Aujourd’hui, l’hydroponie a de nombreuses applications. Elle est utilisée dans le monde entier pour faire pousser des plantes sur terre ou dans l’eau sans terre ni sol, tant pour un usage commercial que domestique. Les racines de la plante ne touchent pas le milieu de culture ou le sol, mais résident plutôt dans une solution contenant tous les nutriments nécessaires à la croissance des plantes.
Les conditions environnementales dans lesquelles les plantes hydroponiques sont cultivées peuvent être contrôlées pour créer des environnements de croissance optimaux. L’hydroponie est utilisée pour cultiver des cultures sous serre tout au long de l’année et pour produire des aliments sains de manière économique.
La méthode a été développée aux États-Unis pendant la Seconde Guerre mondiale par W. F. Gericke, un scientifique agricole de l’Université de Californie, qui a conçu et construit un système flottant pour cultiver des tomates sous l’eau. Le premier modèle fonctionnel consistait en un cadre en bois avec des crochets dans lesquels des pots en argile étaient placés ; Gericke a appelé son invention “culture sans terre”.
Le mot hydroponie est dérivé des mots grecs “hydro” signifiant eau et “ponos” signifiant travail.
Les opérations commerciales modernes utilisent la technologie de bio-agriculture avancée par la NASA dans la production de plantes qui soutiennent la vie dans l’espace. Sans sol, les astronautes ne pourraient pas faire pousser des légumes et des fruits.
(image de la division de bio-agriculture de la NASA)
Il existe deux styles différents de systèmes hydroponiques :
Systèmes Hydroponiques Passifs
Un système passif utilise l’environnement comme milieu de culture, employant généralement un mécanisme de mèche pour tirer l’eau et les nutriments dans la zone racinaire de la plante. Les systèmes passifs sont généralement moins coûteux que les systèmes actifs, mais ils ne peuvent pas être régulés aussi précisément.
Systèmes Hydroponiques Actifs
Un système actif est utilisé pour contrôler l’environnement dans lequel les plantes sont cultivées, fournissant des niveaux précis d’eau et de nutriments. Les systèmes actifs coûtent plus cher à construire, mais ils offrent une meilleure croissance des plantes et des rendements plus élevés.
Les systèmes hydroponiques actifs se divisent en deux catégories :
Systèmes de Débordement
Les systèmes de débordement inondent les cultures avec de l’eau riche en nutriments, puis drainent la solution dans un réservoir. Cela permet d’utiliser de grandes quantités de milieu de culture tout en offrant une bonne aération pour les racines. Environ la moitié des cultivateurs hydroponiques commerciaux utilisent des systèmes de débordement, souvent appelés systèmes NFT ou systèmes d’inondation/drainage.
Technique du Film Nutrient
Les systèmes de technique du film nutrient utilisent des tables d’eau peu profondes et des milieux de culture ayant une faible résistance à l’écoulement. Les nutriments sont pompés à travers la table sous pression, fournissant une bonne aération pour les racines. La solution nutritive est constamment recirculée, garantissant une concentration uniforme de nutriments dans l’eau.
En hydroponie, les plantes nécessitent moins d’espace par rapport aux plantes cultivées en sol en raison de l’absence d’un substrat macroporeux, remplacé par un matériau inerte (laine de roche, perlite) ou une solution nutritive. De cette manière, l’hydroponie cultive des plantes sur jusqu’à 30 % de terre en moins par rapport à l’agriculture conventionnelle.
Les nutriments dans les systèmes hydroponiques sont dissous dans l’eau ; la plupart des systèmes hydroponiques commerciaux recirculent un approvisionnement constant de solution nutritive. Les niveaux de nutriments sont soigneusement maintenus, généralement dans quelques points de pourcentage de la quantité optimale nécessaire aux racines des plantes pour une croissance saine. L’environnement contrôlé en hydroponie permet un meilleur contrôle du pH et de la température de l’eau que l’agriculture traditionnelle.
Faire pousser des plantes en hydroponie est généralement plus coûteux que de les cultiver dans le sol en raison du coût de l’équipement requis (lampes, systèmes de contrôle climatique, etc.) et parce que les coûts d’installation sont plus élevés. Cependant, les systèmes hydroponiques gagnent en popularité auprès des jardiniers amateurs et des petits producteurs de marché en raison de leur capacité à être exploités avec un budget plus réduit.
Cependant, une fois que les coûts initiaux de l’équipement sont amortis, l’hydroponie devient moins chère que l’agriculture conventionnelle si l’on prend en compte les dépenses de remplacement du sol, les compétences requises en gestion du sol, ainsi que le manque de main-d’œuvre nécessaire dans un cadre hydroponique.
Une Brève Histoire
Le concept selon lequel les plantes ont principalement besoin d’oxygène et d’eau pour survivre est connu depuis des millénaires. Théophraste (vers 372–287 av. J.-C.) en a parlé dans son livre “Enquête sur les Plantes”. Edward Blyth a été le premier à mentionner le jardinage hydroponique commercial, avec un article de 16 pages intitulé “Culture des eaux” dans un numéro de 1870 du “Journal de la Société Agricole Indienne”.
En 1886, Bodington et Phillips ont breveté “la culture artificielle des plantes sans sol”, qui reliait un système de tuyaux à des arbres fruitiers cultivés hydroponiquement. La première mise en œuvre commerciale a été réalisée par Julius Hensel en Allemagne, qui a commencé à vendre des systèmes pour une utilisation en serre dans les années 1920. En 1930, Liberty Hyde Bailey et Emerson ont publié “L’effet des châssis chauds, des châssis froids et des abris sur la croissance des plants de tomates”.
En 1937, le département américain de l’agriculture a publié deux circulaires : Circulaire 318 – Dates de plantation des tomates en Floride, et Circulaire 404 – Suggestions pour augmenter les rendements commercialisables des tomates. Ces publications décrivent des techniques hydroponiques qui sont encore utilisées aujourd’hui, mais utilisaient des pots plus grands et des engrais commerciaux.
Dans les années 1940, le Dr William F. Tracy a élargi ses recherches sur la nutrition des plantes, qui étaient initialement confinées à la croissance des plantes dans le sol sablonneux, pour inclure des solutions nutritives dans un article intitulé “La culture des chrysanthèmes dans des milieux synthétiques”.
Dans les années 1950 à 1960, la recherche sur l’hydroponie a connu un ralentissement. La course à l’espace et la volonté d’envoyer des hommes sur la lune ont conduit le gouvernement américain à financer des recherches sur d’autres sujets, tels que les semi-conducteurs, au lieu des systèmes de production alimentaire hydroponique.
L’hydroponie a été redécouverte par le réalisateur et inventeur Flux Davenport. Il était également le fondateur de “La Société Internationale des Mouvements d’Agriculture Biologique” (ISOM) en 1991, et il a organisé la première conférence sur l’agriculture urbaine biologique chez lui à Oakland, Californie.
En 1977, une percée a eu lieu lorsque B.C. (“Bud”) Wolfe a publié le livre “Le mélange de rempotage”.
Cela est survenu à un moment où l’intérêt pour l’hydroponie était ravivé, et contenait toutes les informations nécessaires pour recréer un simple système de technique du film nutritif (NFT). Cependant, il n’a pas eu beaucoup d’impact jusqu’en 1986 lorsque l’article de Wolfe sur “Comment je nourris mes plantes : Un guide pour les profanes sur le NFT” a été publié dans Alternative Agriculture, un journal professionnel.
Le premier système aquacole commercial a été développé par Dennis Hoagland alors qu’il travaillait au Département des Pêches et de la Faune de l’Université du Wisconsin-Madison, et est connu sous le nom d’hydroponie Hoagland ou Système du Wisconsin. Le “Système du Wisconsin” consiste en un système de recirculation et de ré-oxygénation qui nourrit simultanément les plantes et les algues. Il a été conçu pour être peu coûteux, autonome avec récupération des nutriments sur site, et modulaire. Le design a été largement vérifié en laboratoire par le Dr Robert A. Berglund au Département de Gestion des Systèmes Biologiques de l’Université du Wisconsin–Madison. C’est la même technologie qui a été utilisée pour un projet financé par la NASA conçu par le Dr Berglund pour faire pousser des légumes dans l’espace, tant sur Terre que dans un environnement de microgravité (en utilisant les avions à gravité réduite de la NASA). Le système de l’Université du Wisconsin a été licencié à plus de 50 entreprises dans le monde entier et commercialisé sous les systèmes de culture hydroponique Rapid Rooter et Rapid Beds.
L’intérêt actuel pour l’hydroponie a été stimulé par le développement des premiers prototypes de systèmes de sub-irrigation passive (PSI), développés suite à des recherches sur la nutrition des plantes à l’Université de Californie, Davis. Par la suite, un nombre significatif de personnes ont expérimenté différents milieux, nutriments et configurations de culture. Un magazine professionnel, Hydro Culture, a été lancé en 1983, mais a cessé sa publication cinq ans plus tard.
Une autre avancée a eu lieu au début des années 1990 avec le développement d’un système hydroponique basé sur le PSI appelé culture en radeau ou lits de culture flottants par le scientifique néerlandais Jeroen van den Bosch de l’Université de Wageningen. Le lit se compose de radeaux en plastique ou en bambou placés à la surface d’un plan d’eau. Les plantes sont cultivées dans un milieu de culture suspendu entre les radeaux, et les racines s’étendent dans l’eau en dessous, où l’oxygène est dissous. Ce système hydroponique passif est devenu très populaire auprès des amateurs car il peut être construit avec des matériaux peu coûteux trouvés dans les quincailleries locales.
La production hydroponique a depuis été adoptée par certains, mais pas tous les producteurs professionnels. C’est l’une des plusieurs nouvelles techniques utilisées par les agriculteurs hydroponiques dans des environnements contrôlés tels que les serres et les tunnels hauts. L’hydroponie est un système efficace pour cultiver des cultures car elle permet au cultivateur de contrôler quels nutriments sont fournis à la plante et combien de lumière et d’eau elle reçoit. La solution nutritive peut être réutilisée pendant une période de temps (généralement des semaines), ce qui réduit l’impact environnemental par rapport à l’agriculture traditionnelle.
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