4.3 Types de systèmes hydroponiques selon la distribution de l'eau et des éléments nutritifs
4.3.1 Technique d’écoulement profond (DFT)
La technique d’écoulement profond (DFT), également connue sous le nom de technique d’eau profonde, consiste à cultiver des plantes sur des supports flottants ou suspendus (radeaux, panneaux, planches) dans des récipients remplis de solution nutritive de 10 à 20 cm (Van Os et al., 2008) (figure 4.3). Dans AP, cela peut aller jusqu’à 30 cm. Il existe différentes formes d’application qui peuvent être distinguées principalement par la profondeur et le volume de la solution, et les méthodes de recirculation et d’oxygénation.
Figure 4.3 Illustration d’un système DFT à panneaux flottants
L’un des systèmes les plus simples comprend des réservoirs de 20 à 30 cm de profondeur, qui peuvent être construits en différents matériaux et imperméabilisés avec des films de polyéthylène. Les réservoirs sont équipés de radeaux flottants (plusieurs types sont disponibles auprès des fournisseurs) qui servent à soutenir les plantes au-dessus de l’eau tandis que les racines des plantes pénètrent dans l’eau. Le système est particulièrement intéressant car il minimise les coûts et la gestion. Par exemple, il existe un besoin limité d’automatisation du contrôle et de la correction de la solution nutritive, en particulier dans les cultures de courte durée comme la laitue, où le volume relativement élevé de solution facilite la reconstitution de la solution nutritive seulement à la fin de chaque cycle, et seulement la la teneur en oxygène doit être surveillée périodiquement. Les niveaux d’oxygène doivent être supérieurs à 4—5 mg de LSUP-1/SUP ; sinon, des carences en éléments nutritifs peuvent apparaître en raison de la faible performance de l’absorption des systèmes racinaires. La circulation de la solution ajoutera normalement de l’oxygène, ou des systèmes Venturi peuvent être ajoutés, ce qui augmente considérablement l’air dans le système. Ceci est particulièrement important lorsque la température de l’eau est supérieure à 23 °C, car de telles températures élevées peuvent stimuler le boulonnage de la laitue.
4.3.2 Technique du film nutritif (TVN)
La technique NFT est utilisée de façon omniprésente et peut être considérée comme le système de culture hydroponique classique, où une solution nutritive circule et circule dans des cuves avec une couche d’eau de 1 à 2 cm (Cooper, 1979 ; Jensen et Collins, 1985 ; Van Os et al., 2008) (figure 4.4). La recirculation de la solution nutritive et l’absence de substrat représentent l’un des principaux avantages du système NFT. Un avantage supplémentaire est son grand potentiel d’automatisation pour économiser sur les coûts de main-d’œuvre (plantation et récolte) et la possibilité de gérer la densité végétale optimale pendant le cycle de culture. D’autre part, le manque de substrat et les faibles niveaux d’eau rendent le TVN vulnérable à la défaillance des pompes, par exemple en raison d’un colmatage ou d’une défaillance de l’alimentation électrique. Les fluctuations de température dans la solution nutritive peuvent causer un stress végétal suivi de maladies.
Fig. 4.4 Illustration du système NFT (à gauche) et d’un creux NFT multicouche, développé et commercialisé par New Growing Systems (NGS), Espagne (à droite)
Le développement du système racinaire, dont une partie reste suspendue dans l’air au-dessus du flux nutritif et qui est exposé à un vieillissement précoce et à une perte de fonctionnalité, représente une contrainte majeure car il empêche la production de cultures à long cycle (sur 4 à 5 mois). En raison de sa grande sensibilité aux variations de température, ce système n’est pas adapté aux environnements de culture caractérisés par des niveaux élevés d’irradiation et de température (par exemple les zones méridionales du bassin méditerranéen). Cependant, en réponse à ces défis, un creux multicouche NFT a été conçu pour permettre des cycles de production plus longs sans problèmes de colmatage (NGS). Il est constitué d’une série de couches interconnectées placées en cascade, de sorte que même dans les espèces de plantes à enracinement fortes, telles que les tomates, la solution nutritive va toujours trouver son chemin vers les racines en contournant la couche obstruée par la racine via une couche positionnée inférieure.
4.3.3 Systèmes aérotoniques
La technique aéroponique est principalement destinée aux petites espèces horticoles et n’a pas encore été largement utilisée en raison des coûts élevés d’investissement et de gestion. Les plantes sont supportées par des panneaux en plastique ou par du polystyrène, disposées horizontalement ou sur des sommets inclinés des boîtes de culture. Ces panneaux sont soutenus par une structure faite de matériaux inertes (plastique, acier revêtu de film plastique, panneaux de polystyrène), afin de former des boîtes fermées où le système racinaire suspendu peut se développer (fig. 4.5).
Fig. 4.5 Illustration de la technique aéroponique
La solution nutritive est directement pulvérisée sur les racines, qui sont suspendues dans la boîte dans l’air, avec des gicleurs statiques (pulvérisateurs), insérées sur des tuyaux logés à l’intérieur du module de boîte. La durée de pulvérisation est de 30 à 60 s, tandis que la fréquence varie en fonction de la période de culture, du stade de croissance des plantes, de l’espèce et de l’heure de la journée. Certains systèmes utilisent des plaques vibrantes pour créer des micro-gouttelettes d’eau qui forment une vapeur qui se condense sur les racines. Le lixiviat est recueilli sur le fond des modules de la boîte et transporté au réservoir de stockage, pour être réutilisé.