Aquaponie:Un mode de consommation durable dans une ferme intelligente

La serre intelligente aquaponique est une serre qui intègre la technologie de l’Internet des objets et l’aquaponie en vue d’améliorer la productivité des légumes, des fruits et des cultures. La technologie de l’Internet des objets est ainsi utilisée pour collecter et analyser en temps réel les indicateurs bioclimatiques de la serre et par conséquent appliquer (d’une manière automatique, semi automatique ou manuelle) les mesures et actions requises pour maintenir les conditions environnementales nécessaires aux plantes.

Dans la serre, L’AQUAPONIE est le modèle le plus efficace pour cultiver vos fruits et légumes frais,sans utiliser d’engrais ni de pesticides.

AQUAPONIE

Définition

L’aquaponie est un système qui unit la culture de plante et l’élevage de poissons ; les plantes sont parfois cultivées sur des billes d’argile, pouvant être irriguées en circuit fermé par de l’eau provenant d’aquarium où sont élevés les poissons.

Le mot aquaponie, traduction de l’anglais aquaponics, est un mot-valise formé par la fusion des mots aquaculture (élevage de poissons ou autres organismes aquatiques) et hydroponie (culture des plantes par de l’eau enrichie en matières minérales).

Principe

Le système à recirculation de l’eau, “RAS” (Recirculation Aquaculture Systems), est la technique la plus utilisée pour la conception d’un système aquaponique. En effet, le RAS permet l’utilisation des sous-produits (ex. nutriments, matière organique, etc.) issus de l’eau des bacs d’élevage pour la production des cultures végétales.

L’eau du bassin d’élevage se charge en ammoniaque issu des déchets métaboliques des organismes aquatiques (ex. déjections de poissons) et des restes de nourriture non consommée. Cette eau quitte le bassin, passe dans un filtre mécanique qui retire les déchets solides et grossiers puis traverse un biofiltre contenant des bactéries aérobiques qui vont oxyder l’ammoniaque en nitrite puis en nitrate, une molécule assimilable par les racines végétales. Les déchets issus de l’élevage de poissons, une fois convertis, fournissent également tous les autres éléments nutritifs nécessaires à la croissance des plantes. L’eau va ensuite irriguer le lit de culture des plantes qui vont alors absorber les nitrates. Enfin, le surplus d’eau purifiée par les plantes rejoint le bassin d’élevage.

Ce processus d’élimination et de conversion des nutriments permet de nettoyer l’eau, de la purifier des formes nocives d’azote (ammoniaque et nitrites) qui sont toxiques pour les poissons et permet aux poissons, aux plantes et aux bactéries de se développer en symbiose (c’est-à-dire de manière associée et complémentaire). Ainsi, tous les organismes du système aquaponique travaillent ensemble pour créer un environnement de plus en plus sain, à condition que le système soit correctement équilibré.

La phase qui vise la transformation de l’ammonium (NH4+) en nitrate (NO3 est réalisée par des bactéries, en milieu aérobie c’est la nitrification c’est un processus se déroulant dans les sols sous l’action de certains micro-organismes spécifiques et qui conduit à la transformation de l’ammoniac (ou de l’ammonium) en nitrate en 2 étapes :
– nitrosation : sous l’action de bactéries nitreuses aérobies (Nitrosomonas),
– nitration : par les bactéries nitrifiantes aérobies (Nitrobacter).
De façon conceptuelle, la nitrification se déroule en deux étapes :

Ammoniac → Nitrite

Nitrite → Nitrate

Au niveau chimique, le processus se déroule ainsi :

NH₃+ O₂ → NO₂⁻ + 3H⁺ + 2e⁻

NO₂⁻+ H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻

 

TYPE D’UNITÉ AQUAPONIQUE

Technique du lit de culture à substrat (Media Bed Technique ou MBT)

Les unités aquaponiques constituées d’un lit de culture à substrat sont les plus utilisées dans le cas d’installation à petite échelle. Cette méthode est recommandée dans la plupart des cas. Ces unités prennent généralement peu de place, ont un coût initial relativement faible et sont adaptées pour les producteurs novices en raison de leur simplicité de fonctionnement.

Pour ces types d’unités à substrat, le lit de culture est à la fois utilisé comme support par les plantes (pour soutenir les racines) et aussi comme filtre mécanique (pour retenir les grosses particules) et comme filtre biologique (fixation des bactéries).

La technique de culture sur film nutritif est une méthode hydroponique qui consiste à planter les plants dans un tuyau légèrement incliné, dans lequel s’écoule en continu un filet d’eau riche en nutriment (film nutritif).

Chaque graine est placée dans un cube de substrat, souvent de la laine de roche, qui est déposé dans un panier suffisamment ouvert pour laisser passer les futures racines. Tous les paniers sont disposés dans une rigole de culture légèrement inclinée et opaque. Dans cette rigole de culture on fait passer un flux continu d’eau enrichi en nutriments – qui par son déplacement se chargera d’oxygène – afin de nourrir les plantes. Le but est d’arriver à faire passer un flux d’eau assez bas afin de maximiser l’oxygénation lors du passage dans la rigole .

Cooper donne en 1996 les 4 principes clés pour réussir son système NFT:

1. Il faut s’assurer que l’inclinaison des rigoles de culture soit parfaitement uniforme en tout point.
2. Le débit entrant doit être minimisé afin de ne pas avoir une trop grande profondeur d’eau.
3. La largeur de la rigole dans lesquelles les racines se développent doit être adéquate afin de ne pas faire barrage aux éléments nutritifs. Si elle est inadéquate, le rendement en pâtit sévèrement.
4. La base de la rigole doit être plate et non pas incurvée car la profondeur d’eau ne sera pas la même sur toute la largeur dans une rigole à base incurvée.

 

Technique de culture sur film nutritif (Nutrient Film Techniqueou NFT)

La technique de culture sur film nutritif est une méthode hydroponique qui consiste à planter les plants dans un tuyau légèrement incliné, dans lequel s’écoule en continu un filet d’eau riche en nutriment (film nutritif).

Chaque graine est placée dans un cube de substrat, souvent de la laine de roche³, qui est déposé dans un panier suffisamment ouvert pour laisser passer les futures racines. Tous les paniers sont disposés dans une rigole de culture légèrement inclinée et opaque. Dans cette rigole de culture on fait passer un flux continu d’eau enrichi en nutriments – qui par son déplacement se chargera d’oxygène – afin de nourrir les plantes. Le but est d’arriver à faire passer un flux d’eau assez bas afin de maximiser l’oxygénation lors du passage dans la rigole .

Cooper donne en 1996 les 4 principes clés pour réussir son système NFT :

1. Il faut s’assurer que l’inclinaison des rigoles de culture soit parfaitement uniforme en tout point.
2. Le débit entrant doit être minimisé afin de ne pas avoir une trop grande profondeur d’eau.
3. La largeur de la rigole dans lesquelles les racines se développent doit être adéquate afin de ne pas faire barrage aux éléments nutritifs. Si elle est inadéquate, le rendement en pâtit sévèrement.
4. La base de la rigole doit être plate et non pas incurvée car la profondeur d’eau ne sera pas la même sur toute la largeur dans une rigole à base incurvée.

Technique de culture en eau profonde (Deep Water Cultureou DWC)

 La technique de culture en eau profonde, aussi appelée technique du radeau, est une méthode qui consiste à suspendre les plantes au niveau d’une plaque de polystyrène (en générale), avec leurs racines pendant dans l’eau qui circule en dessous des plaques.

Cette méthode est couramment utilisée pour les grandes structures aquaponiques à but commercial ainsi que pour des cultures spécifiques (ex. culture de laitues, de légumes feuilles, de plantes aromatiques comme le basilic, la menthe, etc.).

Les méthodes traditionnelles utilisant des seaux non connectés nécessitant de tester individuellement chaque seau quant au pH et au facteur de conductivité. Cela a conduit à des innovations telles que l’élimination des pierres poreuses au profit de la connexion de plusieurs seaux ensemble et de la circulation de l’eau entre eux. Les systèmes à recirculation utilisent un réservoir unique pour fournir l’eau dans plusieurs seaux.

Lors de son introduction dans le seau, l’eau est nébulisée et aérée à l’aide de buses de pulvérisation. La circulation constante oxygène l’eau, assure un bon mélange des nutriments et stabilise le pH dans l’ensemble du système, par conséquent, un seul point de mesure est nécessaire, situé, le plus souvent, dans la cuve qui sert de réservoir.

La solution est oxygénée (à un niveau proche ou égal à la saturation) à partir d’une pompe à air combinée avec des pierres poreuses. Avec cette méthode, par rapport aux autres formes de culture en eau profonde, les plantes peuvent croître plus rapidement en raison d’un apport plus élevé en oxygène au niveau de leurs racines.

CARENCE ET COMPLÉMENT EN AQUAPONIE

Quels sont les nutriments nécessaires aux végétaux en aquaponie?

Il existe seize éléments nutritifs pour les plantes. Trois d’entre eux sont non minéraux et treize sont minéraux.

Les nutriments non minéraux sont:

1. L’oxygène(O)
2. L’hydrogène (H)
3. Le Carbone (C)

Les nutriments minéraux:

 Les minéraux nutritifs peuvent être difficiles à assimiler par vos plantes car ce n’est pas juste parce qu’ils sont présents dans votre système qu’ils sont disponibles, en effet, différentes paramètres influencent la disponibilité des nutriments minéraux, mais la chose la plus importante de toutes est le pH.

Certains minéraux sont disponibles uniquement à des valeurs de pH plus élevées, mais ne sont plus disponibles pour des faibles valeurs de pH. Cela peut rendre la vie des producteurs aquaponiques assez difficiles à certains moments. C’est sans doute pour cela que la plupart des aquaponistes visent un pH allant de 6,4 à 7, c’est un bon compromis dirons-nous.

Au lieu d’être dissous dans l’eau de votre système, le nutriment est un solide qui le plus souvent se dépose sur le fond de la cuve, se fixe sur un morceau de gravier ou n’importe quelle autre surface dans votre système. C’est ainsi qu’un élément peut être présent dans votre système mais non disponible. Il est techniquement présent mais non disponible pour la plante.

Le meilleur exemple est le fer. Il est très souvent présent dans les systèmes aquaponiques mais en raison du pH du système et de l’oxygène dissous, il est généralement peu disponible pour les plantes. Au lieu de cela, il existe sous forme de précipités solides dans le système.

Il est donc important de savoir quels éléments nutritifs sont nécessaires pour vos plantes et comment les rendre disponibles pour vos végétaux en culture.

Les nutriments minéraux sont divisés en trois groupes qui sont les nutriments primaires, les nutriments secondaires, et les micros nutriments.

Les éléments nutritifs primaires sont :

1. L’azote(N)
2. Phosphore(P)
3. Potassium(K)

Ce sont les nutriments les plus consommés, et sont les trois lettres de concentration sur les étiquettes des engrais : N – P – K

Les éléments nutritifs secondaires sont :

1. Calcium(Ca)
2. Magnésium(Mg)
3. Soufre(S)

Il est nécessaire de compléter le soufre dans la plupart des systèmes mais il est généralement complété dans des systèmes de pH neutre ou élevé si les producteurs utilisent des sels d’Epsom (sulfate de magnésium) ou du sulfate de potassium.

Les oligo-éléments sont :

1. Cuivre(Cu)
2. Zinc(Zn)
3. Bore(B)
4. Molybdène(Mo)
5. Fer(Fe)
6. Manganèse(Mn)
7. Chlore(Cl)

De ces micros nutriments,en aquaponie  le fer est le plus requis . Le cuivre est généralement inclus à des niveaux suffisamment élevés dans l’alimentation.
Le zinc est commun dans les aliments pour poissons ainsi que dans les composants en acier galvanisé qui font inévitablement partie d’un système aquaponique en dépit de nos meilleurs efforts pour les exclure. Le bore est présent dans la plupart des systèmes en quantité suffisante. Mais nous avons connu des personnes étant obligées de déposer une pincée de savon de borax dans leur système tous les 8 à 10 mois. Le molybdène est également nécessaire à de faibles niveaux, dans la mesure où tout le molybdène dont une plante a besoin dans sa vie entière se trouve dans la graine à partir de laquelle elle a germé. La carence en molybdène d’une plante apparaît après plusieurs générations d’une même graine. Le manganèse est rarement en carence et le chlore entre dans le système par l’alimentation des poissons ou bien sous forme de sels. 

CONSEILS POISSON

Poisson en aquaponie

Tilapia

Consommable : Oui

• Facile à gérer
• Croissance rapide
• Peut résister à des conditions d’eau très mauvaises
• Exige de l’eau chaude > 15°C

La plupart des espèces de Cichlidés, environ une centaine, sont plus connus sous le nom de Tilapias. On les retrouve dans des ruisseaux peu profonds, les étangs, les rivières et les lacs. Ils se nourrissent d’algues et de nourriture à base de plantes ce qui les rend si communs dans l’aquaculture.

Truite

Consommable : Oui

• Idéal pour les températures fraîches (10 ° C -20 ° C)
• Taux de croissance très rapide
• D’excellents taux de conversion alimentaire

Poisson rouge

Consommable : Non

• A généralement besoin d’un couvert végétal pour se reproduire dans le réservoir

S’il est suralimenté, il produit plus de déchets, ce qui le rend bon pour votre système aquaponique. Toutefois, en raison de leur petite taille, le manque de protéines et la susceptibilité aux parasites, les poissons rouges ne sont pas recommandés pour la consommation.

   Carpe

Consommable : Oui

• Bonnes capacités de reproduction
• Peut s’adapter facilement dans divers environnements

Les carpes sont une espèce de poissons d’eau douce huileuse. Elles sont très populaires dans la pêche récréative et l’aquaculture. Diverses espèces sont domestiquées et utilisées comme poisson de consommation. 

Les gens sont majoritairement intéressés par l’aquaponie car elle est très simple de compréhension et accessible à tous,elle est très productive, écologique et elle a de nombreux avantages: assurer la sécurité alimentaire, améliorer la nutrition et promouvoir l’agriculture durable. L’aquaponie permet effectivement de produire des aliments pour tous et de générer des revenus décents. Elle soutient aussi un développement centré sur les régions rurales et la protection de l’environnement.Elle assure une gestion durable des ressources en eau et permet d’économiser la quantité d’eau en la réutilisant et la traiter pour qu’elle soit propre pour les poissons et les plantes permettent une gestion durable de l’eau.

 

L’aquaponie permet effectivement d’avoir des modes de consommation durable avec des poissons et des légumes.Elle est aussi une technique de sauvegarde des poissons.Voilà certaines des raisons qui poussent à installer un système d’aquaponie et le réussir.

N’hésitez pas à laisser des commentaires ci-dessous! 😉