in 2009 for all crops except for triticale, for which the lowest SWC was observed in 2013. These values (433 mm for alfalfa, 451 mm for fescue, 495 mm for switchgrass, 507 mm for sorghum, 526 mm for miscanthus and 528 mm for triticale) were significantly higher than the estimated SWC at permanent wilting point (mean = 318 mm). The timing of SWC increase after this minimal point was more stable between crops than the timing of SWC decrease in spring, but generally faster for annual crops than for the other crops.

Maximal soil water deficit

In order to quantify soil water utilization by the crops, we calculated the maximal SWD each year over the soil profile (0-210 cm), corresponding to the minimal SWC for the year.

Maximal SWD ranged from 61 mm for triticale in 2007 to 294 mm for alfalfa in 2009. For each crop, the variability of the maximal SWD between years was large, with standard deviations of 41 to 59 mm. Nevertheless, alfalfa had the largest maximal SWD six years out of seven and fescue always had the second largest maximal SWD. The ranking of other crops was more variable between years. On an average, over the period 2007-2013, the differences between crops were significant (Fig. 2). Alfalfa had a higher maximal SWD (218 mm) than the other crops except fescue. Maximal SWD was lowest for sorghum (142 mm) and intermediate for triticale, miscanthus and switchgrass (156, 157 and 171 mm respectively).

At maximal SWD, SWD calculated in each soil layer was higher in the topsoil (Fig. 2). On an average, 47% of the total SWD was located in the upper two layers (0-60 cm), 38% in the three intermediate layers (60-150 cm) and only 15% in the two deeper layers (150-210 cm).

However, this distribution was crop-dependent: annual crops had a higher proportion of the total SWD in the 0-60 cm layer (56%) and a lower proportion in the 150-210 cm layer (11%)

than the other crops. SWD in the 150-210 cm layer was 16 mm for sorghum and triticale, significantly lower than alfalfa (46 mm). SWD in the first layer (0-30 cm) was significantly lower for miscanthus and switchgrass (44 and 35 mm respectively) than for fescue, alfalfa and triticale (66, 56 and 56 mm respectively).

We examined the influence of climate conditions on maximal SWD. Using data of precipitation (P), irrigation (I) and potential evapotranspiration (PET), the water balance (P+I-PET) was calculated each year and for each crop from March 1 to the date of maximal SWD.

The water balance was -238 mm on an average and was very similar for most crops (-256 ± 5 mm), except for triticale (-148 mm). It was negatively correlated with maximal SWD (r = -0.63; p < 0.001; Fig. 3).

The influence of aboveground biomass production on maximal SWD was also investigated.

No significant correlation was found between biomass production and maximal SWD (Fig. 4).

This was true not only when all crops were grouped together but also for each crop independently, despite large differences in biomass production between crops and years for some crops. Miscanthus, switchgrass and triticale had a rather stable biomass production over the period 2007-2013 but fescue, alfalfa and sorghum displayed a higher variability with low biomass production (< 10 t ha -1 ) some years. Surprisingly, the highest maximal SWD (-294 and -275 mm for alfalfa and fescue respectively) was observed for low biomass production (3.2 and 6.4 t ha -1 ) during the year 2009, which was the driest year and when fescue and alfalfa were newly sown. The biomass production of catch crops grown between triticale and sorghum was not taken into account because it was very low (0.5 ± 0.2 t DM ha -1 on average over the period 2007-2013).

Proportional water capture PWC was calculated for each year and each soil layer at the date of the maximal SWD. Crops, soil depth and their interaction significantly affected PWC. On average, PWC decreased with depth from 74% in the 0-30 cm layer to 19% in the 180-210 cm layer, and never reached 100% below 30 cm. However, differences between crops were significant for all soil layers (Fig. 5). For the first soil layer (0-30 cm), PWC was significantly lower for miscanthus and switchgrass than for other crops. The highest PWC observed in the 0-30 cm layer over the period 2007-2013 was only 76% and 57% for miscanthus and switchgrass respectively, compared to 100% for the other crops. The differences between crops were smaller in the 30-60 and 60-90 cm layers, with a higher PWC for fescue and alfalfa. PWC was smaller for sorghum and triticale below 90 cm. Alfalfa had the highest PWC (42% and 33% on average) in the 150-180 and 180-210 cm layers respectively. It was significantly higher than for sorghum and triticale (15% and 16% in the 150-180 cm layer; 12% and 11% in the 180-210 cm layer, respectively). The variability of PWC between years was smaller in deeper than in upper layers for annual crops, but not for other crops.

PWC calculated at the date of maximal SWD were compared to PWC calculated at the end of the growing season, i.e. November 1 (data not shown). PWC changed very slightly for the three deeper layers (only 1% on average) but was reduced in the upper layers. This means that there was no or very little additional water retrieval in the deeper layers after the date of maximal SWD, even for crops for which maximal SWD was observed on average more than one month before the end of their growing period (switchgrass, fescue, alfalfa).

Fig. 6 shows the root distribution of each crop observed in 2010 on the trench profiles.

Miscanthus, switchgrass and alfalfa had a particularly deep root system: the maximum rooting depth was 300, 288 and 276 cm respectively. Sorghum had a more superficial root system (maximum rooting depth = 128 cm) and fescue and triticale were intermediate with a maximum rooting depth of 200 cm. The proportion of cells including roots decreased with depth, more or less according to the crops. This proportion decreased from 79% (sorghum) to 100% (fescue) in the 0-30 cm layer down to 0% (sorghum) to 10% (miscanthus) in the 180-210 cm layer. For the crops with a maximum rooting depth exceeding 210 cm, the proportion of cells including roots in the 210-300 cm layer was 7, 1 and 4% respectively for miscanthus, switchgrass and alfalfa.

Root intersection density (RID) decreased drastically with depth for all crops (Table 3). It varied from 0.57 (sorghum) to 1.17 roots cm -2 (fescue) in the 0-30 cm layer, and became lower than 0.04 roots cm -2 for all crops in the 180-210 cm layer. The crop effect was significant in all soil layers. RID was significantly higher for fescue than sorghum, alfalfa and miscanthus in the first layer and higher for fescue, alfalfa and switchgrass than for miscanthus and sorghum in the 30-60 and 60-90 cm layers. In the 150-180 and 180-210 cm layers, miscanthus, switchgrass and alfalfa had a significantly higher RID than sorghum and triticale.

Over 0-210 cm, the mean RID was 0.15 and 0.18 roots cm -2 respectively for sorghum and miscanthus, 0.24 and 0.26 roots cm -2 respectively for triticale and alfalfa and 0.30 and 0.32 roots cm -2 respectively for switchgrass and fescue. Only miscanthus, switchgrass and alfalfa produced roots below 210 cm, with a significantly lower RID for switchgrass.

Relationship between root distribution and water uptake

We studied the relationship between RID measured in 2010 and PWC calculated for each soil layer at the date of the maximal SWD in 2010. Maximal SWD occurred on July 11 for triticale, on August 15 for switchgrass, fescue, alfalfa and sorghum and on October 31 for miscanthus. The year 2010 was the second driest year during the growing season, after 2009.

PWC were therefore higher during year 2010 than the average for all crops at almost all depths.

A positive linear correlation was found between RID and PWC for all species (r = 0.72; p < 0.001). However, the relationship was not strictly linear but rather curvilinear asymptotic and differences appeared between crops (Fig. 7). The highest PWC found in the 0-30 cm layer varied widely between crops, from 53% for switchgrass to 100% for fescue and triticale whereas the corresponding RID was similar for most crops. This was also true for the deeper soil layers where a large variability in PWC was observed for identical RID. The model derived from [START_REF] King | Modelling cereal root systems for water and nitrogen capture: Towards an economic optimum[END_REF] was fitted for each crop independently (Fig. 7). Water capture was observed for sorghum in the layers 150-180 cm and 180-210 cm (PWC = 14 and 10% respectively), although no visible root was found in these layers. We used the mean of these two values (12%) for the y0 parameter for all crops. Simulated PWC were in good agreement with observed data, with a mean RMSE of 7% (Table 4). The goodness of fit was equivalent for all crops except for fescue, which had the highest RMSE. The parameter values obtained after optimization were rather variable between crops (Table 4). The "resource capture coefficient" k was highest for fescue, followed by switchgrass and alfalfa and smaller for sorghum and triticale. Annual crops were characterized by an a value (highest PWC achievable by the crop) greater than for other crops, particularly perennials.

Discussion

Soil water deficit and water capture Few studies have compared the evolution of soil water content during the growing season for different bioenergy crops. For example, alfalfa has been compared to annual crops [START_REF] Entz | Extraction of subsoil nitrogen by alfalfa, alfalfa-wheat, and perennial grass systems[END_REF] but not to fescue or perennial C4 crops. Our study is the first one comparing perennial, semi-perennial and annual bioenergy crops. [START_REF] Entz | Extraction of subsoil nitrogen by alfalfa, alfalfa-wheat, and perennial grass systems[END_REF] found that soil water content during summer (over 0-150 cm) was always lower for alfalfa than for annual crops during five years of cultivation. This is consistent with our study showing that the highest maximal SWD was observed for alfalfa six years out of seven. The differences in maximal SWD over 0-210 cm between miscanthus, switchgrass and annual crops were small and not significant in our study with a different ranking according to the year. [START_REF] Mcisaac | Miscanthus and switchgrass production in Central Illinois: impacts on hydrology and inorganic nitrogen leaching[END_REF], who monitored soil moisture under miscanthus, switchgrass (cv. Cave-In-Rock) and a maize-soybean rotation, also found contrasting results between growing seasons. They found that the minimal soil moisture under miscanthus and switchgrass was either equal (two years out of four) or lower (the other two years) than under annual crops. However, in contrast to our results, they observed that miscanthus resulted in lower minimal soil moisture than switchgrass during the four growing seasons.

We found that maximal SWD was correlated to the water balance (P+I-PET) but not to the aboveground biomass production. The biomass production of the semi-perennial crops was only 57% of the miscanthus production and 64% of the switchgrass production but their maximal SWD was higher. In fact, maximal aboveground biomass of perennial crops (in October) was even higher than the biomass at harvest (in February) due to leaf fall during winter (only for miscanthus) and carbon transfer from aboveground to belowground parts in autumn [START_REF] Dohleman | Seasonal dynamics of above-and below-ground biomass and nitrogen partitioning in Miscanthus × giganteus and Panicum virgatum across three growing seasons[END_REF][START_REF] Strullu | Biomass production and nitrogen accumulation and remobilisation by Miscanthus x giganteus as influenced by nitrogen stocks in belowground organs[END_REF]. This suggests that miscanthus and switchgrass had higher water use efficiency than fescue and alfalfa. [START_REF] Beale | Water use efficiency of C 4 perennial grasses in a temperate climate[END_REF] calculated water use efficiencies for miscanthus in UK with the maximal aboveground biomass reached by the crop during the growing season. They found comparable values to other C4 crops, such as maize, and higher values than C3 crops such as willow. Furthermore, it is possible that the timing of the growing periods of the crops affects water use efficiency due to differences in climate conditions. The lack of correlation between maximal SWD and aboveground biomass production observed during the seven years for each crop independently indicates that SWD was much more sensitive to the water balance than biomass production.

Our results also indicate that perennial C4 crops and semi-perennial forage crops, and particularly alfalfa, have the ability to take up significant amounts of water in deep soil layers (150-210 cm). Water uptake is even likely to occur below 210 cm for miscanthus, switchgrass and alfalfa since these crops have roots deeper than 210 cm. Our results are in agreement with [START_REF] Campbell | Nitrate leaching in a Udic Haploboroll as influenced by fertilization and legumes[END_REF] and [START_REF] Dardanelli | Rooting depth and soil water extraction patterns of different crops in a silty loam Haplustoll[END_REF] who showed that alfalfa growing in deep soil can withdraw water to a depth of 250 cm, and Finch and Riche (2008) who found significant soil water depletion down to 170 cm with miscanthus at two sites in England.

However, the ability of miscanthus and switchgrass to take up deep soil water did not lead to a significantly higher maximal SWD than annual crops because it was compensated by a lower SWD in the 0-30 cm layer. This lower SWD near the soil surface, which had not been emphasized in previous studies, was at least partly due to lower soil evaporation. Indeed, these two crops have a high and dense canopy during summer, when PET is maximal, which is likely to limit soil evaporation. Furthermore, the fallen leaves of miscanthus accumulating at the soil surface form a 2-4 cm thick mulch [START_REF] Amougou | Miscanthus x giganteus leaf senescence, decomposition and C and N inputs to soil[END_REF]) which enhances the reduction of soil evaporation.

Root distribution

We assumed that our protocol was appropriate to compare the root systems of the different crops. The root systems of annual crops measured at anthesis or post-anthesis were probably close to maximal development [START_REF] Hoad | The management of wheat, barley, and oat root systems[END_REF][START_REF] Zhang | Root growth and soil water utilization of winter wheat in the North China Plain[END_REF]). Root distribution of perennial and semi-perennial crops was recorded at two periods during the year 2010 (June and September respectively). Root extension of perennial crops had probably reached steady state since the crops were 4 years old. [START_REF] Neukirchen | Spatial and temporal distribution of the root system and root nutrient content of an established Miscanthus crop[END_REF] did not find any effect of the sampling date on root density when comparing three dates of measurements in a 5-year-old miscanthus. Semi-perennials were at the end of their second year of growth at the time of measurement: the recorded root distribution corresponded to well-established crops and was probably close to the maximal root development achieved during the 2010 growing season although we do not know if it was at steady state. The climate conditions in 2010, with a first part of the growing season (March-June) drier than the average, might have affected root development of annual and semi-perennial crops. However, this is unlikely because the available soil water was high in March (240 mm over 0-120 cm) and the biomass of these crops in 2010 was similar to the average (104% of the 2007-2013 mean biomass production).

In our conditions, i.e. in a deep loamy soil with no obstacles to rooting, crops exhibited large differences in rooting depth. Miscanthus, switchgrass and alfalfa had a particularly deep root system. The maximal rooting depth of miscanthus (≥ 300 cm) was deeper than that recorded in other field experiments: 200 cm for a 6-year-old crop in a silty clay loam in England [START_REF] Riche | Estimates of rhizome weight of Miscanthus with time and rooting depth compared to switchgrass[END_REF] and 250 cm for a 3-year-old crop in a sandy loam in Germany [START_REF] Neukirchen | Spatial and temporal distribution of the root system and root nutrient content of an established Miscanthus crop[END_REF]). The difference with our study might result from differences in soil characteristics or maximum depth of observation. The maximum rooting depth of switchgrass measured in our experiment (288 cm) was intermediate between that observed by [START_REF] Riche | Estimates of rhizome weight of Miscanthus with time and rooting depth compared to switchgrass[END_REF] for a 6-year-old crop in England (240 cm) and that reported by [START_REF] Ma | Impacts of soil management on root characteristics of switchgrass[END_REF] in a sandy loam in Alabama for a 7-year-old crop (330 cm). Evidence of a deep root system for alfalfa was also found in several studies [START_REF] Campbell | Nitrate leaching in a Udic Haploboroll as influenced by fertilization and legumes[END_REF][START_REF] Dardanelli | Rooting depth and soil water extraction patterns of different crops in a silty loam Haplustoll[END_REF]. The maximum rooting depth of 200 cm observed for triticale was consistent with the highest values reported for winter cereals such as winter wheat [START_REF] Hoad | The management of wheat, barley, and oat root systems[END_REF][START_REF] King | Modelling cereal root systems for water and nitrogen capture: Towards an economic optimum[END_REF][START_REF] Zhang | Root growth and soil water utilization of winter wheat in the North China Plain[END_REF]). Sorghum had the shallowest root system in our conditions, with only 128 cm depth. This value was lower than that found by [START_REF] Robertson | Water extraction by grain-sorghum in a subhumid environment .1. Analysis of the water extraction pattern[END_REF] for various grain sorghum cultivars in a sub-tropical environment in Australia (190 cm). [START_REF] Monti | Root distribution and soil moisture retrieval in perennial and annual energy crops in Northern Italy[END_REF] found roots of fibre sorghum in Italy down to 120 cm depth. In our conditions, sorghum had a short growing period because it was sown after mid-May (May 21 in 2010) due to its susceptibility to low temperatures and this may have limited root development.

Root density has frequently been found to decrease exponentially with depth [START_REF] Gregory | Roots, rhizosphere and soil: the route to a better understanding of soil science[END_REF].

This exponential decrease is more or less verified for most crops, but not for alfalfa or miscanthus (Table 3). The root distribution observed for miscanthus, i.e. a rather low density in the upper layers with a drastic decrease below 30 cm and a constant and rather high density in the deeper layers, is consistent with the results of [START_REF] Neukirchen | Spatial and temporal distribution of the root system and root nutrient content of an established Miscanthus crop[END_REF] and [START_REF] Riche | Estimates of rhizome weight of Miscanthus with time and rooting depth compared to switchgrass[END_REF]. However, it differs from the study of [START_REF] Monti | Root distribution and soil moisture retrieval in perennial and annual energy crops in Northern Italy[END_REF] who found a surprisingly very low root density for miscanthus below 90 cm.

Relationship between root distribution and water capture PWC was correlated to RID, meaning that root density was a limiting factor for extracting water, at least in deep layers. Indeed, soil-root water transfer occurs mainly in the few centimetres surrounding the roots, due to limitations in soil and/or root hydraulic conductivity [START_REF] Garrigues | Water uptake by plant roots: I -Formation and propagation of a water extraction front in mature root systems as evidenced by 2D light transmission imaging[END_REF]). However, the shape of the relationship (curvilinear asymptotic)

showed that deep roots with a low density were relatively more efficient for recovering water than shallower, denser roots. [START_REF] Robertson | Water extraction by grain-sorghum in a subhumid environment .1. Analysis of the water extraction pattern[END_REF] found the same type of relationship between water consumption and RLD for grain sorghum with a plateau above an RLD threshold. [START_REF] Zhang | Root growth and soil water utilization of winter wheat in the North China Plain[END_REF] also reported higher water uptake per unit of root length in depth than near the soil surface for rain-fed and irrigated winter wheat. When root density increases, competition between neighbouring roots is enhanced, reducing their relative efficiency.

Water capture equivalent to 15 mm in the 150-210 cm layer was observed for sorghum which had no roots in this layer. The deepest roots of sorghum might have not been observed due to spatial variability. It is also possible that upward soil water transfer occurred in these free root layers due to a hydraulic gradient caused by root uptake in the upper layers. Adding the y0 parameter (PWC in free root layers) to the model allowed us to take this observation into account and increase the goodness of fit for annual crops (RMSE was divided by 2.5 on an average) with no impact for the other crops. We chose to take a common value for y0 although it is likely that the upward water transfer depends on soil characteristics and decreases with depth when the distance to the deepest root increases.

The optimized parameters were rather variable between crops. The differences observed for a (highest PWC achievable by the crop), with lower values for perennial crops, could be partly explained by differences in soil evaporation between crops. However, the same tendency was observed when the model was fitted on data excluding the first soil layer. Very different values obtained for the "resource capture coefficient" k suggest large differences in water capture efficiency between crops. [START_REF] Monti | Root distribution and soil moisture retrieval in perennial and annual energy crops in Northern Italy[END_REF] also found differences between crops but their ranking (miscanthus > sorghum > switchgrass) was different from ours (switchgrass > miscanthus > sorghum). In fact, their data on root density were very different from ours: low root density of miscanthus in depth compared to switchgrass and sorghum. We hypothesize that this discrepancy was due to a warmer climate, favourable to sorghum, in Italy and to the presence of a water table close to the soil surface which could penalize root growth of miscanthus.

Differences between crops for k can result from factors relative to root system or crop evaporative demand (growing period, morphological factors, etc.). The root system of annual crops like cereals grows simultaneously to the canopy and achieves its maximal development at anthesis [START_REF] King | Modelling cereal root systems for water and nitrogen capture: Towards an economic optimum[END_REF], contrary to perennial crops. Consequently, the deep roots of annual crops have less time than shallower roots to take up soil water. [START_REF] Robertson | Water extraction by grain-sorghum in a subhumid environment .1. Analysis of the water extraction pattern[END_REF] hypothesized that incomplete water extraction in depth for grain sorghum under severe drought was due not only to lower root density but also to the lack of time for deeper roots to extract water between the arrival of roots in the soil layer and crop maturity. An extraction front travelling down the soil profile with time has been observed for annual crops [START_REF] Dardanelli | Rooting depth and soil water extraction patterns of different crops in a silty loam Haplustoll[END_REF][START_REF] Dardanelli | An empirical model for root water uptake[END_REF][START_REF] Robertson | Water extraction by grain-sorghum in a subhumid environment .1. Analysis of the water extraction pattern[END_REF]) and is generally attributed to the growth of the root system. In 2009, the driest year of our experiment, an extraction front clearly appeared for sorghum: water depletion started approximately late June in the 30-60 cm layer (one month after sowing), late July in the 60-90 cm layer, mid-August in the 90-120 and 120-150 cm layers and late August for the two deeper layers. This difference in the timing of water extraction with depth could explain low values of k and high values of a observed for annual crops. Among root characteristics, root spatial arrangement could also explain differences between crops. For example, the degree of root clustering can significantly change soil water uptake for a given root density [START_REF] Beudez | Influence of three root spatial arrangement on soil water flow and uptake. Results from an explicit and an equivalent, upscaled, model[END_REF]. Physiological properties such as root hydraulic conductivity could also influence the ability of roots to extract soil water [START_REF] Nippert | Root characteristics of C-4 grasses limit reliance on deep soil water in tallgrass prairie[END_REF].

Conclusions

This study provides an original monitoring of soil water utilization by different perennial and annual energy crops during seven years. As expected, perennial and semi-perennial crops were characterized by proportional water capture in deep soil layers higher than annual crops.

Conversely, PWC was lower in the upper soil layer for miscanthus and switchgrass than for the other crops. Semi-perennial crops lead to a greater soil water deficit than the other crops, due to an important water uptake both in surface and deep layers. Contrary to our initial hypothesis, perennial C4 crops resulted in similar SWD than annual crops whereas perennials were more productive and had a deeper root system.

Our study also highlights the relationship between water uptake and root distribution of the crops. PWC was correlated to root density with a curvilinear asymptotic function but its parameters were crop-dependent. Therefore root density was not the only factor determining maximal water uptake. Since aboveground biomass was not correlated to SWD, other factors such as the timing and length of the growing period are likely to affect water use.

In the perspective of predicting the effect of bioenergy crops on water drainage, a complete water balance will have to be made in order to quantify the ratio between evapotranspiration and drainage for each crop. Our results already indicate that the risk of drainage reduction compared to annual crops is probably higher with semi-perennial crops like alfalfa than with perennial C4 crops. The impact of the crops on drainage will also depend on soil and climate characteristics. Areas with deep soils and low winter rainfall are probably more susceptible to exhibit large differences in drainage between crops. Further studies are needed to explore this effect of soil and climate variability. Finally, our dataset will be useful to test and improve soil-crop models in order to simulate the impact of bioenergy crops on drainage and aquifer loading under various environmental conditions.

  site and experimental design This study is based on an ongoing long-term experiment carried out by INRA at the experimental station of Estrées-Mons, northern France (49.872°N, 3.013°E), on a Haplic Luvisol (IUSS Working Group WRB 2006). The experiment was initiated in 2006 and six crops were compared, representing a wide range of bioenergy crop types: two perennial C4 crops, two semi-perennial forage crops and two annual crops. The chosen crops were miscanthus (Miscanthus×giganteus Greef & Deuter ex Hodkinson & Renvoize), switchgrass (Panicum virgatum cv. Kanlow), fescue (Festuca arundinacea cv. Dulcia from 2006 to 2008, Noria from 2009 to 2010 and Bariane after 2010), alfalfa (Medicago sativa cv. Alpha from 2006 to 2008, Orca from 2009 to 2010 and Salsa after 2010), fibre sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench cv. H133) and triticale (× Triticosecale Wittmack cv. Triskell from 2006 to 2008, Amarillo from 2009 to 2011 and Tarzan after 2011). The annual crops were grown in rotation (triticale grown after sorghum and vice-versa) as well as the semi-perennial crops (alfalfa grown after fescue and vice-versa) and all crops were present each year. A catch crop was sown every year in August or early September between triticale and sorghum (rye in 2007, mustard in 2008, oat-vetch mixture in 2009 and mustard-clover mixture from 2010 to 2013). The perennial crops were established in 2006 and the semi-perennial crops were sown in 2006 (first rotation), 2009 (second rotation) and 2011 (third rotation). Two harvest dates

  2009-2010 and 2010-2011, SWC did not reach field capacity for several crops(miscanthus and switchgrass in 2009-2010, miscanthus, switchgrass, fescue and alfalfa in 2010-2011).

Fig. 1

 1 Fig. 1 Evolution of the soil water content (SWC, 0-210 cm) over time (from July 2007 to

Fig. 2

 2 Fig. 2 Soil water deficit (SWD) calculated for each crop over the period 2007-2013. SWD is

Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5

 345 Fig. 3 Relationship between the maximal soil water deficit and the water balance (P+I-PET)

Fig. 6 Fig. 7

 67 Fig. 6 Spatial distribution of roots observed on the vertical trench wall (180 cm * 300 cm) for

Table 1

 1 Meteorological data: P = precipitation (mm), PET = Penman potential 797 evapotranspiration (mm) recorded at Estrées-Mons over the period 2007-2013 798

	Year	P	March-June PET P-PET	P	July-October PET P-PET	March-October P PET P-PET
	2007	290	364	-73	216	327	-110	507	690	-184
	2008	281	350	-69	317	318	-1	598	668	-70
	2009	200	341	-142	145	432	-288	344	773	-429
	2010	136	374	-239	270	346	-76	406	720	-315
	2011	108	328	-219	243	294	-52	351	622	-271
	2012	282	294	-13	219	346	-127	501	640	-139
	2013	202	293	-91	321	345	-24	523	637	-114
	Mean 214	335	-121	247	344	-97	461	679	-217
	799
	800

Table 4

 4 Parameter and statistical criterion values obtained for each crop after fitting the model describing the relationship between root intersection density and proportional water capture (see Eq. 2 in text)

			Miscanthus Switchgrass	Fescue	Alfalfa	Sorghum	Triticale
	a	(%)	63.5	55.9	74.2	75.1	93.2	100.0
	k	(cm 2 )	12.6	24.4	39.6	23.9	7.3	3.1
	RMSE	(%)	5.4	4.9	13.8	7.3	4.6	5.7

Acknowledgements

We are grateful to F. Mahu for the maintenance of the soil moisture and temperature probes, J. Duval for the database development, T. Laemmel for his help in data processing and L. Le

Guen, E. Mignot, C. Demay and F. Millon for their technical assistance. This work was supported by the French National Research Agency (ANR) under the project "Regix" and by BPI-France under the project "Futurol".

Abbreviations