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Plantes en aquaponie

1. Biologie végétale de base

   Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   

   La présente section fait un bref commentaire sur les principales parties de la plante, puis traite de la nutrition des plantes (figure 6.3). D'autres discussions ne relèvent pas du cadre de la présente publication, mais de plus amples informations peuvent être trouvées dans la section « Autres lectures ».

   Anatomie et fonction de base des plantes

   Racines

   Les racines absorbent l'eau et les minéraux du sol. De minuscules poils racinaires sortent de la racine, aidant ainsi le processus d'absorption. Les racines aident à ancrer la plante dans le sol, l'empêchant de tomber. Roots stockent également des aliments supplémentaires pour une utilisation future. Les racines en culture sans sol présentent des différences intéressantes par rapport aux plantes creusées standard. Dans la culture sans sol, l'eau et les nutriments sont constamment fournis aux plantes, qui sont facilitées dans leur recherche d'éléments nutritifs et peuvent croître plus rapidement. La croissance des racines en hydroponie peut être significative pour l'absorption intense et l'apport optimal de phosphore qui stimule leur croissance. Il est à noter que les racines conservent près de 90 pour cent des métaux absorbés par les plantes, qui comprennent le fer, le zinc et d'autres micronutriments utiles.

   Tiges

   Les tiges sont la principale structure de support de la plante. Ils agissent également comme le système de plomberie de la plante, conduisant l'eau et les nutriments des racines vers d'autres parties de la plante, tout en transportant la nourriture des feuilles vers d'autres régions. Les tiges peuvent être herbacées, comme la tige pliable d'une marguerite, ou ligneuses, comme le tronc d'un chêne.

   Feuilles

   La plupart de la nourriture dans une plante est produite dans les feuilles. Les feuilles sont conçues pour capturer la lumière du soleil, que la plante utilise ensuite pour faire de la nourriture par un processus appelé photosynthèse. Les feuilles sont également importantes pour la transpiration de l'eau.

   Fleurs

   Les fleurs sont la partie reproductrice de la plupart des plantes. Les fleurs contiennent du pollen et des œufs minuscules appelés ovules. Après la pollinisation de la fleur et la fécondation de l'ovule, l'ovule se développe en un fruit. Dans les techniques sans sol, la livraison rapide de potassium avant la floraison peut aider les plantes à avoir de meilleurs fruits.

   Fruits/graines

   Les fruits sont des parties développées des ovaires floraux qui contiennent des graines. Les fruits comprennent les pommes, les citrons et les grenades, mais aussi les tomates, les aubergines, les grains de maïs et les concombres. Ces derniers sont considérés comme des fruits au sens botanique parce qu'ils contiennent des graines, bien que dans une définition culinaire, ils soient souvent appelés légumes. Les graines sont les structures de reproduction des plantes, et les fruits servent à faciliter la diffusion de ces graines. Les plantes fruitières ont des besoins en nutriments différents de ceux des légumes verts à feuilles, en particulier ceux qui nécessitent plus de potassium et de phosphore.

   Photosynthèse

    

   Toutes les plantes vertes sont conçues pour produire leur propre nourriture en utilisant le processus de photosynthèse (Figure 6.4). La photosynthèse nécessite l'oxygène, le dioxyde de carbone, l'eau et la lumière. Dans la plante se trouvent de petits organites appelés chloroplastes qui contiennent de la chlorophylle, une enzyme qui utilise l'énergie de la lumière du soleil pour briser le dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) et créer des molécules de sucre à haute énergie comme le glucose. L'eau (H2O) est essentielle à ce processus. Ce procédé libère de l'oxygène (O2) et est historiquement responsable de tout l'oxygène dans l'atmosphère. Une fois créées, les molécules de sucre sont transportées dans toute la plante et utilisées plus tard pour tous les processus physiologiques tels que la croissance, la reproduction et le métabolisme. La nuit, les plantes utilisent ces mêmes sucres, ainsi que l'oxygène, pour générer l'énergie nécessaire à la croissance. Ce processus est appelé la respiration.

   Il est essentiel de localiser une unité aquaponique dans un endroit où chaque plante aura accès à la lumière du soleil. Cela garantit une énergie suffisante pour la photosynthèse. L'eau doit toujours être disponible pour les racines à travers le système. Le dioxyde de carbone est disponible gratuitement dans l'atmosphère, bien que dans une culture intérieure très intensive, il est possible que les plantes utilisent tout le dioxyde de carbone dans la zone fermée et nécessitent une ventilation.

   Besoins en éléments nutritifs

   En plus de ces exigences de base pour la photosynthèse, les plantes ont besoin d'un certain nombre de nutriments, également appelés sels inorganiques. Ces nutriments sont nécessaires pour les enzymes qui facilitent la photosynthèse, pour la croissance et la reproduction. Ces nutriments peuvent provenir du sol. Cependant, en l'absence de sol, ces nutriments doivent être fournis d'une autre manière. En aquaponie, tous ces nutriments essentiels proviennent des déchets de poisson.

   Il existe deux grandes catégories de nutriments : les macronutriments et les micronutriments. Les deux types d'éléments nutritifs sont essentiels pour les plantes, mais en quantités différentes. Des quantités beaucoup plus importantes des six macronutriments sont nécessaires par rapport aux micronutriments, qui ne sont nécessaires qu'en quantités traces. Bien que tous ces nutriments soient présents dans les déchets solides de poisson, certains nutriments peuvent être limités en quantité en aquaponie et entraîner des carences, par exemple le potassium, le calcium et le fer. Une compréhension de base de la fonction de chaque élément nutritif est importante pour comprendre comment ils affectent la croissance des plantes. En cas de carence en éléments nutritifs, il est important de déterminer quel élément est absent ou manquant dans le système et d'ajuster le système en conséquence en ajoutant de l'engrais supplémentaire ou en augmentant la minéralisation.

   Macronutriments

   Il y a six nutriments dont les plantes ont besoin en quantités relativement importantes. Ces nutriments sont l'azote, le phosphore, le potassium, le calcium, le magnésium et le soufre. La discussion qui suit décrit la fonction de ces macronutriments à l'intérieur de la plante. Les symptômes de carences sont également énumérés afin d'aider à identifier les problèmes.

   **L'azote (N) ** est la base de toutes les protéines. Il est essentiel pour la construction de structures, la photosynthèse, la croissance cellulaire, les processus métaboliques et la production de chlorophylle. En tant que tel, l'azote est l'élément le plus commun dans une plante après le carbone et l'oxygène, qui sont tous deux obtenus à partir de l'air. L'azote est donc l'élément clé de la solution nutritive aquaponique et sert d'indicateur substitutif facile à mesurer pour d'autres nutriments. Habituellement, l'azote dissous est sous forme de nitrate, mais les plantes peuvent utiliser des quantités modérées d'ammoniac et même des acides aminés libres pour favoriser leur croissance. Les carences en azote sont évidentes et comprennent le jaunissement des feuilles plus âgées, des tiges minces et une faible vigueur (figure 6.5a). L'azote peut être réaffecté à l'intérieur des tissus végétaux et est donc mobilisé à partir des feuilles plus anciennes et livré à une nouvelle croissance, ce qui explique pourquoi des déficiences sont observées dans les vieilles cultures. Une surabondance d'azote peut provoquer une croissance végétative excessive, ce qui entraîne des plantes luxuriantes et douces sensibles aux maladies et aux dommages causés par les insectes, ainsi que des difficultés pour les fleurs et les fruits.

   **Le phosphore (P) ** est utilisé par les plantes comme épine dorsale de l'ADN (acide désoxyribonucléique), comme composant structurel des membranes phospholipides, et comme adénosine triphosphate (composant servant à stocker l'énergie dans les cellules). Il est essentiel pour la photosynthèse, ainsi que pour la formation d'huiles et de sucres. Il favorise la germination et le développement des racines chez les semis. Les carences en phosphore causent généralement un mauvais développement des racines parce que l'énergie ne peut pas être transportée correctement à travers la plante ; les feuilles plus vieilles semblent vert terne ou même brun violacé, et les pointes des feuilles semblent brûlées.

   **Potassium (K) ** est utilisé pour la signalisation cellulaire via un flux ionique contrôlé à travers les membranes. Le potassium contrôle également l'ouverture stomatique, et est impliqué dans la floraison et les fruits. Il est impliqué dans la production et le transport de sucres, l'absorption d'eau, la résistance aux maladies et la maturation des fruits. La carence en potassium se manifeste par des taches brûlées sur les feuilles plus âgées et une faible vigueur et turgescence des plantes (figure 6.5b). Sans potassium, les fleurs et les fruits ne se développeront pas correctement. Une chlorose interveineuse, ou un jaunissement entre les veines des feuilles, peut être observée sur les marges.

   **Calcium (Ca) ** est utilisé comme composant structurel des parois cellulaires et des membranes cellulaires. Il est impliqué dans le renforcement des tiges et contribue au développement des racines. Les carences sont fréquentes en hydroponie et sont toujours apparentes dans la croissance la plus récente parce que le calcium est immobile à l'intérieur de la plante. La brûlure de la pointe des laitues et la pourriture de la fleur des tomates et des courgettes sont des exemples de carence. Souvent, les nouvelles feuilles sont déformées avec des pointes crochues et des formes irrégulières. Le calcium ne peut être transporté que par la transpiration active du xylème, de sorte que lorsque les conditions sont trop humides, le calcium peut être disponible mais bloqué parce que les plantes ne transpirent pas. Augmenter le débit d'air avec des évents ou des ventilateurs peut éviter ce problème. L'ajout de sable de corail ou de carbonate de calcium peut être utilisé pour compléter le calcium en aquaponie avec l'avantage supplémentaire de tamponner le pH.

   **Le magnésium (Mg) ** est l'accepteur d'électrons central dans les molécules de chlorophylle et est un élément clé de la photosynthèse. Les carences peuvent être considérées comme un jaunissement des feuilles entre les veines, en particulier dans les parties plus anciennes de la plante. Bien que la concentration de magnésium soit parfois faible en aquaponique, elle ne semble pas être un nutriment limitant, et l'ajout de magnésium au système est généralement inutile.

   **Le soufre (S) ** est essentiel à la production de certaines protéines, y compris la chlorophylle et d'autres enzymes photosynthétiques. Les acides aminés méthionine et cystéine contiennent tous deux du soufre, ce qui contribue à la structure tertiaire de certaines protéines. Les carences sont rares, mais comprennent le jaunissement général de l'ensemble du feuillage lors de la nouvelle croissance (figure 6.5c). Les feuilles peuvent devenir jaunes, raides et cassantes, et tomber.

   Micronutriments

   Vous trouverez ci-dessous une liste de nutriments qui ne sont nécessaires qu'en quantités de traces. La plupart des carences en micronutriments impliquent le jaunissement des feuilles (comme le fer, le manganèse, le molybdène et le zinc). Cependant, les carences en cuivre font assombrir la couleur verte des feuilles.

   **Le fer (Fe) ** est utilisé dans les chloroplastes et la chaîne de transport des électrons, et il est essentiel pour une photosynthèse adéquate. Les carences sont considérées comme un jaunissement intervenu, suivi par le feuillage entier qui devient jaune pâle (chlorotique) et finalement blanc avec des taches nécrotiques et des marges foliaires déformées. Comme le fer est un élément non mobile, les carences en fer (figure 6.5d) sont facilement identifiées si de nouvelles feuilles semblent chlorotiques. Le fer doit être ajouté sous forme de fer chélaté, autrement connu sous le nom de fer séquestré ou FeiedTA, parce que le fer est susceptible de précipiter à un pH supérieur à 7. L'addition suggérée est de 5 millilitres par 1 m2 de lit de culture chaque fois que l'on soupçonne des carences ; une plus grande quantité ne nuit pas au système, mais peut provoquer une décoloration des réservoirs et des tuyaux. Il a été suggéré que les pompes à entraînement magnétique submergé peuvent séquestrer le fer et fait actuellement l'objet de recherches.

   **Manganèse (Mg) ** est utilisé pour catalyser le fractionnement de l'eau pendant la photosynthèse et, à ce titre, le manganèse est important pour l'ensemble du système de photosynthèse. Les carences se manifestent par une diminution des taux de croissance, un aspect gris terne et un jaunissement intervenu entre les veines qui restent vertes, suivi d'une nécrose. Les symptômes sont similaires aux carences en fer et comprennent la chlorose. L'absorption du manganèse est très faible à un pH supérieur à 8.

   **Bore (B) ** est utilisé comme une sorte de catalyseur moléculaire, particulièrement impliqué dans les polysaccharides structuraux et les glycoprotéines, le transport des glucides et la régulation de certaines voies métaboliques chez les plantes. Il est également impliqué dans la reproduction et l'absorption d'eau par les cellules. Les carences peuvent être considérées comme un développement incomplet des bourgeons et des fleurs, une interruption de croissance et une nécrose des pointes, et une nécrose des tiges et des racines.

   **Zinc (Zn) ** est utilisé par les enzymes et aussi dans la chlorophylle, affectant la taille globale de la plante, la croissance et la maturation. Les carences peuvent être remarquées comme une faible vigueur, un retard de croissance avec une réduction de la longueur internodale et de la taille des feuilles, et une chlorose intraveineuse qui peut être confondue avec d'autres déficiences.

   **Cuivre (Cu) ** est utilisé par certaines enzymes, en particulier dans la reproduction. Il aide également à renforcer les tiges. Les carences peuvent inclure la chlorose et la pointe des feuilles brunes ou orange, la réduction de la croissance des fruits et la nécrose. Parfois, la carence en cuivre se manifeste comme une croissance anormalement vert foncé.

   **Molybdène (Mo) ** est utilisé par les plantes pour catalyser les réactions redox avec différentes formes d'azote. Sans suffisamment de molybdène, les plantes peuvent présenter des symptômes de carence en azote bien que de l'azote soit présent. Le molybdène est biologiquement indisponible à un pH inférieur à 5.

    Le diagramme n’est pas disponible dans cette copie migrée ; consultez l’édition originale.

   La disponibilité d'un grand nombre de ces nutriments dépend du pH (voir la section 6.4 pour la disponibilité dépendante du pH), et même si les nutriments peuvent être présents, ils peuvent être inutilisables en raison de la qualité de l'eau. Pour obtenir de plus amples renseignements sur les carences en éléments nutritifs qui ne sont pas visées par la présente publication, veuillez consulter la section « Autres lectures » pour obtenir des guides d'identification illustrés.

   Sources aquaponiques de nutriments

   L'azote est fourni aux plantes aquaponiques principalement sous forme de nitrate, converti à partir de l'ammoniac des déchets de poisson par nitrification bactérienne. Certains des autres nutriments sont dissous dans l'eau à partir des déchets de poisson, mais la plupart restent dans un état solide qui n'est pas disponible pour les plantes. Les déchets solides de poisson sont décomposés par des bactéries hétérotrophes ; cette action libère les nutriments essentiels dans l'eau. La meilleure façon de s'assurer que les plantes ne souffrent pas de carences est de maintenir le pH optimal de l'eau (6-7) et de nourrir le poisson une alimentation équilibrée et complète, et d'utiliser le taux d'alimentation pour équilibrer la quantité d'aliments du poisson par les plantes. Cependant, au fil du temps, même un système aquaponique parfaitement équilibré peut devenir déficient en certains nutriments, le plus souvent le fer potassium ou le calcium.

   Les carences dans ces nutriments résultent de la composition de l'aliment pour poissons. Les granulés d'aliments pour poissons (dont il est question au chapitre 7) sont un aliment complet pour les poissons, ce qui signifie qu'ils fournissent tout ce dont un poisson a besoin pour cultiver, mais pas nécessairement tout ce dont il a besoin pour la croissance des plantes. Les poissons n'ont tout simplement pas besoin des mêmes quantités de fer, de potassium et de calcium que les plantes ont besoin. Par conséquent, des carences dans ces éléments nutritifs peuvent survenir. Cela peut poser problème pour la production végétale, mais il existe des solutions pour garantir des quantités appropriées de ces trois éléments.

   En général, le fer est régulièrement ajouté sous forme de fer chélaté dans le système aquaponique pour atteindre des concentrations d'environ 2 mg/litre. Le calcium et le potassium sont ajoutés lors de la tamponnage de l'eau au pH correct, car la nitrification est un processus acidifiant. Ils sont ajoutés sous forme d'hydroxyde de calcium ou d'hydroxyde de potassium, ou sous forme de carbonate de calcium et de carbonate de potassium (voir le chapitre 3 pour plus de détails). Le choix du tampon peut être choisi en fonction du type de plante cultivée, car les légumes à feuilles peuvent avoir besoin de plus de calcium et les plantes à fructification plus de potassium. De plus, le chapitre 9 traite de la façon de produire des engrais organiques simples à partir du compost à utiliser comme suppléments aux déchets de poisson, en veillant à ce que les plantes reçoivent toujours la bonne quantité de nutriments.

   *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 la permission. *

2. Différences majeures entre la production de sols et la production de cultures sans sol

   Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Il existe de nombreuses similitudes entre l'agriculture à base de sol et la production à faible teneur en sol, tandis que la biologie végétale de base est toujours la même (figures 6.1 et 6.2). Toutefois, il vaut la peine d'étudier les différences majeures entre le sol et la production sans sol (tableau 6.1) afin de combler l'écart entre les pratiques traditionnelles en terre et les nouvelles techniques sans sol. En général, les différences sont entre l'utilisation d'engrais et la consommation d'eau, la capacité d'utiliser des terres non arables et la productivité globale. En outre, l'agriculture sans sol exige généralement moins de main-d'œuvre. Enfin, les techniques sans sol favorisent les monocultures mieux que l'agriculture souterraine.

    

   Engrais

   La chimie du sol, en particulier en ce qui concerne la disponibilité des nutriments et la dynamique des engrais, est une discipline complète et assez complexe. L'ajout d'engrais est nécessaire pour la culture intensive en terre. Cependant, les agriculteurs ne peuvent pas contrôler complètement l'apport de ces nutriments aux plantes en raison des processus complexes qui se produisent dans le sol, y compris les interactions biotiques et abiotiques. La somme de ces interactions détermine la disponibilité des nutriments pour les racines des plantes. Inversement, en culture sans sol, les nutriments sont dissous dans une solution qui est livrée directement aux plantes et qui peut être adaptée spécifiquement aux besoins des plantes. Les plantes en culture sans sol poussent dans des milieux inertes confinés. Ces milieux n'interfèrent pas avec l'apport de nutriments, qui peuvent se produire dans le sol. De plus, les médias soutiennent physiquement les plantes et gardent les racines humides et aérées. De plus, dans le cas de l'agriculture en terre, une partie de l'engrais peut être perdue par les mauvaises herbes et le ruissellement, ce qui peut réduire l'efficacité tout en causant des préoccupations environnementales. Les engrais sont coûteux et peuvent constituer une grande partie du budget de l'agriculture en terre.

   La gestion sur mesure des engrais dans l'agriculture sans sol présente deux avantages principaux. Tout d'abord, un minimum d'engrais est perdu à cause de processus chimiques, biologiques ou physiques. Ces pertes diminuent l'efficacité et peuvent augmenter le coût. Deuxièmement, les concentrations d'éléments nutritifs peuvent être surveillées et ajustées avec précision en fonction des besoins des plantes à des stades de croissance particuliers. Ce contrôle accru peut améliorer la productivité et améliorer la qualité des produits.

   Utilisation de l'eau

   L'utilisation de l'eau en hydroponie et en aquaponie est beaucoup plus faible que dans la production du sol. L'eau est perdue par l'évaporation de la surface, la transpiration à travers les feuilles, la percolation dans le sous-sol, le ruissellement et la croissance des mauvaises herbes. Cependant, en culture sans sol, la seule utilisation de l'eau est la croissance des cultures et la transpiration à travers les feuilles. L'eau utilisée est le minimum absolu nécessaire pour cultiver les plantes, et seule une quantité négligeable d'eau est perdue pour l'évaporation des milieux sans sol. Dans l'ensemble, l'aquaponie n'utilise qu'environ 10 % de l'eau nécessaire pour cultiver la même plante dans le sol. Ainsi, la culture sans sol a un grand potentiel pour permettre la production là où l'eau est rare ou coûteuse.

   Utilisation des terres non arables

   Étant donné que le sol n'est pas nécessaire, des méthodes de culture sans sol peuvent être utilisées dans les zones où les terres ne sont pas arables. Un lieu commun pour l'aquaponie est dans les zones urbaines et périurbaines qui ne peuvent soutenir l'agriculture traditionnelle des sols. Aquaponics peut être utilisé au rez-de-chaussée, dans les sous-sols (en utilisant des lumières de croissance) ou sur les toits. L'agriculture urbaine peut également réduire l'empreinte de la production parce que les besoins en matière de transport sont considérablement réduits ; l'agriculture urbaine est l'agriculture locale et contribue à l'économie locale et à la sécurité alimentaire locale. Une autre application importante pour l'aquaponie est dans d'autres zones où l'agriculture traditionnelle ne peut pas être utilisée, par exemple dans les zones extrêmement sèches (déserts et autres climats arides, par exemple), où la salinité du sol est élevée (par exemple zones côtières et estuariennes ou îles de sable corallien), où la qualité du sol a été dégradés en raison de l'utilisation excessive d'engrais ou perdus en raison de l'érosion ou de l'exploitation minière, ou en général lorsque les terres arables ne sont pas disponibles en raison de la tenure, des coûts d'achat et des droits fonciers. À l'échelle mondiale, les terres arables convenant à l'agriculture diminuent, et l'aquaponie est une méthode qui permet aux gens de cultiver intensément des aliments là où l'agriculture en terre est difficile ou impossible.

   Productivité et rendement

   La culture hydroponique la plus intensive peut atteindre des rendements de 20 à 25 % plus élevés que la culture à base de sol la plus intensive, bien que les données arrondies par les experts hydroponiques indiquent une productivité de 2 à 5 fois supérieure. C'est alors que la culture hydroponique utilise une gestion exhaustive des serres, y compris des intrants coûteux pour stériliser et fertiliser les plantes. Même sans les intrants coûteux, les techniques aquaponiques décrites dans cette publication peuvent égaler les rendements hydroponiques et être plus productives que le sol. La raison principale est le fait que la culture sans sol permet à l'agriculteur de surveiller, de maintenir et d'ajuster les conditions de croissance des plantes, en assurant des équilibres nutritifs en temps réel optimaux, la distribution d'eau, le pH et la température. En outre, dans la culture sans sol, il n'y a pas de concurrence avec les mauvaises herbes et les plantes profitent d'un meilleur contrôle des ravageurs et des maladies.

   Réduction de la charge de travail

   La culture sans sol ne nécessite pas de labourage, de labourage, de paillage ou de désherbage. Dans les grandes exploitations, cela équivaut à une diminution de la dépendance à l'égard des machines agricoles et de l'utilisation de combustibles fossiles. Dans l'agriculture à petite échelle, cela équivaut à un exercice plus facile et moins exigeant de main-d'œuvre pour l'agriculteur, d'autant plus que la plupart des unités aquaponiques sont soulevées hors du sol, ce qui évite de s'abaisser. La récolte est également une procédure simple par rapport à l'agriculture basée sur le sol, et les produits n'ont pas besoin d'un nettoyage approfondi pour éliminer la contamination du sol. Aquaponics convient à tous les genres et à de nombreuses classes d'âge et niveaux de capacité des personnes.

   Monoculture durable

   Avec une culture sans sol, il est tout à fait possible de cultiver les mêmes cultures en monoculture, année après année. Les monocultures dans le sol sont plus difficiles parce que le sol devient « fatigué », perd sa fertilité et que les ravageurs et les maladies augmentent. En culture sans sol, il n'y a tout simplement pas de sol pour perdre la fertilité ou faire preuve de fatigue, et tous les facteurs biotiques et abiotiques qui empêchent la monoculture sont contrôlés. Cependant, toutes les monocultures nécessitent une plus grande attention à la lutte contre les épidémies par rapport à la polyculture.

   Complication accrue et investissement initial élevé

   La main-d'œuvre requise pour la mise en place et l'installation initiales, ainsi que le coût, peuvent décourager les agriculteurs d'adopter une culture sans sol. L'aquaponie est également plus chère que l'hydroponie parce que les unités de production végétale doivent être soutenues par des installations aquacoles. L'aquaponie est un système assez complexe qui nécessite une gestion quotidienne de trois groupes d'organismes. Si une partie du système tombe en panne, l'ensemble du système peut s'effondrer. En outre, l'aquaponie nécessite une électricité fiable. Dans l'ensemble, l'aquaponie est beaucoup plus complexe que le jardinage à base de sol. Une fois que les gens sont familiers avec le processus, l'aquaponie devient très simple et la gestion quotidienne devient plus facile. Il y a une courbe d'apprentissage, comme avec de nombreuses nouvelles technologies, et tout nouvel agriculteur aquaponique doit se consacrer à l'apprentissage. Aquaponics ne convient pas à toutes les situations, et les avantages doivent être évalués par rapport aux coûts avant de se lancer dans une nouvelle entreprise.

   TABLE 6.1

   Tableau récapitulatif comparant la production végétale basée sur le sol et la production végétale sans sol

   *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 la permission. *

3. Préservation des végétaux, lutte contre les parasites et les maladies

   Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   

   La santé des plantes a un sens large qui va bien au-delà de l'absence de maladies ; c'est l'état général du bien-être qui permet à une plante d'atteindre son plein potentiel productif. La santé des végétaux, y compris la prévention des maladies, la dissuasion et l'élimination des ravageurs, est un aspect extrêmement important de la production alimentaire aquaponique (figure 6.8). Bien que les progrès les plus importants en matière de santé des plantes aient été réalisés grâce à la gestion des agents pathogènes et des ravageurs, une nutrition optimale, des techniques de plantation intelligentes et une bonne gestion de l'environnement sont également essentiels pour assurer la santé des plantes. En outre, la connaissance des plantes spécifiques cultivées est fondamentale pour résoudre divers problèmes de production. Bien que certains concepts de base sur la nutrition des plantes aient déjà été décrits, cette section vise à mieux comprendre comment réduire les risques et lutter contre les maladies et les ravageurs des plantes en aquaponie à petite échelle.

   Pour de plus amples renseignements sur les insectes bénéfiques, y compris les caractéristiques des insectes et les besoins climatiques, ainsi que des renseignements généraux sur l'identification des ravageurs, ainsi que sur la lutte intégrée contre les ravageurs et les maladies (y compris les différents produits disponibles pour le traitement), voir l'annexe 2 et les ressources énumérées dans la section sur Lecture plus poussée.

   Les ravageurs des plantes, la production intégrée et la lutte antiparasitaire

   Les insectes nuisibles sont problématiques pour la production végétale parce qu'ils sont porteurs de maladies que les plantes peuvent contracter. Les ravageurs extraient aussi les liquides lorsqu'ils se transforment dans les tissus des plantes, ce qui entraîne un retard de croissance. Les environnements contrôlés, comme les serres, peuvent être particulièrement problématiques pour les ravageurs, car l'espace clos offre des conditions favorables aux insectes sans pluie ni vent. La lutte contre les ravageurs pour les conditions extérieures diffère également de celle pour les cultures protégées (moustiquaires, serres), en raison de la séparation physique des plantes de la zone environnante, ce qui permet l'utilisation d'insectes bénéfiques à l'intérieur pour tuer ou combattre les insectes ravageurs. La prévalence des insectes nuisibles dépend également fortement du climat et de l'environnement. La lutte contre les ravageurs dans les zones tempérées ou arides est plus facile que dans les régions tropicales, où l'incidence et la concurrence accrue entre les insectes rendent la lutte antiparasitaire beaucoup plus difficile.

   Comme les unités aquaponiques maintiennent un écosystème indépendant, il est normal qu'une foule de micro-organismes et de petits insectes et araignées existent dans les lits médiatiques. Cependant, d'autres insectes nuisibles tels que les aleurodes, les thrips, les pucerons, les mineurs de feuilles, les papillons de chou et les acariens se nourrissent et endommagent les plantes. Une pratique courante pour lutter contre les insectes nuisibles problématiques dans la production de légumes dans le sol consiste à utiliser des pesticides chimiques ou des insecticides, mais c'est « impossible** » en aquaponie. Tout pesticide chimique fort pourrait être fatal pour les poissons ainsi que pour les bactéries bénéfiques vivant dans le système. Par conséquent, les pesticides chimiques commerciaux ne doivent jamais être utilisés. Cependant, il existe d'autres contrôles physiques, environnementaux et culturels efficaces pour réduire la menace que représentent les ravageurs provenant de l'aquaponie. Les insecticides et les dissuasifs doivent être considérés comme un dernier recours. Néanmoins, une gestion efficace intègre la gestion des cultures et de l'environnement à l'utilisation de moyens de dissuasion biologiques et biologiques.

   La production intégrée et la lutte antiparasitaire (IPPM) est une approche écosystémique de la production et de la protection des plantes basées sur le sol et sans sol qui combine différentes stratégies et pratiques de gestion pour cultiver des plantes saines et minimiser l'utilisation des pesticides. Il s'agit d'une combinaison de contrôles mécaniques, physiques, chimiques, biologiques et microbiens, de résistance des plantes hôtes et de pratiques culturelles. Tous ces contrôles ne s'appliquent pas à l'aquaponie, car certains peuvent être mortels pour les poissons et les bactéries (p. ex. produits chimiques et certains pesticides organiques), tandis que d'autres ne sont pas justifiés économiquement pour les aquaponiques à petite échelle (p. ex. agents de contrôle microbiens). Ainsi, la présente section se concentre sur les stratégies les plus applicables pour l'aquaponie à petite échelle, y compris la lutte mécanique et physique, la résistance des plantes hôtes et les techniques culturelles visant à prévenir la menace des ravageurs et des maladies. Quelques brèves observations sont faites sur certains contrôles biologiques sans danger pour l'aquaponie (c.-à-d. les insectes et les micro-organismes bénéfiques), et plus de détails sont fournis à l'annexe 2. Pour de plus amples renseignements sur ces méthodes, voir la section « Autres lectures ».

   Contrôles physiques, mécaniques et culturels

   Pour la lutte contre les ravageurs en aquaponie, la prévention est fondamentale. Une surveillance régulière et approfondie des ravageurs est essentielle et, idéalement, des infestations mineures peuvent être identifiées et gérées avant que les insectes n'endommagent l'ensemble de la culture. Vous trouverez ci-dessous une liste de contrôles simples et peu coûteux utilisés dans l'agriculture biologique et conventionnelle, qui conviennent également à l'aquaponie à petite échelle, afin d'éviter les infestations ravageuses. L'exclusion physique se réfère à l'éloignement des organismes nuisibles. L'enlèvement mécanique est lorsque l'agriculteur enlève activement les ravageurs des plantes. Les contrôles culturels sont les choix et les activités de gestion que l'agriculteur peut entreprendre pour prévenir les ravageurs. Ces mesures de lutte devraient servir de première ligne de défense contre les insectes nuisibles avant d'envisager d'autres méthodes.

   Netting/Écrans

   Cette méthode est courante pour prévenir les dommages causés par les ravageurs dans les régions tropicales ou partout où l'horticulture biologique est pratiquée ou où les pesticides ne sont pas efficaces. La taille des mailles varie selon le ravageur visé ; utiliser des filets de 0,15 mm pour exclure les thrips, de 0,35 mm pour exclure les corégones et les pucerons, et de 0,8 mm pour empêcher les mineurs de feuilles. Le filet est particulièrement efficace alors que les semis sont très jeunes et tendres. Les écrans ne suppriment pas ou n'éradiquent pas les organismes nuisibles, ils n'en excluent que la plupart ; par conséquent, ils doivent être installés avant l'apparition d'organismes nuisibles et il faut prendre soin de ne pas laisser les organismes nuisibles pénétrer dans l'environnement protégé.

   Barrières physiques

    

   Compte tenu des distances limitées que peuvent parcourir les insectes, il est possible de réduire la prévalence des ravageurs en ajoutant des barrières physiques entre les légumes et la végétation environnante, comme les surfaces pavées ou les étages de construction. La production aquaponique sur le toit bénéficie de la ventilation naturelle, compte tenu de l'altitude plus élevée, et de la grande barrière physique (distance du sol) créant des conditions idéales pour une production extérieure relativement exempte de parasites et de maladies (figure 6.9). Les serres ont souvent un ventilateur puissant qui souffle par l'entrée qui peut aider à empêcher les insectes d'entrer avec le fermier.

   Une autre technique utile consiste à créer une barrière sur les jambes des récipients hydroponiques. Une bague

   de cuivre clignotant peut empêcher les escargots et les limaces de monter les jambes, et un revêtement de gelée de pétrole peut empêcher les fourmis. Placer le fond des jambes dans un récipient d'eau peut également empêcher les fourmis.

   Inspection et enlèvement de la main

    

   L'enlèvement, à la main ou à l'aide d'un jet d'eau à haute pression, des feuilles ou des plantes fortement infestées aide à éviter et/ou à retarder la propagation des insectes aux plantes environnantes (figure 6.10). Les plus gros ravageurs et les larves peuvent également être utilisés comme aliment supplémentaire pour le poisson. L'eau pulvérisée à partir d'un tuyau dirigé vers le dessous des feuilles est une technique de gestion extrêmement efficace pour de nombreux types d'insectes suceurs. Le ruisseau peut tuer certains insectes, et les autres sont emportés. Ceci est efficace sur les insectes suceurs tels que les pucerons et les aleurodes. C'est l'une des méthodes les plus efficaces sur les systèmes à petite échelle, mais elle peut être juste un remède temporaire car les ravageurs déplacés peuvent retourner dans les plantes. Il peut utiliser des volumes importants d'eau et devenir trop laborieux avec des systèmes de plus grande taille.

   Piégeage

    

   Les pièges collants placés légèrement au-dessus du couvert végétal sont efficaces dans des environnements protégés (p. ex. maisons en filet, serres). Les cartes collantes bleues piégent les stades adultes des thrips tandis que les cartes collantes jaunes piégent les aleurodes et les microlépidoptères (figure 6.11). Les pièges collants sont moins efficaces en plein air, car de nouveaux insectes peuvent facilement venir des zones environnantes. La surveillance continue des insectes capturés par les pièges peut aider un agriculteur à adopter des mesures spécifiques pour réduire la présence de certains ravageurs. Une autre façon efficace de traiter les ravageurs est d'utiliser des pièges appâtés à la phéromone. Ces espèces attirent les mâles de certains ravageurs, réduisant ainsi la population d'accouplement dans la région.

   Gestion de l'environnement

   Maintenir des conditions optimales de lumière, de température et d'humidité, qui peuvent être facilement modifiées en culture protégée, afin de favoriser une croissance plus saine des plantes et de créer des conditions défavorables pour les ravageurs. Par exemple, les tétranyques ne tolèrent pas les conditions humides et humides, de sorte que les maîtresses chronométrées dirigées sur les feuilles des plantes peuvent dissuader les infestations.

   Choix de la plante

   Certains ravageurs sont plus attirés par des espèces végétales spécifiques que d'autres. De même, différentes variétés végétales de la même espèce ont une résistance/tolérance différente aux ravageurs. C'est l'une des raisons pour lesquelles la polyculture peut souvent prévenir de grandes infestations parce que certaines plantes ne sont pas affectées. De plus, certaines plantes attirent et retiennent des insectes plus bénéfiques pour aider à gérer les populations de ravageurs (voir plus en détail ci-dessous). Choisissez des variétés résistantes auprès de fournisseurs locaux et d'agents de vulgarisation agricole pour aider à réduire les maladies et les infestations.

   Plantes indicatrices et cultures sacrificielles, captures/piégeantes

   Certaines plantes, comme le concombre et les légumineuses, sont plus sujettes aux pucerons ou aux infestations d'acariens rouges et peuvent donc être utilisées pour détecter rapidement la prévalence des ravageurs. Souvent, les plantes indicatrices sont plantées le long du bord extérieur des plus grands jardins. Une autre stratégie qui peut être adoptée en aquaponie est l'utilisation d'insecticides biologiques sur des plantes sacrificielles ou « captives » plantées à proximité du système aquaponique, mais pas à l'intérieur. Les plantes capturées (c.-à-d. les fèves) attirent les ravageurs. Ces plantes peuvent être cultivées dans des pots à côté de l'unité aquaponique, attirant les ravageurs loin de l'unité, qui sont ensuite traités avec des insecticides (voir ci-dessous). Cette stratégie n'affecterait pas l'écosystème aquaponique ni les insectes bénéfiques présents autour de l'unité. Bien qu'elles ne soient pas purement biologiques, les plantes capturées peuvent même être traitées avec des insecticides synthétiques commerciaux si de grandes infestations sont présentes. Les fèves et les pétunias (fleurs) peuvent être utilisés pour attraper les thrips, les pucerons et les acariens. Les concombres sont également utilisés pour attraper les pucerons et les trémies, tandis que les plants de laitue succulents sont utilisés pour capturer d'autres insectes mangeurs de feuilles.

   Plantation des compagnons

   La plantation de compagnon est l'utilisation constructive des relations avec les plantes par les cultivateurs. Par exemple, toutes les plantes produisent des produits chimiques naturels qu'elles libèrent de leurs feuilles, de leurs fleurs et de leurs racines. Ces produits chimiques peuvent attirer ou repousser certains insectes et peuvent améliorer ou limiter le taux de croissance et le rendement des plantes voisines. Il est donc important de savoir quelles plantes profitent les unes des autres lorsqu'elles sont plantées ensemble et quelles combinaisons végétales sont les mieux évitées. L'annexe 2 fournit un tableau de plantation complémentaire à utiliser lors du choix des cultures. Lorsque vous utilisez la table d'accompagnement, concentrez-vous sur l'évitement des mauvais compagnons plutôt que sur la planification des bons. Certaines plantes libèrent des produits chimiques à partir de leurs racines ou de leurs feuilles qui suppriment ou repoussent les organismes nuisibles, ce qui peut servir à protéger d'autres plantes voisines.

   Fertilisation

   Comme mentionné ci-dessus, l'azote excessif rend les plantes plus sujettes aux attaques de ravageurs parce qu'elles ont des tissus plus succulents. Un équilibre correct des nutriments en utilisant le rapport de débit alimentaire (voir les chapitres 2 et 8) aide les plantes à se renforcer afin de résister aux attaques de ravageurs. Une certaine quantité d'eau doit être échangée lorsque les concentrations de nitrate sont supérieures à 120 mg/litre pour cette raison.

   Espacement

   Une densité élevée de plantation et/ou un élagage inadéquat accroissent la concurrence pour la lumière, encourageant les insectes nuisibles. Cette compétition rend les tissus végétaux plus succulents pour que les organismes nuisibles pénètrent ou que les agents pathogènes pénètrent, et les conditions exiguës offrent un abri aux ravageurs. Assurez-vous qu'il y a une ventilation adéquate et une pénétration de la lumière du soleil à travers la verrière. Comme mentionné précédemment, de nombreuses plantes ont des besoins particuliers en lumière du soleil ou en manque. En combinant le plein soleil avec des plantes tolérantes à l'ombre, il est possible d'intensifier la production sans risque d'augmenter la concurrence et d'affaiblir les plantes. Dans ce cas, les plantes tolérantes à l'ombre peuvent pousser sous la canopée des plantes aimant le soleil. De cette façon, les plantes sont plus saines et plus résistantes aux ravageurs et aux maladies.

   Rotation des cultures

   Bien que les unités aquaponiques puissent être gérées en monoculture sans faire face à des problèmes de fatigue du sol (épuisement des nutriments naturellement présents dans le sol), la croissance continue de la même espèce sur plusieurs saisons peut avoir un effet sélectif sur les ravageurs environnants. Ainsi, un changement de culture, même pour une courte période, peut entraîner une réduction drastique des ravageurs ciblant spécifiquement la culture de monoculture.

   Assainissement

   L'élimination de tous les débris végétaux, y compris de toutes les racines, à la fin de chaque récolte contribue à réduire l'incidence des ravageurs et des maladies. Les feuilles mortes et les branches malades doivent être enlevées de manière cohérente. Dans des conditions extérieures sans filets, il est conseillé de réduire au minimum la végétation environnante afin d'éviter que les parasites ne se propagent à l'unité aquaponique. Les plantes malades et les piles de compost devraient être éloignées du système pour éviter toute contamination.

   Contrôles chimiques

   Si les organismes nuisibles demeurent un problème après avoir utilisé les contrôles physiques, mécaniques et culturels susmentionnés, il peut être nécessaire de recourir à la lutte chimique. Les pesticides synthétiques et les insecticides ne doivent jamais être utilisés en aquaponie parce qu'ils tueront les poissons. De nombreux contrôles biologiques sont aussi mortels pour les poissons. Tous les contrôles chimiques doivent être considérés comme un dernier recours dans les systèmes aquaponiques et ne sont utilisés qu'avec parcimonie. Si possible, comme pour les systèmes DWC, il est préférable d'enlever et de traiter les plantes loin du système et de laisser sécher complètement les produits chimiques. L'annexe 2 contient une liste des insecticides et répulsifs courants, de leurs indications et de leur toxicité relative pour les poissons.

   Contrôles biologiques

   En ce qui concerne les pesticides botaniques, certains extraits obtenus à partir de micro-organismes sont sans danger pour les animaux aquatiques car ils agissent spécifiquement sur les structures d'insectes et ne nuisent pas aux mammifères ou aux poissons. Deux organismes largement utilisés en aquaponie et en agriculture biologique sont Bacillus thuringiensis et Beauveria bassiana. Le premier est un extrait de toxine d'une bactérie qui endommage le tube digestif de l'insecte et le tue. Il peut être pulvérisé sur les feuilles et cible spécifiquement les chenilles, les rouleaux de feuilles, les larves de papillons ou de papillons sans endommager d'autres insectes bénéfiques. B. bassiana est un champignon qui germe et pénètre dans la peau de l'insecte (chitine), tuant le ravageur par déshydratation. L'efficacité du champignon dépend du nombre de spores pulvérisées et des conditions optimales d'humidité et de température, idéalement un bon agent pour les tropiques humides.

   Insectes bénéfiques - prédateurs nuisibles

   Enfin, les insectes bénéfiques constituent une autre méthode efficace de lutte contre les ravageurs, particulièrement dans les environnements contrôlés comme les serres ou les trottoirs. Des insectes bénéfiques ou prédateurs tels que les ailes de lacets sont introduits dans l'espace de croissance des plantes afin de contrôler toute nouvelle infestation. Parmi les avantages de l'utilisation d'insectes bénéfiques, mentionnons l'absence de résidus de pesticides ou de résistance induite par les pesticides chez les organismes nuisibles, économiquement réalisable (à long terme pour les opérations à grande échelle seulement) et écologiquement rationnel. Cependant, le succès de la lutte antiparasitaire à l'aide de cette méthode dépend de la connaissance détaillée de chaque insecte bénéfique ainsi que de la surveillance constante des ravageurs pour chronométrer correctement l'introduction d'insectes bénéfiques. De plus, les insectes bénéfiques peuvent être attirés naturellement par les systèmes extérieurs. Beaucoup de ces insectes bénéfiques se nourrissent de nectar à leur stade adulte, de sorte qu'une sélection de fleurs près de l'unité aquaponique peut maintenir une population qui peut maintenir l'équilibre des parasites.

   Il est important de souligner que cette méthode de lutte ne permet jamais d'éradiquer complètement les ravageurs. Au lieu de cela, les ravageurs sont éliminés dans le cadre d'une relation étroite entre proies et prédateurs. Cette méthode a déjà été utilisée avec des résultats positifs pour les aquaponiques à grande échelle, mais pour les aquaponiques à petite échelle, il peut ne pas y avoir suffisamment de ravageurs pour que les insectes bénéfiques soient antérieurs à la date, ce qui peut les conduire à s'envoler. Le choix des insectes bénéfiques à utiliser (voir annexe 2) devrait tenir compte des conditions environnementales dans lesquelles ils vont opérer.

   Maladies des plantes et gestion intégrée des maladies

   Contrairement à l'hydroponie, qui est principalement gérée dans des conditions stériles, l'aquaponie tire parti d'un écosystème microscopique complexe qui comprend des bactéries, des champignons et d'autres micro-organismes. La présence de ces micro-organismes bien adaptés rend chaque système plus résilient en cas d'attaque par des parasites ou des maladies. Néanmoins, la réussite de la production végétale est le résultat de stratégies de gestion visant à éviter les éclosions de maladies qui mettent principalement l'accent sur les conditions environnementales, la dissuasion des ravageurs (comme les aleurodes peuvent être porteurs de virus létaux) sur la gestion des plantes, ainsi que l'utilisation de remèdes organiques qui aident à prévenir ou à guérir les plantes. À l'instar de l'IPPM, la gestion intégrée des maladies repose sur la prévention, le choix des plantes et la surveillance comme première ligne de défense contre la maladie, et n'utilise un traitement ciblé que lorsque cela est nécessaire.

   Contrôles environnementaux

   La température et l'humidité jouent un rôle important dans la gestion de la santé des plantes. Chaque agent pathogène végétal (c.-à-d. bactéries, champignons ou parasites ; figure 6.8) a des températures de croissance optimales qui peuvent être différentes de celles des plantes. Ainsi, les maladies surviennent dans certaines zones et périodes au cours de l'année où les conditions sont plus favorables à l'agent pathogène qu'à son hôte. De plus, l'humidité joue un rôle clé dans la germination des spores fongiques, qui nécessitent un mince film d'eau couvrant les tissus végétaux. De même, l'activation de certaines maladies bactériennes et fongiques est strictement corrélée avec la présence d'eau de surface. Par conséquent, le contrôle de l'humidité relative et de l'humidité est essentiel pour réduire les risques d'éclosions de maladies. L'annexe 2 contient des conditions environnementales détaillées qui encouragent plusieurs maladies fongiques courantes.

   Le contrôle de l'humidité relative, en particulier dans les zones aquaponiques en serre, est particulièrement important. Cela peut être réalisé par une ventilation dynamique ou forcée au moyen de fenêtres et de ventilateurs créant un flux d'air horizontal, ce qui permet de minimiser les différences de température et les points froids où se produit la condensation. L'air en mouvement est continuellement mélangé, ce qui empêche la température de tomber sous le point de rosée ; par conséquent, l'eau ne se condense pas sur les légumes.

   L'évaporation des bassins à poissons et/ou des canaux aérés de DWC logés dans des serres doit également être évitée en recouvrant physiquement les surfaces de l'eau, car l'eau évaporée peut augmenter considérablement l'humidité intérieure. Les tuyaux dans les unités NFT sont sujettes à des températures élevées de l'eau pendant les saisons chaudes en raison de l'exposition continue au soleil sur les tuyaux. Les systèmes de lits multimédias constituent un compromis optimal, compte tenu du bon choix de médium, car les surfaces supérieures des lits sont toujours sèches (voir chapitre 4). Enfin, les systèmes construits sur les toits ont l'avantage d'un microclimat plus sec et d'une bonne ventilation par rapport au niveau du sol, ce qui facilite la gestion environnementale des plantes.

   Le contrôle de la température de l'eau joue un rôle clé pour éviter les flambées fongiques. Une maladie très courante en aquaponie est la pourriture racinaire causée par Pythium spp., un agent pathogène transmis par le sol qui peut être accidentellement introduit dans le système à partir de matériaux contaminés (sol, tourbe, semis de pépinières). Contrairement à l'hydroponique, en aquaponie, ce champignon ne cause pas de dommages inférieurs à certaines températures en raison de la présence compétitive d'autres micro-organismes. Le maintien de températures inférieures à 28-30 °C est donc essentiel pour éviter la germination exponentielle des spores qui pourraient éventuellement provoquer une éclosion.

   Une attention particulière devrait également être accordée aux densités de plantation. Des densités très élevées réduisent la ventilation interne et augmentent l'humidité parmi les plantes. Le risque de maladies pour les cultures densément plantées est également accru car, sous une forte concurrence de la lumière, les plantes poussent sans consolider leurs cellules, conduisant à des parois tissulaires plus douces et plus succulentes. Les tissus tendres sont plus sujets à la maladie en raison de leur résistance limitée à la pénétration des parasites et/ou des agents pathogènes.

   Choix de la plante

   Les variétés végétales ont différents niveaux de résistance aux agents pathogènes. Dans certains cas, l'utilisation de cultivars résistants connus est la méthode la plus efficace pour éviter les maladies. Il est donc essentiel de sélectionner des variétés de plantes qui sont plus adaptées à la croissance dans certains environnements ou qui ont un degré de résistance plus élevé contre un agent pathogène particulier. De plus, de nombreuses sociétés semencières offrent un large choix de plantes qui ont des réponses différentes contre les agents pathogènes. L'utilisation de variétés locales sélectionnées naturellement pour un environnement spécifique peut assurer une croissance saine des plantes.

   S'il n'est pas possible de lutter contre certaines maladies avec des variétés résistantes, il est sage de passer à d'autres cultures pendant la saison critique. Dans le cas de Pythium spp. si des variétés résistantes de laitue et des micro-organismes bénéfiques ne sont pas en mesure de contrôler l'infestation, il est opportun de passer à d'autres espèces, comme le basilic, qui sont plus tolérantes à l'agent pathogène et aux températures élevées de l'eau.

   Les semences et/ou les semis doivent être achetés auprès d'une pépinière de bonne réputation qui utilise des stratégies efficaces de prévention des maladies et qui peut sécuriser des produits exempts de maladies. De plus, évitez les blessures aux plantes, car les branches cassées, les fissures, les coupures et les dommages causés par les ravageurs entraînent souvent des maladies dans la même zone.

   Nutrition des plantes

   La nutrition affecte grandement la susceptibilité d'une plante à la maladie. Elle affecte également la capacité d'une plante à réagir contre la maladie en utilisant différents mécanismes, y compris l'antixénose (processus visant à dissuader la colonisation par les herbivores) ou l'antibiose (processus visant à tuer ou à réduire les herbivores après l'atterrissage ou pendant l'alimentation). Un équilibre correct des nutriments permet non seulement une croissance optimale, mais rend également les plantes moins sensibles aux maladies. Bien que la description des troubles nutritionnels ait été discutée ci-dessus, le tableau 6.2 indique comment certains éléments nutritifs peuvent jouer un rôle important dans l'apparition de la maladie.

   TABLE 6.2

   Effet des nutriments sur la prévention des maladies fongiques

   | Nutrient | Effet | | — | — | | Nitrogen | La surfécondation rend les tissus plus succulents qui sont plus sujettes à une attaque fongique. La privation d'azote rend les plantes raboutres plus sujettes aux attaques de micro-organismes opportunistes. | | Passium | Accélère la cicatrisation des plaies et réduit l'effet des dommages causés par le gel. Retarde la maturité et la sénescence des plantes. | | Phosphorus | Améliore l'équilibre nutritionnel et accélère la maturité des plantes. | | Calcium | Réduit la gravité de certaines maladies fongiques des racines et des tiges. Affecte la composition de la paroi cellulaire chez les plantes qui résiste à la pénétration fongique. | | Silicon | Aide les plantes à produire des réactions défensives spécifiques, y compris la libération de composés phénoliques contre les agents pathogènes. |

   *Source : Agrios (2004) . *

   Surveillance - inspection et exclusion

   La détection et l'intervention précoces constituent le fondement de la lutte contre les maladies et les ravageurs. Par conséquent, les plantes devraient être inspectées régulièrement pour déceler les signes précoces d'infection ou de présence d'organismes nuisibles susceptibles d'entraîner une infection. Lorsque les plantes présentent des signes de dommages ou des stades initiaux de la maladie (flétrissement, brûlure ou pourriture des racines), il est essentiel d'enlever les branches infectées, les feuilles ou la plante entière pour éviter que la maladie ne se propage sur toute la culture. En outre, en ce qui concerne l'exclusion, il est important de faire respecter le contrôle des vecteurs potentiels (sources) de virus, tels que les aleurodes, en cultivant des plantes dans des structures résistantes aux insectes (voir section 6.5.1). En outre, l'évitement de la contamination du sol et l'utilisation d'outils désinfectés (par exemple, les ciseaux utilisés pour l'élagage et la récolte) contribueraient à éviter la transmission d'agents pathogènes potentiels dans le système. Enfin, il est recommandé de surveiller et d'enregistrer tous les symptômes et la progression de chaque maladie afin de déterminer les meilleures méthodes de prévention et de traitement à l'avenir.

   Traitement - inorganique ou chimique

   Comme nous l'avons mentionné plus haut, l'aquaponie est un écosystème complexe qui est plus résilient que l'hydroponique aux maladies transmises par le sol. Cependant, certaines éclosions de maladies peuvent encore se produire dans le cas de conditions environnementales défavorables, comme une humidité relative plus élevée dans les serres ou dans les climats tropicaux, et doivent être contrôlées. Étant donné que l'aquaponie est un système intégré contenant des poissons, des plantes et des micro-organismes bénéfiques, il n'est pas possible d'utiliser les traitements normalisés de l'agriculture conventionnelle (c.-à-d. les fongicides chimiques), car ils sont toxiques pour les poissons. Toutefois, les pratiques courantes utilisées dans le domaine de l'agriculture biologique sont possibles, à condition qu'elles ne nuisent pas au poisson et/ou aux bactéries ou ne s'accumulent pas dans le système conduisant à des seuils plus élevés que ceux acceptés. L'annexe 2 indique les éléments et les méthodes d'application utilisés en agriculture biologique qui peuvent également être utilisés pour l'aquaponie pour combattre et prévenir différentes maladies. En général, le succès du traitement à l'aide de ces méthodes repose sur la combinaison de quelques stratégies qui peuvent avoir un effet synergique contre des agents pathogènes spécifiques.

   Traitement - biologique

   Certains agents de contrôle biologique peuvent être utilisés pour les aquaponiques tels que Thricoderma spp., Ampelomices spp. et Bacillus subtilis, qui sont des micro-organismes cultivés utilisés pour lutter contre des maladies spécifiques. Ces agents biologiques peuvent être appliqués sur les feuilles ou à la zone racinaire. Ils offrent une protection contre les maladies les plus courantes du sol, notamment l'oïdium, l'oïdium et certaines bactéries. En particulier, Thricoderma spp. s'est avéré efficace pour contrôler Pythium spp. et la plupart des agents pathogènes transmis par le sol, tandis que Ampélomices spp. pourrait compenser tout besoin de traitements inorganiques ou chimiques contre l'oïdium. Dans le cas de Thricoderma spp., les spores peuvent être distribuées sur le substrat lors de l'ensemencement, afin de permettre au champignon bénéfique de protéger les plantes dès leur stade de semis. Les informations sur les produits, les producteurs et les distributeurs doivent être consultés avant utilisation afin de déterminer les meilleures méthodes de traitement pour des maladies spécifiques.

   Pour de plus amples renseignements sur certaines maladies végétales, y compris l'identification, la susceptibilité et la prévalence, voir les textes recommandés dans la section « Autres lectures ».

   *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 la permission. *

4. Sélection des plantes

   Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   À ce jour, plus de 150 légumes, herbes, fleurs et petits arbres différents ont été cultivés avec succès dans les systèmes aquaponiques, y compris les unités de recherche, domestiques et commerciales. L'annexe 1 fournit un résumé technique des 12 herbes et légumes les plus populaires, ainsi que des instructions de culture détaillées. En général, les plantes vertes à feuilles se comportent très bien en aquaponie, ainsi que certains des légumes à fruits les plus populaires, y compris les tomates, les concombres et les poivrons. Les légumes fruitiers ont des besoins en éléments nutritifs plus élevés et sont plus appropriés pour les systèmes établis ayant des stocks de poissons adéquats. Cependant, certaines racines et certaines plantes sensibles ne poussent pas bien en aquaponie. Les cultures racines nécessitent une attention particulière, et elles ne peuvent être cultivées avec succès que dans des lits de milieux profonds, ou dans une version de lits d'évacuation des eaux usées dont il est question plus en détail à la section 9.3.

   Les légumes varient en ce qui concerne leur demande globale en éléments nutritifs. Il existe deux catégories générales de plantes aquaponiques basées sur cette demande. Les plantes à faible demande en nutriments comprennent les légumes verts à feuilles et les herbes, comme la laitue, la bette, la roquette, le basilic, la menthe, le persil, la coriandre, la ciboulette, le pak choi et le cresson. Beaucoup de légumineuses, comme les pois et les haricots, ont également une faible demande en nutriments. À l'autre extrémité du spectre, il y a des plantes à forte demande en nutriments, parfois appelées « affamés ». Ceux-ci comprennent les fruits botaniques, tels que les tomates, les aubergines, les concombres, les courgettes, les fraises et les poivrons. D'autres plantes ayant une demande moyenne en nutriments sont les choux, comme le chou frisé, le chou-fleur, le brocoli et le kohlrab. Les plantes à bulbes telles que les betteraves, le taro, les oignons et les carottes ont des besoins moyens à élevés, tandis que le radis nécessite moins de nutriments.

    

   Le style de lit de culture influence le choix des plantes. Dans les unités médiatiques, il est courant de cultiver simultanément une polyculture de feuilles vertes, d'herbes et de légumes fruitiers (figure 6.7). À condition que les unités de lit média soient la bonne profondeur (au moins 30 cm), il est possible de cultiver tous les légumes mentionnés dans les catégories ci-dessus. La polyculture sur de petites surfaces peut également tirer parti des plantations complémentaires (voir annexe 2) et d'une meilleure gestion de l'espace, car les espèces tolérantes à l'ombre peuvent pousser sous des plantes plus hautes. Les pratiques de monoculture sont plus répandues dans les unités commerciales de TVN et de DWC parce que le producteur est limité par le nombre de trous dans les tuyaux et les radeaux dans lesquels planter des légumes. En utilisant des unités de TVN, il pourrait être possible de cultiver les plus gros légumes à fructification, comme les tomates, mais ces plantes doivent avoir accès à de grandes quantités d'eau pour assurer un apport suffisant en nutriments et éviter le stress hydrique. En effet, le flétrissement des plantes fruitières peut se produire presque immédiatement si le débit est perturbé, ce qui a des effets dévastateurs sur l'ensemble de la culture. Les plantes fruitières doivent également être plantées dans des tuyaux de culture plus grands, idéalement à fond plat, et être positionnées sur une plus grande distance que les légumes à feuilles. C'est parce que les plantes fruitières grandissent et ont besoin de plus de lumière pour mûrir leurs fruits et aussi parce qu'il y a peu d'espace racinaire dans les tuyaux. D'autre part, les grandes cultures de bulbes et/ou de racines, comme le chou-rave, les carottes et les navets, sont plus susceptibles d'être cultivées dans des lits médiatiques parce que les unités NFT et DWC ne fournissent pas un bon environnement de croissance et un soutien adéquat aux plantes.

   Il est important de tenir compte de l'effet de la récolte des plantes sur l'ensemble de l'écosystème. Si toutes les plantes devaient être récoltées en même temps, il en résulterait un système déséquilibré sans suffisamment de plantes pour nettoyer l'eau, ce qui entraînerait des pics d'éléments nutritifs. Certains agriculteurs utilisent cette technique, mais elle doit correspondre à une grande récolte de poissons ou à une réduction de la ration alimentaire. Cependant, il est recommandé ici d'utiliser un cycle de récolte et de replantation échelonné. La présence d'un trop grand nombre de plantes qui poussent de façon synchrone ferait en sorte que les systèmes soient déficients en certains nutriments vers la période de récolte, lorsque l'absorption est maximale. En ayant des plantes à différents stades de vie, c'est-à-dire certains semis et d'autres matures, la demande globale en éléments nutritifs est toujours la même. Cela garantit une chimie de l'eau plus stable, et fournit également une production plus régulière à la fois pour la table d'accueil et le marché. Les plans de plantation échelonnée sont examinés plus en détail au chapitre 8.

   *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. *

5. Conception de plantation

   Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   La disposition des lits de culture contribue à maximiser la production végétale dans l'espace disponible. Avant de planter, choisissez judicieusement quelles plantes seront cultivées, en gardant à l'esprit l'espace nécessaire pour chaque plante et la saison de croissance appropriée. Une bonne pratique pour toute conception de jardin est de planifier la disposition des lits de culture sur papier afin d'avoir une meilleure compréhension de l'apparence de tout. Les considérations importantes sont la diversité des plantes, la compatibilité physique des plantes de compagnie, la demande en nutriments, les exigences du marché et la facilité d'accès. Par exemple, les cultures plus grandes (c.-à-d. les tomates) devraient être placées à l'endroit le plus accessible à l'intérieur du lit médiatique pour faciliter la récolte.

   Encourager la diversité végétale

   En général, la plantation de diverses cultures et variétés offre un certain degré de sécurité au producteur. Toutes les plantes sont sensibles à certains types de maladies ou de parasites. Si une seule culture est cultivée, les risques d'infestation grave ou d'épidémie sont plus élevés. Cela peut déséquilibrer le système dans son ensemble. Par conséquent, les producteurs sont encouragés à planter une gamme variée de légumes en petites unités (figure 6.12).

    

   Plantation décalée

   Comme mentionné précédemment, il est important d'échelonner la plantation. De cette façon, il peut y avoir une récolte et une replantation constantes, ce qui aide à maintenir un niveau équilibré de nutriments dans l'unité. En même temps, il fournit un approvisionnement régulier de plantes à la table ou au marché. Gardez à l'esprit que certaines plantes produisent des fruits ou des feuilles qui peuvent être récoltées continuellement tout au long d'une saison, comme les variétés de feuilles de salade, le basilic, la coriandre et les tomates, tandis que d'autres cultures sont récoltées entières, comme le chou-rave, la laitue, les carottes. Pour parvenir à une plantation décalée, il devrait toujours y avoir un approvisionnement prêt de semis (le développement d'une pépinière est discuté au chapitre 8).

   Optimisation de l'espace dans les lits multimédias

   Non seulement la surface devrait être planifiée pour maximiser l'espace, mais aussi l'espace vertical et le temps devraient être pris en compte. Par exemple, en ce qui concerne le temps, planter des légumes avec de courtes périodes de grossissement (salade verte) entre les plantes avec des cultures à plus long terme (aubergines). L'avantage de cette pratique est que les légumes verts de salade peuvent être récoltés en premier et fournir plus d'espace à mesure que les aubergines mûrissent. La replantation continue de légumes tendres comme la laitue entre les grandes plantes fruitières fournit des conditions naturellement ombragées. Assurez-vous que les cultures ombragées ne sont pas complètement dominées à mesure que les grandes cultures mûrissent. Les légumes comme les concombres sont des grimpeurs naturels qui peuvent être entraînés pour grandir ou descendre et loin des lits. Utilisez des piquets en bois et/ou de la ficelle pour aider à soutenir les légumes grimpants. Cela crée plus d'espace dans le lit médiatique (Figure 6.13). L'un des avantages de l'aquaponie est que les plantes peuvent être facilement déplacées en libérant doucement les racines des milieux de culture et en plaçant la plante à un endroit différent.

    

   *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 la permission. *

6. Qualité de l'eau pour les plantes

   Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   La section 3.3 traite des paramètres de qualité de l'eau pour l'ensemble du système aquaponique. Ici, des considérations spécifiques pour les plantes sont examinées et élargies.

   pH

   Le pH est le paramètre le plus important pour les plantes dans un système aquaponique parce qu'il influence l'accès d'une plante aux nutriments. En général, la plage de tolérance pour la plupart des plantes est de 5,5 à 7,5. La fourchette inférieure est inférieure à la tolérance pour les poissons et les bactéries, et la plupart des plantes préfèrent des conditions légèrement acides. Si le pH dépasse cette plage, les plantes subissent un blocage des éléments nutritifs, ce qui signifie que même si les nutriments sont présents dans l'eau, les plantes ne peuvent pas les utiliser. Cela est particulièrement vrai pour le fer, le calcium et le magnésium. Parfois, des carences en nutriments apparentes chez les plantes indiquent en fait que le pH du système est en dehors de la plage optimale. La figure 6.6 décrit la relation entre le niveau de pH et la capacité des plantes à absorber certains éléments nutritifs.

    

   Cependant, il existe des preuves que le verrouillage des éléments nutritifs est moins fréquent dans les systèmes aquaponiques matures que dans les systèmes hydroponiques. Alors que l'hydroponie est une entreprise semi-stérile, l'aquaponie est un écosystème entier. Par conséquent, il existe des interactions biologiques entre les racines des plantes, les bactéries et les champignons qui peuvent permettre l'absorption d'éléments nutritifs même à des niveaux de pH plus élevés que ceux indiqués à la figure 6.6. Cependant, la meilleure façon d'agir est de tenter de maintenir un pH légèrement acide (6-7), mais de comprendre qu'un pH plus élevé (7-8) peut fonctionner. Cet aspect fait l'objet de recherches actuelles.

   Oxygène dissous

   La plupart des plantes ont besoin de concentrations élevées d'OD ( \ > 3 mg/litre) dans l'eau. Les plantes utilisent leurs tiges et leurs feuilles pour absorber l'oxygène pendant la respiration, mais les racines ont aussi besoin d'oxygène. Sans oxygène, les plantes peuvent éprouver la pourriture des racines, une situation où les racines meurent et les champignons poussent. Certaines plantes aquatiques, comme le châtaignier d'eau, le lotus ou le taro, n'ont pas besoin de niveaux élevés d'OD et peuvent résister à des eaux à faible teneur en oxygène, comme celles des étangs stagnants.

   Température et saison

   La plage de température appropriée pour la plupart des légumes est de 18 à 30 °C. Cependant, certains légumes sont beaucoup plus adaptés à la culture dans des conditions particulières. Aux fins de la présente publication, les légumes d'hiver exigent des températures de 8 à 20 °C et les légumes d'été des températures de 17 à 30 °C. Par exemple, de nombreux légumes verts à feuilles poussent mieux dans des conditions plus fraîches (14-20 °C), surtout la nuit. À des températures plus élevées de 26 °C et plus, les verts feuillus boulonnent et commencent à fleurir et à semer, ce qui les rend amères et imcommercialisables. Généralement, c'est la température de l'eau qui a le plus d'effet sur les plantes plutôt que sur la température de l'air. Néanmoins, des précautions doivent être prises dans le choix correct des plantes et des poissons pour respecter leurs plages optimales de température de l'eau. Un autre aspect de la plantation saisonnière est que certaines plantes ont besoin d'une certaine quantité de lumière du jour pour produire des fleurs et des fruits, ce qu'on appelle le photopériodie. Certaines, appelées plantes à jours courts, nécessitent une certaine quantité d'obscurité avant la floraison. Ce signal à la plante indique que l'hiver approche, et la plante met son énergie dans la reproduction plutôt que dans la croissance. Certaines plantes de courte durée couramment cultivées comprennent des variétés de poivrons et certaines fleurs médicinales. D'autre part, les plantes de longue journée ont besoin d'une certaine longueur de jour avant de produire des fleurs, bien que cela soit rarement pris en considération dans les légumes, mais peut être le cas pour certains plantes ornementales. Par conséquent, il est important de suivre les pratiques locales de plantation saisonnière pour chaque légume cultivé ou de choisir des variétés qui sont neutres au photopériodie. L'annexe 1 contient de plus amples détails sur les différents légumes.

   Ammoniac, nitrite et nitrate

   Comme expliqué au chapitre 2, les plantes sont capables d'absorber les trois formes d'azote, mais le nitrate est le plus accessible. L'ammoniac et le nitrite sont très toxiques pour les poissons et doivent toujours être maintenus à moins de 1 mg/litre. Dans une unité aquaponique fonctionnelle, l'ammoniac et le nitrite sont toujours de 0 à 1 mg/litre et ne devraient pas poser de problème pour les plantes.

   *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. *