Les Systèmes Aquaponiques Utilisent le Web Alimentaire du Sol pour Cultiver des Cultures Saines

Brian Filipowich*, Sydni Schramm, Josh Pyle, Kevin Savage, Gary Delanoy, Janelle Hager, et Eddie Beuerlein

Résumé de la Recherche

1. Où vit le web alimentaire du sol dans un système bioponique ?

• Les microbes s’agrègent sur toutes les surfaces d’un système bioponique et sont suspendus dans la colonne d’eau.

• Les racines sont un point chaud d’activité microbienne dans les systèmes bioponiques et dans le sol.

• Les micro-niches au sein des systèmes fournissent aux bactéries des conditions idéales pour leur croissance.

• Différents composants du système offrent des environnements uniques et hébergent des communautés microbiennes variées.

2. Quelle est la taille et la diversité du web alimentaire du sol dans un système bioponique ?

• Les systèmes bioponiques ont été trouvés pour héberger une quantité et une diversité comparables de microorganismes par rapport au sol, voire plus.

• L’étude de cas du groupe de travail sur l’hydroponie et l’aquaponie du USDA¹ sur les tomates hydroponiques a révélé que le nombre de bactéries, de champignons, de protozoaires et de nématodes dans le système était supérieur aux niveaux attendus dans un sol organique typique.

3. Que fait le web alimentaire du sol dans un système bioponique ?

• Les microorganismes du web alimentaire du sol décomposent les solides et rendent les macro- et micro-nutriments plus disponibles pour les plantes.

• Les microorganismes du web alimentaire du sol fournissent un biocontrôle et une suppression des maladies, améliorant la santé et la qualité globales des plantes.

• Les bactéries habitant la rhizosphère des racines des plantes améliorent les processus cellulaires avec le tissu végétal.

• Des études ont montré que la détérioration des cultures et les microorganismes fécaux sont moins présents dans les systèmes bioponiques par rapport au sol.

Introduction

Que ce soit en tant que consommateur, cultivateur, décideur ou propriétaire d’entreprise, nous prenons tous des décisions qui affectent où et comment notre nourriture est produite.

Notre système alimentaire change rapidement en raison de la convergence de problèmes mondiaux pressants, notamment le changement climatique, la dégradation de l’environnement, l’épuisement des ressources en eau, l’insécurité économique, les problèmes de santé dus à de mauvaises régimes alimentaires et à la pollution, ainsi que la croissance rapide de la population et l’urbanisation.

Alors que nous façonnons notre nouveau système alimentaire, une considération cruciale est de savoir si nous conservons l’accès à des fruits et légumes frais de haute qualité, en particulier ceux cultivés de manière durable.

Nous devons évaluer si de nouvelles méthodes de culture comme l’aquaponie peuvent fournir des fruits et légumes frais cultivés à partir de graines, avec les mêmes processus biologiques symbiotiques utilisés par les plantes depuis la nuit des temps.

L’aquaponie combine la culture de poissons en recirculation avec la production de plantes hydroponiques et fournit des produits qui répondent à de nombreuses demandes des consommateurs. L’aquaponie est une manière durable de produire des poissons et des plantes car elle conserve les ressources en eau, récupère les décharges aquacoles riches en nutriments, limite l’utilisation d’additifs chimiques pour les poissons et les plantes, et améliore les taux de croissance des plantes par rapport à l’agriculture basée sur le sol.

Bien que les dynamiques soient différentes, la production aquaponique dépend des mêmes processus biologiques utilisés par les plantes dans l’agriculture basée sur le sol. Un sol sain possède un écosystème extrêmement vaste et diversifié de microorganismes qui coexistent dans une relation symbiotique avec les plantes. Des microorganismes tels que des bactéries, des champignons, des protozoaires, des nématodes, et d’autres sont responsables d’une gamme de processus vitaux pour les plantes tels que la livraison de nutriments, la suppression des maladies et la régulation environnementale. Le terme pour cela est le Web Alimentaire du Sol.

Malgré l’absence de sol, la même communauté microbienne diversifiée existe dans les systèmes aquaponiques. Cette fiche d’information transmet des informations basées sur la recherche sur la manière dont les systèmes aquaponiques utilisent le Web Alimentaire du Sol pour produire des cultures agricoles de la plus haute qualité.

Les recherches citées dans ce document sont basées sur des systèmes aquaponiques et des formes biologiquement actives de systèmes hydroponiques. Le rapport du groupe de travail sur l’hydroponie et l’aquaponie du USDA de 2016 a désigné ces systèmes comme “bioponiques”.

1. Où Vit le Web Alimentaire du Sol dans un Système Bioponique ?

• Dans les systèmes bioponiques, les microorganismes du Web Alimentaire du Sol s’agrègent sur des surfaces solides comme les racines, les parois des réservoirs, les tuyaux, les particules flottantes, et surtout dans le “biofiltre”, un composant spécifiquement conçu pour abriter des bactéries bénéfiques.

• Certains microorganismes peuvent excréter une substance gélatineuse qui leur permet de “floculer” et de rester suspendus dans la colonne d’eau. Des microorganismes tels que Pseudomonas sp. et Bacillus sp. excrètent des substances polymériques extracellulaires qui permettent aux microbes de s’agréger ensemble dans la colonne d’eau (rapport HP/AP).

• Comme dans le sol, les racines dans les systèmes bioponiques sont un point chaud d’activité microbienne².

• Les systèmes aquaponiques ont des micro-niches qui permettent aux bactéries de croître et de prospérer dans des zones qui diffèrent en fonction de la disponibilité de l’oxygène, des nutriments et d’autres paramètres de croissance. Les micro-niches peuvent améliorer l’efficacité et la fonctionnalité de certaines bactéries en leur permettant de prospérer dans des environnements spécifiques à leurs paramètres de croissance idéaux³.

• Des différences significatives dans les communautés microbiennes ont été trouvées dans les réservoirs de systèmes aquacoles en recirculation, les filtres à solides, les biofiltres, et l’eau de culture représentant des environnements uniques et complexes. Les communautés microbiennes varieront d’un système à l’autre, reflétant différentes espèces de culture de poissons, des paramètres de qualité de l’eau, de l’alimentation, du pH, ou d’autres facteurs⁴.

2. Quelle est la Taille et la Diversité du Web Alimentaire du Sol dans un Système Bioponique ?

• Des études ont trouvé entre 1 000 000 et 10 000 000 d’unités formant colonie par millilitre (ufc/ml) de bactéries et de 10 à 1 000 ufc/ml de champignons dans des systèmes hydroponiques⁵. 10 000 000 000 ufc/gramme de racines ont été trouvés dans des systèmes hydroponiques⁶.

• Des études montrent que les systèmes bioponiques ont une quantité et une diversité comparables - voire supérieures - de microorganismes par rapport au compost et au sol, respectivement⁷.

• Les bactéries, les champignons, les protozoaires et les nématodes sur les milieux de culture dans les tomates hydroponiques sont au-dessus des niveaux attendus que l’on trouve dans un sol organique typique, signalant une haute capacité à cycler les nutriments. Le cyclage des nutriments par les organismes du Web Alimentaire du Sol est si efficace dans les systèmes de production bioponiques qu’il peut assimiler 300 livres d’azote par acre (rapport HP/AP).

3. Que Fait le Web Alimentaire du Sol dans un Système Bioponique ?

• Le Web Alimentaire du Sol cyclé activement les nutriments dans les systèmes bioponiques. Les microbes libèrent des enzymes qui décomposent la matière organique flottante, absorbent les nutriments disponibles, et rendent finalement ces nutriments disponibles pour d’autres microbes ou pour les plantes (rapport HP/AP).

• Les microbes aident à chélater les métaux pour augmenter l’absorption des nutriments dans les racines des plantes (rapport HP/AP).

• Le Web Alimentaire du Sol effectue un biocontrôle en protégeant les plantes des pathogènes. Une proportion relativement élevée d’échantillons de racines de laitue aquaponique a trouvé des souches de bactéries impliquées dans le biocontrôle, y compris Pseudomonas spp., Acidovorax spp., Sphingobium spp., ou Flavobacterium spp.⁸.

• Les rhizobactéries promoteurs de la croissance des plantes dans les systèmes à base d’eau signalent aux plantes de créer des métabolites secondaires comme des flavonoïdes et d’autres antioxydants qui aident à la suppression des maladies des plantes, à la fixation de l’azote, à la régulation cellulaire, et aux propriétés de couleur⁷.

• Des microbes dans les biofiltres aquaponiques sont trouvés pour effectuer : la nitrification ; la dénitrification hétérotrophe et autotrophe ; la réduction des nitrates en ammoniac ; et l’oxydation anaérobie de l’ammonium.

• La laitue cultivée en aquaponie a une concentration de microorganismes de détérioration et fécaux significativement plus faible par rapport à la laitue cultivée dans le sol⁹.

Conclusion

L’aquaponie est une manière durable de produire des poissons et des plantes car elle conserve les ressources en eau, récupère les décharges aquacoles riches en nutriments, limite l’utilisation d’additifs chimiques pour les poissons et les plantes, et améliore le taux de croissance des plantes par rapport à l’agriculture basée sur le sol.

Les recherches montrent que, comme dans le sol, les systèmes bioponiques emploient le Web Alimentaire du Sol pour effectuer une gamme de fonctions vitales. Tous les acteurs peuvent considérer les systèmes bioponiques comme une excellente option pour fournir des cultures saines et naturelles à une population croissante avec un impact environnemental minimal.

Contributeurs

• *Auteur correspondant : Brian Filipowich, Directeur des Politiques Publiques de l’Association Aquaponique
• Sydni Schramm et Josh Pyle, Étudiants en Recherche à l’Académie Chrétienne de Cincinnati Hills
• Kevin Savage et Gary Delanoy, Enseignants à l’Académie Chrétienne de Cincinnati Hills
• Janelle Hager, Associée de Recherche à l’Université d’État du Kentucky
• Eddie Beuerlein, Blue Mojo Farm, LLC

Citations

Citations