Équilibrage de l'écosystème aquaponique

Le terme « équilibrage » est utilisé pour décrire toutes les mesures prises par un agriculteur aquaponique pour s’assurer que l’écosystème des poissons, des plantes et des bactéries est à un équilibre dynamique. On ne saurait surestimer que le succès de l’aquaponie consiste principalement à maintenir un écosystème équilibré. Autrement dit, cela signifie qu’il y a un équilibre entre la quantité de poisson, la quantité de plantes et la taille du biofiltre, ce qui signifie vraiment la quantité de bactéries. Il existe des rapports expérimentaux entre la taille du biofiltre, la densité de plantation et la densité d’ensemencement des poissons pour l’aquaponie. Il est imprudent, et très difficile, d’opérer au-delà de ces ratios optimaux sans risquer de conséquences désastreuses pour l’ensemble de l’écosystème aquaponique. Les praticiens aquaponiques avancés sont invités à expérimenter et à ajuster ces ratios, mais il est recommandé de commencer l’aquaponie en suivant ces ratios. Cette section fournit une brève introduction, mais essentielle, à l’équilibre d’un système. Les dimensions des biofiltres et les densités d’ensemencement sont abordées de manière beaucoup plus approfondie au chapitre 8.

Équilibre de nitrates

L’équilibre dans un système aquaponique peut être comparé à une échelle d’équilibrage où les poissons et les plantes sont les poids debout à bras opposés. Les bras de la balance sont faits de bactéries nitrifiantes. Il est donc fondamental que la biofiltration soit suffisamment robuste pour supporter les deux autres composants. Ceci correspond à l’épaisseur du levier de la figure 2.10. Notez que les bras n’étaient pas assez forts pour supporter la quantité de déchets de poisson et que le bras s’est cassé. Cela signifie que la biofiltration était insuffisante.

Si la biomasse du poisson et la taille du biofiltre sont équilibrées, l’unité aquaponique transformera adéquatement l’ammoniac en nitrate. Toutefois, si la composante végétale est sous-dimensionnée, le système commencera à accumuler des éléments nutritifs (figure 2.11). Concrètement, des concentrations plus élevées de nutriments ne sont pas nocives pour les poissons ni pour les plantes, mais elles indiquent que le système est sous-performant du côté végétal.

Une erreur de gestion courante est le fait que trop de plantes et trop peu de poissons sont utilisés, comme le montre le troisième scénario illustré à la figure 2.12. Dans ce cas, l’ammoniac est traité par des bactéries nitrifiantes, mais la quantité de nitrate et d’autres nutriments qui en résultent est insuffisante pour couvrir les besoins des plantes. Cette condition conduit finalement à une réduction progressive des concentrations d’éléments nutritifs et, par conséquent, des rendements végétaux.

La principale leçon tirée des deux exemples est que l’obtention d’une production maximale à partir de l’aquaponie exige le maintien d’un équilibre approprié entre les déchets de poisson et la demande d’éléments nutritifs végétaux, tout en assurant une surface suffisante pour cultiver une colonie bactérienne afin de convertir tous les déchets de poisson. Ce scénario équilibré est illustré à la figure 2.13. Cet équilibre entre poissons et plantes est également appelé rapport biomasse. Les unités aquaponiques réussies ont une biomasse appropriée de poissons par rapport au nombre de plantes, ou plus précisément, le rapport entre l’alimentation des poissons et la demande en éléments nutritifs des plantes est équilibré. Bien qu’il soit important de suivre les ratios suggérés pour une bonne production alimentaire aquaponique, il existe un large éventail de ratios réalisables, et les fermiers aquaponiques expérimentés remarqueront comment l’aquaponie devient un système autorégulateur. De plus, le système aquaponique fournit à un agriculteur attentif des signes d’avertissement lorsque le système commence à s’écarter de l’équilibre, sous la forme de mesures de qualité de l’eau et de la santé des poissons et des plantes, qui sont tous discutés en détail tout au long de cette publication.

Taux d’avance

De nombreuses variables sont prises en compte lors de l’équilibrage d’un système (voir encadré 2), mais des recherches approfondies ont simplifié la méthode d’équilibrage d’une unité à un rapport unique appelé « rapport de débit d’avance ». Le taux d’alimentation est la somme des trois variables les plus importantes, à savoir : la quantité journalière d’aliments pour poissons en grammes par jour, le type de plante (végétatif par rapport à la fructification) et l’espace de croissance de la plante en mètres carrés. Ce ratio suggère le montant

d’aliments quotidiens pour poissons pour chaque mètre carré d’espace de culture. Il est plus utile d’équilibrer un système sur la quantité d’aliments entrant dans le système que de calculer directement la quantité de poisson. En utilisant la quantité d’aliment, il est alors possible de calculer le nombre de poissons en fonction de leur consommation quotidienne moyenne.

Les rapports de débit alimentaire fourniront un écosystème équilibré pour les poissons, les plantes et les bactéries, à condition qu’il y ait une biofiltration adéquate. Utilisez ce rapport lors de la conception d’un système aquaponique. Il est important de noter que le rapport de vitesse d’alimentation n’est qu’un guide pour équilibrer une unité aquaponique, car d’autres variables peuvent avoir des impacts plus importants à différents stades de la saison, comme les changements saisonniers de la température de l’eau. Le taux d’alimentation plus élevé pour les légumes fruitiers explique la plus grande quantité d’éléments nutritifs nécessaires à la production de fleurs et de fruits par rapport aux légumes verts à feuilles.

Outre le rapport de débit d’alimentation, il existe deux autres méthodes simples et complémentaires pour assurer un système équilibré : le contrôle de santé et le test d’azote.

Bilan de santé des poissons et des plantes

Les poissons ou les plantes malsains sont souvent un avertissement que le système est déséquilibré. Les symptômes de carences sur les plantes indiquent généralement qu’il n’y a pas assez de nutriments provenant des déchets de poisson. Les carences en éléments nutritifs se manifestent souvent par une faible croissance, des feuilles jaunes et un faible développement des racines, qui sont tous abordés au chapitre 6. Dans ce cas, la densité d’ensemencement des poissons, les aliments (si consommés par les poissons) et le biofiltre peuvent être augmentés, ou les plantes peuvent être enlevées. De même, si les poissons présentent des signes de stress, comme des haletages à la surface, des frottements sur les côtés du réservoir, des zones rouges autour des nageoires, des yeux et des branchies, ou, dans des cas extrêmes, ils meurent, c’est souvent à cause d’une accumulation de concentrations toxiques d’ammoniac ou de nitrite. Cela se produit souvent lorsqu’il y a trop de déchets dissous pour que le composant biofiltre puisse être traité. L’un de ces symptômes chez les poissons ou les plantes indique que l’agriculteur doit étudier activement et rectifier la cause.

Essais d’azote

Cette méthode consiste à tester les niveaux d’azote dans l’eau à l’aide de trousses d’essai simples et peu coûteuses (figure 2.14). Si l’ammoniac ou le nitrite sont élevés ( \ > 1 mg/litre), cela indique que la biofiltration est insuffisante et que la surface disponible du biofiltre doit être augmentée. La plupart des poissons sont intolérants à ces niveaux pendant plus de quelques jours. Un niveau croissant de nitrate est souhaité, ce qui implique des niveaux suffisants d’autres nutriments nécessaires à la croissance des plantes. Les poissons peuvent tolérer des niveaux élevés de nitrate, mais si les concentrations restent élevées ( \ > 150 mg/litre) pendant plusieurs semaines, une partie de l’eau devrait être retirée et utilisée pour irriguer d’autres cultures.

Si les concentrations de nitrates sont faibles ( \ < 10 mg/litre) sur une période de plusieurs semaines, les aliments pour poissons peuvent être légèrement augmentés pour s’assurer qu’il y a suffisamment de nutriments pour les légumes. Cependant, ne jamais laisser des aliments pour poissons non consommés dans le réservoir d’aquaculture, de sorte qu’il peut être nécessaire d’augmenter la densité d’ensemencement des poissons. Alternativement, les plantes peuvent être enlevées afin qu’il y ait suffisamment de nutriments pour ceux qui restent. Il est utile et recommandé de tester les niveaux d’azote chaque semaine pour s’assurer que le système est correctement équilibré. De plus, les concentrations de nitrates sont un indicateur du niveau d’autres nutriments dans l’eau.

Encore une fois, tous les calculs et ratios mentionnés ci-dessus, y compris la densité d’ensemencement des poissons, la capacité de plantation et la taille des biofiltres, sont expliqués de façon beaucoup plus approfondie dans les chapitres suivants (en particulier dans le chapitre 8). Le but de cette section était de faire comprendre à quel point il est vital d’équilibrer l’écosystème au sein de l’aquaponie et de mettre en évidence les méthodes et stratégies simples pour le faire.

*Source : Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus et Alessandro Lovatelli, production alimentaire aquaponique à petite échelle, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Reproduit avec permission. *