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Vue d'ensemble
La conception du système aquaponique canalise l'eau riche en nutriments provenant du système de pisciculture à travers des lits de plantes en contact direct avec les racines pour nourrir efficacement les plantes. À leur tour, les déchets azotés sont éliminés par absorption par les plantes en vue de leur croissance. Ainsi, l'eau est nettoyée efficacement et prête à être réutilisée dans la pisciculture.
- [1.1 Définition] (./1.1-definition.md)
- [1.2 Contexte] (./1.2-context.md)
- [1.3 Importance] (./1.3-importance.md)
- [1.4 Types de système] (./1.4-system-types.md)
*Source : Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Université d'État du Kentucky. Manuel de production de l'aquaponie : manuel pratique pour les cultivateurs. *
Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.
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1.1 Définition
Original publication · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn · Kentucky State University
Aquaponics (AP) est un système de production alimentaire autoportante qui combine l'aquaculture en recirculation et la culture végétale en l'absence de sol (hydroponique). La production de poissons en volume élevé produit de l'eau riche en nutriments qui peut être utilisée pour fournir des nutriments pour la culture des plantes.
*Source : Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Université d'État du Kentucky. Manuel de production de l'aquaponie : manuel pratique pour les cultivateurs. *
1.2 Contexte
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Le développement de systèmes aquaponiques découle de la nécessité de réduire les coûts associés aux effluents à forte teneur en éléments nutritifs rejetés par les systèmes d'aquaculture en recirculation (SAR). Connu pour son aquaculture intensive, le RAS peut produire de grandes quantités de poissons dans un petit volume d'eau. Une partie de l'eau est rejetée et remplacée dans le système au fil du temps, à mesure que les déchets solides et les sous-produits toxiques de l'azote (ammoniac (NH
3-N), nitrite (NO2-N) et nitrate (NO3-N)) s'accumulent. Les rejets concentrés de l'aquaculture intensive constituent un obstacle à la perception positive des consommateurs à l'égard de l'aquaculture. Cependant, ces nutriments accumulés peuvent être semblables en composition et en concentration à des solutions nutritives hydroponiques et existent souvent sous la forme préférée des plantes (Rackocy et al. 2006). La combinaison de ces deux technologies de production fournit une méthode efficace et durable de culture du poisson et de la production.*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. *
1.3 Importance
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L'hydroponie et les RAS intensifs présentent chacun des inconvénients écologiques et économiques lorsqu'on les considère individuellement. Les cultures hydroponiques reposent sur des engrais chimiques coûteux, difficiles à trouver et, dans certains cas, issus de ressources naturelles en voie de disparition rapide. Dans la production intensive de poissons, des déchets concentrés sont produits (c'est-à-dire des effluents) qui nécessitent des méthodes de traitement coûteuses, ce qui conduit à une mauvaise perception des consommateurs quant aux impacts environnementaux. Les investissements initiaux élevés peuvent également être prohibitifs pour les producteurs potentiels. L'aquaponie offre la possibilité d'utiliser les effluents d'aquaculture tout en cultivant des plantes avec une source de nutriments durable, rentable et non chimique.
L'intégration de la pisciculture et de la production végétale peut offrir plusieurs possibilités aux agriculteurs ou aux producteurs, y compris l'agriculture durable, la polyvalence de la commercialisation et la génération de sources de revenus multiples. Environnementalement, la croissance et le rendement des plantes en aquaponie peuvent atteindre ou, dans certains cas, dépasser les valeurs de production de l'agriculture hydroponique ou de l'agriculture basée sur le sol (Pantanella et al. 2011 ; Savidov et al. 2005). Les concepts de base communs d'utilisation efficace de l'eau et des terres, la capacité d'intensifier la production agricole toute l'année et l'utilisation dans des zones géographiques qui ne conviennent pas à l'agriculture traditionnelle ont entraîné une augmentation récente de la popularité de l'aquaponie (Somerville et al. 2014).
Bien que les valeurs de production aient été similaires à celles de l'hydroponie et du RAS (Pantanella 2013 ; Savidov et al. 2005), l'intégration de ces systèmes peut rendre la gestion plus difficile. De nombreux groupes intéressés par la production aquaponique sont dissuadés par le coût élevé de démarrage et l'absence de modèles éprouvés pour réussir. Il est essentiel de comprendre que l'aquaponie est un écosystème complet pour fournir des conditions correctes pour les poissons, les plantes et les bactéries, qui sont les trois principaux groupes d'organismes qui alimentent les systèmes de PA.
*Source : Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Université d'État du Kentucky. Manuel de production de l'aquaponie : manuel pratique pour les cultivateurs. *
1.4 Types de systèmes
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Il existe deux types principaux de systèmes AP, couplés et découplés. L'approche couplée est largement utilisée et repose sur l'alimentation des quantités et valeurs d'apport nutritionnel connues du système. Le soutien à la croissance des plantes et à la consommation bactérienne (dans le biofiltre) provient généralement de la nourriture commerciale du poisson et doit être pris en compte dans les exigences relatives aux intrants du système. Ces rapports sont utilisés pour s'assurer que les déchets toxiques provenant des effluents de poisson ne s'accumulent pas (en raison d'un biofiltre insuffisant), que les nitrates excédentaires ne se produisent pas (en raison d'un nombre insuffisant de plantes) et que les carences en nitrates ne se développent pas (en raison d'un excès de plantes). Les rapports de fonctionnement recommandés pour les systèmes aquaponiques seront abordés dans la section Structure et conception.
Compte tenu de la grande diversité des conditions de croissance chez les poissons, les plantes et les bactéries, les systèmes couplés ne fonctionnent pas aux valeurs optimales pour les poissons ou les plantes. Le milieu nutritif idéal pour les poissons serait habituellement inadéquat sur le plan nutritionnel pour la plupart des plantes, et un niveau idéal d'éléments nutritifs pour les plantes serait toxique pour la plupart des poissons. Pour cette raison, des systèmes découplés sont à l'étude, bien que leur utilisation ne soit pas répandue. Dans un système aquaponique découplé, le RAS et les composants hydroponiques sont joints mais fonctionnent comme des systèmes distincts qui peuvent être contrôlés indépendamment (Goddek et al. 2016 ; Pantanella 2013). En règle générale, l'eau qui alimente le système hydroponique ne pénètre pas dans les bassins de pisciculture après avoir été filtrée par les plantes. Au lieu de cela, l'eau perdue par transpiration et évaporation dans l'unité hydroponique est remplacée par de l'eau provenant du RAS, qui à son tour est remplacée par de l'eau nouvelle (Kloas et al. 2015). Cette configuration offre un meilleur contrôle sur le système individuel et permet à chacun d'être utilisé à sa plage optimale. Le traitement des maladies et les carences en éléments nutritifs (ou toxicité) sont également plus faciles à gérer. Les systèmes découplés ne sont pas aussi bien étudiés que les systèmes couplés et exigent que les producteurs possèdent un niveau plus élevé d'expertise en hydroponie, en gestion des éléments nutritifs des plantes et en conception de systèmes aquacoles.
*Source : Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Université d'État du Kentucky. Manuel de production de l'aquaponie : manuel pratique pour les cultivateurs. *
La grande image
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La population mondiale est estimée à 7,7 milliards d'habitants et devrait atteindre 10 milliards d'ici à 2050. Pour nourrir cette population mondiale en expansion, la production alimentaire doit augmenter de 30 à 50 %. Cette augmentation exigerait que les terres utilisées pour cultiver des cultures augmentent de près de 1,5 milliard d'acres, soit environ ¾ de la superficie de la zone continentale des États-Unis.
En 2020, l'agriculture utilisait près de 50 % des terres végétalisées du monde. L'augmentation continue des niveaux atmosphériques de CO
2, conduisant à une augmentation du réchauffement planétaire, serait exacerbée par la conversion à grande échelle des terres forestières en terres cultivées nécessaires à la production alimentaire. En outre, la production agricole actuelle représente 90 % de toute l'eau utilisée par l'humanité. Cette croissance et cette consommation des ressources ne sont pas durables. D'autres moyens d'accroître la production alimentaire sont nécessaires ; nous ne pouvons tout simplement pas faire davantage de ce que nous faisons actuellement.Le World Resources Institute (WRI) a récemment publié un rapport intitulé « Creating a Sustainable Food Future » (Searchinger et al. 2014). Les auteurs proposent cinq « cours » ou moyens de produire plus d'aliments sans accroître les impacts environnementaux. Aquaponics est un concept qui aborde plusieurs de ces initiatives.
L'un des cours de l'IRG est d'augmenter la production alimentaire sans agrandir les terres agricoles. Pour ce faire, ils affirment que « l'augmentation de l'efficacité de l'utilisation des ressources naturelles est l'étape la plus importante pour atteindre les objectifs de production alimentaire et environnementaux ». Contrairement à la plupart des recommandations, ils proposent une augmentation de l'intensité de la production comme voie vers la durabilité. Aquaponics est l'un des systèmes de production alimentaire les plus efficaces et intensifs disponibles. Il est efficace en termes de quantité de nourriture produite par unité de surface, unité d'eau et unité de nutriments ajoutés au système, en particulier dans les climats tropicaux ou subtropicaux où les coûts de chauffage sont minimisés.
Une autre solution proposée dans le rapport est d'accroître l'offre de poisson. Il y a une indication que la consommation de poisson devrait augmenter de 58 % d'ici 2050 (Searchinger et al. 2014). Toutefois, l'étude de l'IRG suppose que la production des pêches de capture diminuera de 10 % au cours de la même période. Pour répondre à la demande de consommation, l'aquaculture devra au moins doubler sa production. Toutefois, cela aggraverait les problèmes d'utilisation des terres grâce à la construction de 50 millions d'acres de nouveaux étangs de production. Les auteurs affirment que l'aquaculture doit aussi devenir plus efficace sur les terres et que les technologies de recirculation de l'eau pourraient contribuer à intensifier la production, à réduire l'utilisation des terres et à mieux maîtriser la pollution.
La production aquaponique est un modèle prometteur pour la réutilisation et l'efficacité des ressources ; cela, avec d'autres techniques agricoles régénératives, peut avoir des répercussions locales sur nombre de ces problèmes pressants et servir de modèle pour les technologies et les développements futurs.
*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. *