9.2 Origine des éléments nutritifs
Les principales sources d’éléments nutritifs dans un système aquaponique sont les aliments pour poissons et l’eau ajoutée (contenant du Mg, du Ca, du S) (voir [sect. 9.3.2.](/community/articles/9-3-microbiological-processes #932 -Nitrification)) dans le système (Delaide et coll. 2017 ; Schmautz et coll. 2016), tel que précisé dans [Chap. 13](/community/articles/part-iii-perspective-for sustainable-development). En ce qui concerne les aliments pour poissons, il existe deux types principaux : les aliments à base de farine de poisson et les aliments à base de plantes. La farine de poisson est le type classique d’aliment utilisé en aquaculture où les lipides et les protéines dépendent de la farine de poisson et de l’huile de poisson (Geay et al., 2011). Cependant, depuis un certain temps, des préoccupations concernant la durabilité de ces aliments ont été soulevées et l’attention a été attirée sur les régimes à base de plantes (Boyd, 2015 ; Davidson et al., 2013 ; Hua et Bureau, 2012 ; Tacon et Metian, 2008). Une méta-analyse menée par Hua et Bureau (2012) a révélé que l’utilisation de protéines végétales dans les aliments pour poissons peut influencer la croissance des poissons si elles sont incorporées dans des proportions élevées. En effet, les protéines végétales peuvent avoir un impact sur la digestibilité et les niveaux de facteurs anti-nutritionnels de l’aliment. En particulier, le phosphore provenant des plantes et donc sous forme de phytates ne profite pas, par exemple, au saumon, à la truite et à plusieurs autres espèces de poissons (Timmons et Ebeling, 2013). Il n’est pas surprenant que cette observation soit fortement tributaire des espèces de poissons et de la qualité des ingrédients (Hua et Bureau 2012). Cependant, on sait peu de choses sur l’impact des variations de la composition des aliments pour poissons sur les rendements des cultures (Yildiz et al., 2017).
Les aliments classiques pour poissons sont composés de 6 à 8 macroingrédients et contiennent de 6 à 8 % d’azote organique, 1,2 % de phosphore organique et 40 à 45 % de carbone organique (Timmons et Ebeling, 2013) avec environ 25 % de protéines pour les poissons herbivores ou omnivores et environ 55 % de protéines pour les poissons carnivores (Boyd, 2015). Les lipides peuvent aussi être à base de poissons ou de plantes (Boyd 2015).
Fig. 9.1 Flux environnemental d’azote et de phosphore en% pour (a) la production en cage du Nil Tilapia (après Neto et Ostrensky 2015) et (b) la production de RAS (à partir de diverses sources)
Une fois les aliments pour poissons ajoutés au système, une partie importante de ceux-ci est consommée par les poissons et soit utilisée pour la croissance et le métabolisme, soit excrétée sous forme de matières fécales solubles et solides, tandis que le reste des aliments donnés se désintègre dans les réservoirs (Goddek et al., 2015 ; Schneider et al., 2004) (figure 9.1). Dans ce cas, les restes d’aliments et les produits métaboliques sont partiellement dissous dans l’eau aquaponique, ce qui permet aux plantes d’absorber directement les nutriments de la solution aquaponique (Schmautz et al., 2016).
Dans la plupart des systèmes de culture (Chap. [7](/community/articles/chapter-7-systèmes aquaponiques couplés) et [8](/community/articles/chapter-8-systèmes aquaponiques découplés), des nutriments peuvent être ajoutés pour compléter la solution aquaponique et assurer une meilleure adéquation avec les besoins des plantes (Goddek et al. 2015). En effet, même lorsque le système est couplé, il est possible d’ajouter du fer ou du potassium (qui font souvent défaut) sans nuire aux poissons (Schmautz et al., 2016).
9.2.1 Restes d’aliments pour poissons et excréments de poissons
Idéalement, tous les aliments donnés devraient être consommés par les poissons (Fig. 9.1). Cependant, une petite partie (moins de 5 % (Yogev et al. 2016)) est souvent laissée à la décomposition dans le système et contribue à la charge nutritive de l’eau (Losordo et al. 1998 ; Roosta et Hamidpour 2013 ; Schmautz et al. 2016), consommant ainsi de l’oxygène dissous et libérant du dioxyde de carbone et de l’ammoniac (Losordo et al. 1998) , entre autres choses. La composition des restes d’aliments pour poissons dépend de la composition de l’aliment.
Logiquement, la composition des excréments de poisson dépend de l’alimentation du poisson, ce qui a également un impact sur la qualité de l’eau (Buzby et Lin, 2014 ; Goddek et al., 2015). Cependant, la rétention des éléments nutritifs dans la biomasse des poissons dépend fortement des espèces de poissons, des niveaux d’alimentation, de la composition des aliments, de la taille des poissons et de la température du système (Schneider et al., 2004). À des températures plus élevées, par exemple, le métabolisme des poissons est accéléré et se traduit par une plus grande quantité de nutriments contenus dans la fraction solide des matières fécales (Turcios et Papenbrock, 2014). La proportion de nutriments excrétés dépend également de la qualité et de la digestibilité de l’alimentation (Buzby et Lin 2014). La digestibilité des aliments pour poissons, la taille des matières fécales et le taux de décantation doivent être soigneusement étudiés afin d’assurer un bon équilibre dans le système et de maximiser les rendements des cultures (Yildiz et al., 2017). En effet, bien qu’il soit prioritaire de choisir soigneusement les aliments pour poissons en fonction des besoins des poissons, les composantes des aliments pourraient aussi être choisies pour répondre aux besoins des plantes lorsqu’elles ne font aucune différence pour les poissons (Goddek et al., 2015 ; Licamele, 2009 ; Seawright et al., 1998).