5.9 Avantages de l'Aquaponics
Étant donné qu’il existe deux technologies distinctes, existantes et analogues qui produisent des poissons et des plantes à des taux élevés (la pisciculture RAS et la production de plantes hydroponiques/substrats), une raison de leur intégration semble pertinente. RAS produit des poissons à des taux de productivité en termes de gain de biomasse individuel, pour le poids des aliments ajoutés, qui rivalisent, sinon mieux, avec d’autres méthodes aquacoles (Lennard, 2017). De plus, les densités élevées de poissons que permet le RAS mènent à des gains collectifs plus élevés de biomasse (Rakocy et al., 2006 ; Lennard, 2017). L’hydroponie et la culture de substrats possèdent, dans un environnement contrôlé, des taux de production avancés de plantes qui améliorent la plupart des autres méthodes d’agriculture et d’horticulture (Resh, 2013). Par conséquent, au départ, il est nécessaire que l’aquaponie produise du poisson et des plantes à des taux équivalents à ces deux technologies de production distinctes ; dans le cas contraire, toute perte d’effort productif comptera sur tout argument d’intégration. Si le taux de production des poissons et des plantes dans un système aquaponique peut être égal ou supérieur au RAS et à l’industrie hydroponique, alors on peut faire valoir d’autres avantages qui peuvent se produire en raison du processus d’intégration.
L’hydroponie standard ou la culture de substrats a été directement comparée à l’aquaponie en termes de taux de croissance des plantes des deux technologies. Lennard (2005) a comparé la production de laitue du système aquaponique à un témoin hydroponique dans plusieurs expériences de laboratoire répétées. Il a démontré que la production de laitue aquaponique était statistiquement plus faible en aquaponie (4,10 kg/msup2/sup) comparativement à l’hydroponique (6,52 kg/msup2/sup) lorsqu’une approche standard de la conception et de la gestion des systèmes aquaponiques en lit médiatique a été appliquée. Cependant, il a ensuite effectué une série d’expériences qui ont isolé des paramètres spécifiques de la conception (p. ex. distribution d’eau réciproque par rapport à la sous-unité hydroponique constante, application du débit d’eau à la sous-unité hydroponique et comparaison de différentes sous-unités hydroponiques) ou comparant des facteurs de gestion spécifiques (p. ex. mise en tampon méthodologies et espèces ainsi que les concentrations globales d’éléments nutritifs de départ) pour parvenir à l’optimisation et démontrer ensuite que l’aquaponie (5,77 kg/msup2/sup) était statistiquement identique à la production de laitue hydroponique (5,46 kg/msup2/sup) après optimisation du système aquaponique sur la base des améliorations suggérée par ses expériences antérieures, le résultat suggérant que les améliorations apportées à des conceptions aquaponiques couplées ou entièrement en recirculation peuvent égaler les taux de production standard des plantes hydroponiques. Lennard (2005) a également démontré que la survie des poissons, le SGR, le FCR et les taux de croissance étaient égaux à ceux observés dans le RAS standard et dans l’aquaculture en étangs pour les espèces de poissons testées (morue Murray australienne).
Pantanella et al. (2010) ont également démontré des résultats statistiquement similaires dans des systèmes aquaponiques à forte densité de poissons (5,7 kg/msup2/sup production de laitue) et à faible densité de poissons (5,6 kg/msup2/sup production de laitue) comparativement à un témoin hydroponique standard (6,0 kg/msup2/sup).
Lennard (Nichols et Lennard, 2010) a obtenu des résultats statistiquement égaux ou meilleurs pour toutes les variétés de laitue et presque toutes les variétés de plantes cultivées testées dans un système aquaponique de la technique du film nutritif (NFT) comparativement à un système hydroponique NFT dans la même serre.
Delaide et coll. (2016) ont comparé l’eau de production RAS complétée par des éléments nutritifs (les nutriments ont été ajoutés pour correspondre à un mélange d’éléments nutritifs d’eau et à un exemple de résistance par Rakocy — désigné comme analogue aquaponique), l’eau de production RAS entièrement complétée par des éléments nutritifs (eau de production RAS avec des sels nutritifs hydroponiques ajoutés à répondent à un mélange d’éléments nutritifs de l’eau et à la force utilisés pour l’hydroponie standard — désigné comme analogue découplé) et à un témoin hydroponique (solution nutritive hydroponique standard) en termes de taux de croissance des plantes et ont montré que l’analogue de l’eau aquaponique était égal au contrôle hydroponique et à l’eau analogique découplée a amélioré le contrôle hydroponique. Cependant, il convient de noter qu’il ne s’agissait pas de systèmes aquaponiques entièrement opérationnels contenant du poisson (et de la teneur microbienne active associée) qui ont été comparés, mais simplement de l’eau retirée d’un RAS en exploitation et complétée, puis comparée à une eau témoin hydroponique.
Rakocy et son équipe UVI ont démontré par plusieurs études que les taux de croissance des poissons de Tilapia spp. correspondent aux normes de l’industrie établies par les pratiques de production aquacole standard (Rakocy et Hargreaves 1993 ; Rakocy et al. 2004a, b, 2006, 2011).
Ces études et d’autres ont démontré que l’aquaponie, quelle que soit la configuration (couplée et découplée), a le potentiel de produire des taux de production des plantes équivalents ou supérieurs aux taux standard de production hydroponique et de poisson d’une norme similaire à la norme RAS. Par conséquent, l’exigence susmentionnée selon laquelle l’aquaponie doit être égale à ses analogues industriels (RAS et hydroponique) semble avoir été suffisamment prouvée et, par conséquent, les autres avantages de l’aquaponie devraient être pris en considération.
L’utilisation efficace de l’eau est régulièrement attribuée à l’aquaponie. Lennard (2005) a déclaré que les économies d’eau associées à un système d’essai aquaponique optimisé (laboratoire) étaient de 90 % ou plus comparativement à un système de contrôle d’aquaculture standard de la RAS où l’eau était échangée pour contrôler les accumulations de nitrates, alors que les plantes de l’aquaponie réalisaient les mêmes exigence. Par conséquent, il a démontré que l’aquaponie offre un avantage important en matière d’économie d’eau par rapport à l’aquaculture standard de la RAS. Fait intéressant, ce chiffre d’économie d’eau de 90 % a par la suite été énoncé de façon générale dans la communauté aquaponique mondiale dans un contexte d’utilisation des plantes (par exemple, l’aquaponie utilise 90 % moins d’eau que la production végétale basée sur le sol (Graber et Junge, 2009)) — un exemple de la façon dont l’argument scientifique peut être incorrectement adopté par les participants non scientifiques de l’industrie.
McMurtry (1990) a démontré un taux de consommation d’eau dans son système aquaponique d’environ 1 % de celui requis dans un système semblable de culture en étang. Rakocy (1989) a montré des taux de consommation d’eau semblables à 1 % comparativement à l’aquaculture en étangs. Rakocy et Hargreaves (1993) ont déclaré que le taux quotidien de remplacement de l’eau pour le système aquaponique UVI était d’environ 1,5 % du volume total du système et Love et al. (2015a, b) ont déclaré environ 1 % du taux de perte d’eau par jour pour leur système de recherche aquaponique.
La comparaison de l’aquaponie avec le RAS permet de réaliser d’importantes économies d’eau et l’aquaponie utilise de petites quantités d’eau de remplacement sur une base quotidienne. Un système aquaponique bien conçu cherchera à utiliser l’eau aussi efficacement que possible et donc à remplacer l’eau perdue par évapotranspiration végétale (Lennard 2017). En fait, il a été proposé que l’eau puisse même être récupérée de la perte due à l’évapotranspiration des plantes en utilisant une forme ou une technologie de récolte de la teneur en eau de l’air (Kalantari et al., 2017). Les systèmes aquaponiques couplés semblent offrir un plus grand potentiel de conservation et de réduction de l’utilisation de l’eau (Lennard, 2017). Si la dynamique nutritive entre la production de poissons et l’utilisation des plantes peut être équilibrée, la seule perte d’eau est due à l’évapotranspiration des plantes, et parce que l’eau est entièrement partagée entre les composantes du poisson et de la plante, les volumes quotidiens d’eau de maquillage représentent simplement toute l’eau perdue des plantes du système (Lennard 2017 ). Les conceptions aquaponiques découplées présentent une proposition plus difficile parce que les deux composantes ne sont pas entièrement liées et que l’utilisation quotidienne de l’eau de la composante poisson ne correspond pas à l’utilisation quotidienne de l’eau de la composante végétale (Goddek et al., 2016 ; Goddek et Keesman, 2018). Par conséquent, les taux d’utilisation de l’eau et de remplacement pour les systèmes aquaponiques ne sont pas complètement résolus et ne seront probablement jamais dus aux grandes différences dans les approches de conception des systèmes.
L’utilisation efficace des nutriments est attribuée à la méthode aquaponique et citée comme un avantage de l’approche aquaponique (Rakocy et al., 2006 ; Blidariu et Grozea, 2011 ; Suhl et al., 2016 ; Goddek et al., 2015). Cela s’explique généralement par le fait que l’aquaculture normalisée du RAS utilise les nutriments contenus dans les aliments pour poissons pour cultiver le poisson, le reste étant envoyé aux déchets. Les poissons métabolisent une grande partie des aliments qu’ils nourrissent, mais n’utilisent qu’environ 25 à 35 % des nutriments ajoutés (Timmons et al., 2002 ; Lennard, 2017). Cela signifie que jusqu’à 75 % des nutriments ajoutés au RAS pour poissons seulement sont gaspillés et ne sont pas utilisés. Aquaponics cherche à utiliser les nutriments gaspillés dans le RAS pour la production végétale. Par conséquent, on dit que l’aquaponie utilise plus efficacement les nutriments ajoutés parce que deux cultures sont produites à partir d’une seule source d’intrants (Rakocy et Hargreaves, 1993 ; Timmons et al., 2002 ; Rakocy et al., 2006 ; Lennard, 2017). L’importance de l’utilisation des éléments nutritifs des déchets de poisson diffère selon les différentes méthodes aquaponiques. Le modèle UVI entièrement recirculant n’utilise pas la majorité des déchets solides de poisson produits dans la composante poisson et les envoie dans les déchets (Rakocy et al. 2006), le modèle Lennard entièrement recirculant fait un pas plus loin en utilisant tous les déchets générés par la composante poisson (déchets dissous directement et solides par reminéralisation microbienne externe avec remplacement du système principal) (Lennard 2017). De nombreuses approches découplées tentent également d’utiliser tous les déchets générés par la composante poisson, par l’utilisation directe de déchets dissous et, encore une fois, par la reminéralisation microbienne externe avec remplacement du système principal (Goddek et al., 2016 ; Goddek et Keesman, 2018). Toutes ces méthodes et approches démontrent que l’un des principaux moteurs de la méthode aquaponique est d’utiliser le plus grand nombre possible de nutriments ajoutés et donc d’essayer d’utiliser les nutriments ajoutés aussi efficacement que possible.
L’indépendance par rapport au sol a été citée comme un avantage de la méthode aquaponique (Blidariu et Grozea 2011 ; Love et al. 2015a, b). L’avantage perçu est que, comme le sol n’est pas nécessaire, le système ou l’installation aquaponique peut être situé là où l’exploitant choisit plutôt que là où il y a un sol convenable (Love et al., 2015a, b). Par conséquent, la méthode aquaponique est indépendante de l’emplacement en fonction de la disponibilité du sol, ce qui est un avantage par rapport à l’agriculture basée sur le sol.
On a soutenu que l’aquaponie offre un avantage en imitant les systèmes naturels (Blidariu et Grozea 2011 ; Love et al. 2014). Ceci est confirmé par la nature écologique de l’approche/méthode aquaponique, telle qu’elle est décrite dans [sect. 5.7](/communauté/articles/5-7-sources nutritives) ci-dessus, avec les avantages connexes liés aux communautés microflorales diversifiées et denses (Lennard, 2017).
L’aquaculture a un impact environnemental direct possible en raison du rejet d’eaux usées riches en nutriments dans l’environnement environnant — en général, les milieux aquatiques (Boyd et Tucker, 2012). Certaines méthodes hydroponiques peuvent également posséder ce potentiel. Cependant, l’aquaponie peut avoir une incidence environnementale directe réduite ou annulée des flux de déchets riches en nutriments parce que la principale composante génératrice de déchets (c.-à-d. le poisson) est intégrée à une composante d’utilisation des éléments nutritifs (c.-à-d. les plantes) (Rakocy et al. 2006 ; Blidariu et Grozea 2011 ; Goddek et al. 2015 ; Lennard 2017) . Cependant, certaines méthodes aquaponiques produisent des déchets (p. ex. le modèle UVI), mais elles sont généralement traitées et réutilisées pour d’autres pratiques agricoles sur le site de l’installation aquaponique (Timmons et al., 2002 ; Rakocy et al., 2006). De nombreuses méthodes aquaponiques reposent sur l’utilisation d’aliments d’aquaculture standard, qui contiennent des concentrations variables de sodium, habituellement par l’utilisation de farine de poisson ou d’huile de poisson comme ingrédient (Timmons et al., 2002). Le sodium n’est pas utilisé par les plantes et peut donc s’accumuler au fil du temps dans les systèmes aquaponiques, ce qui peut nécessiter une forme quelconque de remplacement de l’eau, de sorte que le sodium ne s’accumule pas à des concentrations qui affectent les plantes (Lennard, 2017). Cependant, il a été signalé que certaines espèces de laitue avaient la capacité de prendre du sodium lorsqu’elles étaient exposées à l’eau d’aquaculture (Goddek et Vermeulen, 2018).
Les systèmes aquaponiques couplés ou entièrement recirculants partagent intégralement la ressource en eau entre les deux composantes principales (poissons et plantes). En raison de cette nature aquatique entièrement connectée et recirculante, les systèmes aquaponiques couplés présentent un mécanisme d’auto-contrôle en ce qui concerne l’incapacité d’appliquer en toute sécurité des herbicides et des pesticides sur les plantes ; s’ils sont appliqués, leur présence peut affecter négativement les poissons (Blidariu et Grozea 2011). Les défenseurs en pleine recirculation voient cette incapacité à appliquer des pesticides et des herbicides comme un avantage, l’argument étant qu’elle garantit un produit sans pulvérisation (Blidariu et Grozea 2011). Les défenseurs de l’aquaponie découplée cherchent également à ne pas appliquer d’herbicides ou de pesticides ; toutefois, étant donné que l’eau n’est pas redistribuée aux poissons à partir des plantes, la capacité d’appliquer des pesticides et des herbicides sur les plantes est présente (Goddek, 2017). Par conséquent, l’application ou l’absence d’application de pesticides et d’herbicides à la composante végétale des conceptions aquaponiques est perçue différemment par les groupes qui préconisent différentes approches de conception.
On croit que la présence à la fois de poissons et de plantes dans le même système aquatique produit des effets synergiques positifs sur la santé des poissons et des plantes (Blidariu et Grozea, 2011). Cela a été démontré indirectement par la capacité de l’aquaponie dans certaines études à produire des taux de croissance des plantes plus élevés que ceux observés dans l’hydroponie standard (Nichols et Lennard, 2010 ; Delaide et al., 2016). Cependant, aucun lien de causalité direct n’a été établi entre la présence de poissons et de plantes et tout résultat positif sur la santé des poissons ou des plantes.