2.4 Culture végétale ou sous-système hydroponique

La partie hydroponique du système englobe la majeure partie de l’empreinte de l’installation. Trois modèles principaux sont utilisés : les lits médiatiques, la culture en eau profonde (DWC) et la TVN.

Systèmes basés sur les médiass : La conception des systèmes basés sur les médias, parfois appelés inondation et drain, est assez simple. Un récipient rempli de substrat est périodiquement inondé d’eau provenant du réservoir à poissons. L’eau s’écoule ensuite vers le puisard (ou la cuve à poisson) en puisant de l’oxygène dans le substrat pour les racines des plantes et les bactéries nitrifiantes. Le lit médiatique soutient la plante au fur et à mesure qu’elle pousse et sert de filtre solide et biologique (Figure 6). En raison de relativement peu de composants et de la facilité de construction et d’exploitation, ces systèmes sont populaires pour les amateurs et dans les régions en développement. Cependant, il est rare de trouver une production commerciale utilisant uniquement des lits médiatiques, car ils sont moins productifs que les autres types décrits ci-dessous. La règle empirique pour les systèmes de médias est décrite dans le tableau 1.

Tableau 1 : Règles empiriques pour les systèmes aquaponiques basés sur les médias.

Divers matériaux peuvent être utilisés comme substrat, y compris du gravier de pois, de la roche de lave, des cailloux d’argile expansée ou d’autres milieux inertes ; les praticiens peuvent être limités par ce qui est disponible localement. Le débit d’eau dans le système est contrôlé par une minuterie ou un siphon. En utilisant la méthode de minuterie, l’eau est pompée pendant un certain temps, ce qui permet au lit de se remplir.

Lorsque la minuterie s’éteint, l’eau s’écoule jusqu’à ce que la minuterie enclenche à nouveau la pompe. La méthode du siphon est souvent mise en œuvre à l’aide d’un siphon à cloche automatique (Figure 7a) ou d’un siphon à boucle (Figure 7b). Dans les deux méthodes de siphon, la pompe fonctionne en continu, contrôlant à quelle vitesse le lit se remplit et s’écoule. Fox et al. (2010) donne des instructions détaillées étape par étape pour la construction, l’exploitation et le dépannage d’un siphon automatique.

Les systèmes à flux constant offrent une alternative à la méthode d’inondation et de vidange. L’eau fortement aérée s’écoule dans le lit médiatique. Au lieu d’un cycle d’inondation et de vidange, le niveau d’eau reste constant en utilisant une canalisation. Cela réduit considérablement la taille du puisard nécessaire à ce type de système de culture.

Culture en eau profonde : Cette méthode de culture consiste à suspendre les plantes dans un radeau flottant, ce qui permet aux racines de s’accrocher dans l’eau (Figure 8). Les racines des plantes sont en contact constant avec l’eau riche en nutriments provenant de l’aquarium.

Une filtration efficace des solides est une exigence dans ces systèmes pour empêcher les solides de pénétrer dans le lit de la plante et de colmater les racines des plantes. L’aération doit également être assurée dans les abreuvoirs pour maintenir des niveaux d’oxygène adéquats pour les racines des plantes et les bactéries bénéfiques. En plus de leur grande capacité de rétention d’eau qui maintient les paramètres de qualité de l’eau plus stables, le dessous des radeaux et le revêtement des aubes offrent un espace suffisant pour coloniser les bactéries nitrifiantes. Le design lui-même fournit également un coussin contre les pannes de courant, car les racines restent immergées dans l’eau malgré la perte d’eau ou de débit d’air.

Tableau 2 : Règles empiriques pour le DWC en aquaponie.

 \ *Exception concerne les premiers stades de la vie où les poissons peuvent consommer 5 à 10% de leur poids corporel dans les aliments par jour.

La culture en eau profonde (DWC) est plus productive (kg de produit/m^2^ espace de croissance) que les systèmes basés sur les médias ; toutefois, elle peut être plus difficile à gérer à plus petite échelle. Ces systèmes sont bien étudiés par l’industrie hydroponique et aquaponique et sont couramment mis en œuvre dans des milieux commerciaux.

Les légumes verts feuillus et les herbes, comme le basilic, font bien dans ce système de production. Les cultures fructueuses comme les tomates, les concombres et les poivrons peuvent réussir avec des densités nutritives appropriées et un soutien structurel. La technique DWC peut ne pas convenir aux zones où l’accès aux fournitures ou aux équipements est limité. Les règles empiriques pour le DWC en aquaponie sont énumérées dans le tableau 2.

Technique : La technologie des films nutritifs (NFT) provient directement de l’industrie hydroponique. Dans cette méthode, les plantes sont insérées dans le haut des canaux horizontaux peu profonds. Un petit film d’eau est pompé à travers le canal, entrant en contact avec les racines des plantes qui utilisent ces nutriments pour la croissance (figure 9). Les systèmes NFT, comme le DWC, nécessitent une filtration suffisante des solides pour éviter la contamination des racines des plantes. Contrairement au DWC, les systèmes NFT ont besoin d’un filtre biologique distinct, car le canal à lui seul ne fournit pas suffisamment de surface pour une croissance suffisante des bactéries nitrifiantes.

Ces systèmes sont plus complexes à concevoir, construire et gérer que les systèmes basés sur les médias. Si les canaux ne sont pas correctement dimensionnés, les racines des plantes peuvent perturber l’écoulement de l’eau en obstruant les tuyaux. Cette conception suppose un certain risque, car la défaillance de la pompe peut entraîner une perte importante de récolte si le débit d’eau ne reprend pas rapidement. Cependant, NFT peut être un excellent système pour les zones urbaines ou les toits car ils sont légers, utilisent très peu d’eau et peuvent être fabriqués à partir de matériaux facilement approvisionnés. Les règles empiriques pour la TVN en aquaponie sont énumérées dans le tableau 3.

Tableau 3 : Règles empiriques pour la TVN en aquaponie

 \ *Exception concerne les premiers stades de la vie où les poissons peuvent consommer 5 à 10% de leur poids corporel dans les aliments par jour.

*Source : Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Université d’État du Kentucky. Manuel de production aquaponique : manuel pratique pour les producteurs. *