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Paramètres de qualité de l'eau

1. 6.1 Oxygène dissous

   Original publication 2021 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   Les poissons, les plantes et les bactéries ont besoin d'oxygène à des niveaux élevés. La teneur en oxygène est quantifiée par l'oxygène dissous (OD) dans l'eau et est exprimée en milligrammes par litre (mg/L) (Somerville et al. 2014). La nature intensive des systèmes aquaponiques nécessite une supplémentation en oxygène. L'oxygène peut pénétrer dans le système par agitation à la surface ou par diffuseurs dans la colonne d'eau. La densité d'ensemencement des poissons, le nombre et le type de plantes, la quantité de solides organiques, la demande biologique d'oxygène et la température sont autant de facteurs qui déterminent la quantité d'OD nécessaire (Rackocy et al. 2006 ; Wurts et Durborow 1992). Le DO et la température ont une relation importante. L'oxygène est plus soluble dans l'eau froide que dans l'eau chaude, ce qui signifie que l'eau froide peut retenir des niveaux plus élevés d'oxygène dissous que l'eau chaude. Cela est particulièrement important pour les producteurs qui élèvent des poissons d'eau chaude ou qui opèrent dans des zones où les températures sont élevées toute l'année ou saisonnières. Il est recommandé de maintenir l'oxygène dissous entre 5 et 8 mg/L. L'OD est difficile à mesurer, car les compteurs peuvent être coûteux ou difficiles à trouver. Dans ce cas, les producteurs peuvent acheter des trousses de test d'aquarium DO ou contacter l'Extension locale ou les universités pour obtenir de l'aide.

   *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. *

2. 6.2 Température

   Original publication 2021 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   La température de l'eau est plus importante en aquaponie que la température de l'air. De nombreux facteurs chimiques de l'eau sont influencés par la température, comme la quantité d'ammoniac toxique (non ionisé) présente et la solubilité de l'oxygène. Elle a également un impact direct sur la santé et la survie des poissons et des plantes. Les poissons sont poïkilothermiques, ou de sang froid. Cela signifie que leur température corporelle dépend de la température de l'eau. À des températures extrêmes, les poissons cesseront de manger, devenant léthargiques et sensibles aux maladies. Chez les plantes, une température élevée peut réduire l'absorption d'éléments nutritifs essentiels tels que le calcium, forcer la floraison précoce dans les cultures par temps frais et augmenter le potentiel d'agents pathogènes des racines des plantes comme Pythium spp. Pour cette raison, il est important d'éviter de larges variations de température quotidienne. L'ombrage ou le recouvrement des surfaces de l'eau, l'isolation des bassins de poisson et des lits de plantes, et l'utilisation du chauffage passif ou solaire dans les serres sont des stratégies employées par de nombreux producteurs. Dans les régions tempérées où la température change radicalement d'une saison à l'autre, les producteurs peuvent alterner les cultures de poissons et de plantes saisonnières afin de réduire les coûts de chauffage ou de refroidissement.

   *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. *

3. 6,3 pH

   Original publication 2021 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   Le pH est une mesure de l'acidité ou de la basicité d'une solution. Elle est déterminée par la présence ou l'absence d'ions hydrogène libres (H^+^), où plus H^+^ présente, plus une solution est acide. Une solution acide a un pH faible. Le pH est mesuré sur une échelle de 1 à 14, 7 étant neutre. Une valeur de pH inférieure à 7 indique qu'une solution est acide et supérieure à 7 indique qu'une solution est basique. Le pH est enregistré à l'échelle logarithmique et n'est donc pas intuitif pour de nombreux praticiens. Par exemple, si le pH d'un système aquaponique mesure 7, alors après deux semaines mesure 5, le pH n'a pas chuté d'un degré de 2, mais plutôt 100 fois. Il est essentiel de comprendre l'échelle de pH pour la gestion et la correction de l'eau.

   Les poissons, les plantes et les bactéries ont des plages de tolérance spécifiques pour le pH. Bien qu'ils puissent tolérer des paramètres en dehors de leur plage optimale, des conditions inférieures à la moyenne peuvent grandement affecter la croissance et la survie. Les poissons peuvent tolérer une large gamme de pH, de 6,0 à 8,5, mais ils doivent être acclimatés lentement aux changements. Le pH est particulièrement important pour les plantes et les bactéries. Tous les micro-nutriments et les macro-nutriments sont disponibles pour les plantes à un pH compris entre 6,0 et 6,5 (figure 16). Au-dessus ou au-dessous de cette fourchette, certains nutriments ne sont pas disponibles pour les plantes. Lorsque le pH dépasse 7,5, les plantes deviennent rapidement déficientes en nutriments essentiels comme le fer, le phosphore et le manganèse (Somerville et al. 2014). Inversement, un faible pH peut avoir des effets négatifs sur les bactéries nitrifiantes. En dessous de 6,0, la capacité de convertir l'ammoniac en nitrate est considérablement réduite.

    

   De nombreux facteurs influencent le pH. La nitrification (discutée dans la section suivante) et la densité d'ensemencement des poissons réduisent le pH en produisant respectivement H^+^ et CO2. Des modifications sont nécessaires pour ramener le pH à des niveaux de culture appropriés. La gestion du pH commence par une surveillance et un enregistrement cohérents.

   Si le pH est faible, on peut utiliser des produits chimiques qui augmentent l'alcalinité totale, comme l'hydroxyde de calcium (chaux hydratée ; Ca (OH) 2), la chaux agricole (carbonate de calcium (CaCO3)), l'hydroxyde de calcium (KOH) ou le carbonate de potassium (K2CO3). L'ajout de bases de calcium et de potassium est alterné pour fournir des nutriments essentiels qui ne sont pas contenus dans les aliments pour poissons. En raison de leur pH élevé (10-11), ces bases doivent être ajoutées avec prudence et à petites doses, afin de ne pas augmenter le pH trop rapidement. La nitrification réduit constamment le pH en diminuant l'alcalinité totale de l'eau et en libérant des ions H^+^, de sorte qu'une surveillance cohérente est importante. La nécessité d'abaisser le pH n'est généralement pas un problème pour les producteurs aquaponiques, en raison de la nitrification. Les producteurs peuvent toutefois devoir modifier leur source d'eau en ajoutant de l'eau dure ou des produits chimiques pour augmenter l'alcalinité, ce qui stabilise ou augmente le pH. Si le pH du système est constamment élevé, même après le cycle, la première étape consiste à s'assurer que les solides ne s'accumulent pas dans le système. Les solides qui s'accumulent forment des zones anaérobies (faible ou pas d'oxygène). Lorsque des conditions anaérobies se développent, un processus appelé dénitrification, où le nitrate est reconverti en ammoniac, se produit. L'alcalinité est libérée au cours de cette transformation, ce qui stabilise le pH.

   *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. *

4. 6.4 Ammoniaco-azote total

   Original publication 2021 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   L'azote pénètre dans le système aquaponique sous forme de protéine brute dans l'alimentation des poissons. Environ 30 % des protéines contenues dans la nourriture du poisson sont conservées par le poisson. Soixante-dix pour cent sont digérés et libérés sous forme de déchets solides ou excrétés sous forme d'ammoniac par les branchies ou sous forme d'urée (Timmons et Ebeling, 2013). L'azote ammoniac total (TAN) se compose de deux formes qui existent dans un rapport entre l'ammoniac non ionisé (NH3, qui est toxique pour les poissons) et l'ammoniac ionisé (NH4+ qui est non toxique). La présence d'une forme sur l'autre dépend du pH et de la température. À un pH élevé (basique) et à une température élevée, il y a une proportion plus élevée d'ammoniac toxique. À faible pH (acide) et à faible température, l'ammoniac se lie aux ions H^+^ en excès et devient la forme moins toxique, l'ammonium. En général, les tests de qualité de l'eau donneront la valeur du TAN, qui englobe à la fois NH3 et NH4+. La valeur exacte de l'ammoniac toxique peut être déterminée en prenant le nombre qui croise la température et le pH enregistrés (tableau 7) et en le multipliant par la valeur actuelle du TAN (Masser et al. 1999).

   Tableau 7 : Fraction de l'ammoniac total sous forme toxique (non ionisée) à différentes valeurs de pH et températures.

   Source : (Masser et al., 1999)

   Par le processus de nitrification, les bactéries convertissent l'azote ammoniacal (NH3) en nitrite (NO2-) puis en nitrate (NO3-). L'ammoniac et le nitrite sont 100 fois plus toxiques pour les poissons que les nitrates (Somerville et al. 2014). Les plantes utilisent principalement de l'azote sous forme d'ammonium (NH4+), de NO3- et d'acides aminés comme la L-glycine (Rentsch et al. 2007 ; Sanchez et Doerge 1999). Dans un système aquaponique pleinement opérationnel, les valeurs d'ammoniac et de nitrite devraient être proches de zéro et les nitrates devraient être inférieures à 150 mg/L. Bien que les poissons puissent tolérer des concentrations beaucoup plus élevées, jusqu'à 400 mg/L (Timmons et Ebeling, 2013), les valeurs supérieures à 250 mg/L peuvent avoir des effets négatifs sur les plantes (Rackocy et al. 2006). Du point de vue de la gestion, il est important de connaître l'étendue de tolérance des espèces de poissons et de plantes afin d'optimiser les conditions de croissance. À des niveaux excessifs, ces composés toxiques peuvent endommager les branchies des poissons et freiner leur croissance.

   *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. *

5. 6.5 Alcalinité

   Original publication 2021 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   L'alcalinité est un aspect souvent négligé de la qualité de l'eau, mais elle est essentielle au maintien d'un système stable. L'alcalinité est une mesure de la capacité de l'eau à amortir ou à résister aux changements de pH (Wurts et Durborow, 1992). Les formes les plus courantes d'alcalinité sont les carbonates (CO3-) et les bicarbonates (HCO3-). Ces carbonates se lient aux ions H^+^ libres, résultant de la nitrification, empêchant ainsi une baisse du pH. L'eau à faible alcalinité et à taux constant de nitrification subit de larges variations du pH, ce qui peut nuire à la santé des poissons, des plantes et des bactéries. Il est recommandé de maintenir l'alcalinité entre 60-140 mg/L.

   L'alcalinité est souvent confondue avec la dureté de l'eau. La dureté est déterminée par la quantité d'ions positifs présents dans l'eau source, à savoir les ions calcium (Ca2+) et magnésium (Mg2+). L'eau provenant du substrat rocheux calcaire a une dureté élevée (120-180 mg/L), tandis que l'eau douce a une faible dureté (0-60 mg/L). L'eau douce est associée à l'eau de pluie ou à l'eau souterraine provenant du substrat rocheux volcanique. L'eau n'ayant pas de dureté appropriée doit recevoir des amendements sous forme d'ions Ca2+ et Mg2+, qui sont essentiels tant pour les plantes que pour les poissons.

   Normalement, l'alcalinité n'est pas testée régulièrement en aquaponie, mais elle est maintenue par l'ajout de bases pour augmenter le pH. En plus de celles énumérées ci-dessus, les mesures non chimiques visant à augmenter l'alcalinité et le pH comprennent l'ajout de coquillages finement broyés, de grains de calcaire grossiers et de craie écrasée (Somerville et al. 2014). Placés dans un sac en filet, ils peuvent être ajoutés au puisard jusqu'à ce que le pH ou l'alcalinité augmente au niveau approprié. La taille de votre système dictera combien de temps ces modifications seront efficaces et combien de fois elles devront être remplacées. Des précautions doivent être prises pour laver soigneusement ces articles afin d'éviter que des contaminants ne pénètrent dans le système.

   *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. *

6. 6.6 Faire rouler le système

   Original publication 2021 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   

   Le cyclisme fait référence au processus d'établissement du filtre biologique. Cela peut prendre entre six et huit semaines (figure 17). Les bactéries nitrifiantes se trouvent naturellement dans l'environnement, de sorte que le processus commence par l'ajout d'une source d'ammoniac.

   Cela peut se faire en ajoutant du poisson, de la nourriture pour poissons ou de l'eau à partir d'un système bien établi, ou une combinaison de ceux-ci. L'une des erreurs les plus courantes lors de l'utilisation de poissons pour faire du cycle d'un système est d'ajouter trop de poissons au départ. Cela provoque une augmentation des niveaux d'ammoniac, entraînant souvent la mort des poissons. Commencer avec 20% de la capacité totale de poisson est une bonne règle. Cela permet aux organismes biologiques appropriés et spécifiques au système de se coloniser. Si l'on utilise une stratégie de cyclisme sans poisson, on peut utiliser de l'ammoniac domestique. Il est important d'obtenir de l'ammoniac sans tensioactif, car il manque de détergents couramment ajoutés à ces produits qui ne conviennent pas au système.

   *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. *

7. 6.7 Mesures correctives

   Original publication 2021 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   • **Faible teneur en oxygène dissous (moins de 5 mg/L) ** : augmenter l'aération, réduire l'alimentation jusqu'à ce qu'elle soit corrigée

   • **Faible pH (en dessous de 6,0) ** : ajouter de la base (hydroxyde de calcium, carbonate de calcium, hydroxyde de potassium ou carbonate de potassium), réduire l'alimentation jusqu'à correction

   • **Haute teneur en ammoniac (supérieure à 1 mg/L de TAN) ** : réduire l'alimentation jusqu'à ce qu'elle soit corrigée, effectuer un échange d'eau de 20%, vérifier la présence de solides accumulés, augmenter la filtration biologique

   • **Haute teneur en nitrite (supérieure à 0,5 mg/L) ** : réduire l'alimentation jusqu'à ce qu'elle soit corrigée, effectuer un échange d'eau de 20%, augmenter la filtration biologique

   • Nitrate constamment élevé : réduire la biomasse du poisson ou le taux d'alimentation, ajouter davantage de biomasse végétale

   • Nitrate systématiquement à zéro : augmenter l'alimentation des poissons ou la biomasse des poissons

   • Faible alcalinité : ajouter des bases carbonatées ex (carbonate de calcium, carbonate de potassium)

   ** \ Note* : L'ajout de n'importe quelle base au système doit être fait avec soin. De petits ajouts de ces produits chimiques entraînent une forte augmentation du pH. Les ajouts de base doivent être calculés avant l'ajout. Toujours se tromper du côté de la prudence.

   *Source : Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. Université d'État du Kentucky. Manuel de production de l'aquaponie : manuel pratique pour les cultivateurs. *