Description
Ce tutoriel a pour but de présenter la culture en hydroponie et de construire un système pour particulier. Cette technologie a été documentée lors du passage à Singapour de l'expédition "Nomade des Mers". Nous y avons rencontré l'entreprise Comcrop qui cultive des plantes aromatiques (Basilic, menthe...) sur une zone habituellement inutilisée et sans valeurs: les toits des immeubles !
Introduction
L'hydroponie est la culture de plantes et végétaux hors-sol et dans l'eau. Les racines sont plongées dans un substrat neutre et inerte (type billes d'argile, sable...) qui sert de support et sont nourries et irriguée d'une solution nutritive. Celle-ci est composée d'eau et d'engrais qui apportent les éléments nutritifs nécessaires à la croissance des plantes (NPK et autres sels minéraux). Dans la majeure partie des cas cette solution nutritive est d'origine chimique, nous avons alors mis en place une autre solution organique en mélangeant de l'eau à de l'urine humaine (1% d'urine par rapport au volume d'eau. L'amoniac est ensuite transformé en nitrate par les bactéries du biofiltre, cf. étapes de construction). Le contrôle du pH de la solution et de son electro-conductivité permettent de gérer le milieu par rapport aux besoins des plantes.
L'hydroponie est particulièrement adaptée à plusieurs contextes:
- Dans les régions arides et où les terres fertiles comme l'eau se font rares. L'hydroponie permet de faire économiser de 7 à 10 fois les volumes d'eau nécessaires à l'irrigation en comparaison avec l'agriculture conventionnelle et d'éviter les stress hydriques.
- Dans les villes et zones urbaines denses où la culture en terre y trouve peu sa place. L'hydroponie peut être une des solutions sur des toits d'immeubles, dans des appartements ou dans des espaces restreints (faute d'avoir jardins et espaces agricoles possibles). Elle permet aussi un retour de la culture chez les citadins, souvent déconnectés de la nature !
- Dans la situation de sols pollués où la culture en terre est compromise, l'hydroponie peut être une alternative.
- Elle permet une augmentation de la production au m2 et parfois un raccourcissement de la période de culture.
L'hydroponie est la première culture hors-sol qui ait été développée à échelle industrielle, aujourd'hui, de nombreuses variétés sont principalement cultivées en hydroponie (Legumes feuilles, salades, tomates...)
Les inconvénients de l'hydroponie sont aussi importants à tenir compte:
- Cette technique peut s'avérer coûteuse et pas écologique si elle est mise en place sous serre (avec éclairage artificiel et chauffage), avec beaucoup de bâches et matériaux plastiques.
- La solution nutritive appliquées est non réutilisable (en cas d'usage de solution chimique). Dans un système d'hydroponie "classique", celle-ci doit être renouvelée régulièrement; de l'eau riche en minéraux et oligo-éléments est alors rejetée et peut affecter l'écosystème. Dans ce tutoriel, nous voyons comment utilisé autant que possibles des alternatives à l'usage matériaux plastiques et surtout à la solution nutritive "chimique".
- Le milieu étant humide et chaud, les bactéries ou maladies peuvent se propager très rapidement. L'hydroponie demande une attention particulière et quotidienne à la bonne santé des plantes.
Matériaux
1.Bacs de cultures
- Tasseaux (10cm de largeur minimum)
- Bache plastique
- Agrafes
- Billes d'argiles
- Équerres
- Vis à bois
- Jeunes pousses et boutures
2. Système d'irrigation
- Pompe immergée (pompe d'aquarium)
- Tuyau plastique fin (Sortie pompe)
- Embout 4 sortie tuyau (Pour tuyau fin)
- Tuyau plastique large (Lien entre le filtre et le bio-filtre)
- Embouts tuyau large (pour fixer sur le bac en plastique)
- Bulleur
3. Filtre et bio-filtre
- Bacs en plastique de 40 litres x2
- Roche
- Gravier
- Sable
- Billes d'argile
4. Système de commande
- Arduino
5. Intrants organiques
- Urine
Outils
- Perceuse/visseuse ou tournevis
- Scie
- Agrafeuse
- Scie cloche
- Cutter ou ciseaux
Étape 1 - Fabrication des bacs de cultures
L'objectif est d'obtenir des bacs (en forme de demi gouttière) en fixant des tasseaux à intervalles réguliers que l'on recouvre de bâches à laquelle nous faisons prendre la forme de gouttières. Il est aussi possible d'utiliser des tubes PVC coupés en deux mais nous avons préféré cette installation pour sa facilité d'installation et son très faible coût.
- Fabrication du support
Ce modèle permet de former 3 bacs de cultures mais il est bien sur possible de dupliquer le modèle à volonté !
- Découper 4 tasseaux de même longueurs (190 cm pour nous)
- Les fixer parallèlement sur un support grâce aux équerres et aux vis à intervalle régulier (15 cm)
- Agrafer la bâche sur le côté du premier tréteau puis l'étendre pour recouvrir les 4 tréteaux (Possibilité de doubler la bâche pour plus de résistance)
- Former des gouttières avec la bâche jusqu'à ce qu'elle touche le support
- Agrafer la bâche sur chaque tasseau puis la découper
2. Récupération de l'eau
Le système étant en circuit fermé, on cherche à récupérer l'eau une fois que celle-ci est passée dans les bacs. Pour cela on va percer très finement la bâche à l'extrémité opposée des arrivées des tubes, puis on va installer une autre bâche dessous qui collectera l'eau avant que celle-ci ne se déverse dans le filtre.
- Faire des petites fentes au cutter à chaque extrémité des bacs.
- Agrafer un morceau de bâche sur le coté du premier tréteau au niveau des fentes au cutter de votre rangée,
- Créer une "poche" pour que l'eau puisse s'accumuler dedans et agrafer sur le 4ème tréteau.
- Agrafer les deux extrémités de la bâche restantes à l'avant des tréteaux et en dessous.
- Faire des fentes au cutter dans cette poche.
3. Remplissage des bacs
Une fois tout le système mis en place:
- Remplir les bacs avec des billes d'argiles
- Planter les légumes en immergeant les racines dans les billes d'argiles
Étape 2 - Filtre et Biofiltre
Une fois passée par les plantes, l'eau va repasser par deux bacs distincts: le filtre et le biofiltre.
- Le filtre a pour but de bloquer toutes les particules qui pourraient empêcher le bon fonctionnement des pompes (résidus de racines, de feuilles, érosion des billes d'argiles...). Le filtre compte trois étages de filtrations, du plus fin au plus grossier.
- Le biofiltre, constitué uniquement de billes d'argiles, est un nid à bactérie. Celles-ci vont permettre une transformation de votre intrants naturels (urine, compost..) afin de le rendre assimilable par les plantes. L'action la plus connue est la transformation de l'ammoniac en nitrite puis en nitrate, essentiel pour le développement foliaire (développement des feuilles).
Afin de pouvoir se développer correctement, les bactéries ont besoin d’oxygène, c'est pourquoi nous installons un bulleur afin de remuer régulièrement l'eau du biofiltre.
Pour notre part, nous utilisons uniquement de l'urine humaine comme intrant (Voir plus bas pour les dosages) !
- Filtre
- Prendre un des bac en plastique et percer un trou au plus bas avec la scie cloche. Utiliser un diamètre correspondant à celui de votre embout de tuyau.
- Installer l'embout de tuyau et le tuyau sur le bac
- Mettre une couche de gravier assez gros au fond (1/4 du volume du filtre)
- Mettre une couche de la même épaisseur de billes d'argile
- Mettre une couche un peu plus fine de sable au dessus
- Installer le filtre sous la poche d'eau du bac de culture, celui ci devra être surélevée par rapport au biofiltre pour que l'eau s'écoule par gravité.
2. Biofiltre
- Prendre le second bac en plastique et y mettre ----- % de billes d'argiles
- L'installer au plus prés du filtre et positionner le tuyau venant de celui-ci pour que l'eau s'écoule dans le bac.
Étape 3 - Système d'irrigation et bulleur
Après avoir été filtrée, oxygénée et rechargée en nutriments, l'eau est prête à être réinjectée dans le système. Pour cela, on utilise une pompe submersible de ---- W. Augmenter la puissance si vous désirez agrandir le système..
- Découper une longueur de tuyau en plastiques(d'un diamètre adapté à votre pompe) allant du filtre à l'extrémité des bacs de culture.
- Le connecter à la pompe d'un côté et à un embout quadruple de l'autre
- Fixer l'embout au dessus du bac du milieu
- Relier l'embout à des tuyaux allant dans chaque bac de culture si nécessaire
- Plonger la pompe dans le biofiltre
- Plonger le bulleur dans le biofiltre
Étape 4 - Systéme de commande
Afin de gagner en autonomie, il est possible d'installer un système de commande avec un arduino permettant de programmer les mises en route de la pompe et du bulleur.
En effet, pour un meilleur développement des plantes, il est mieux de favoriser un arrosage régulier mais avec des temps de pauses pour laisser un moment plus sec. Ce stress hydrique permettra un renforcement des racines.
Pour cela, nous conseillons un allumage de la pompe pendant 30 min toutes les 2h, durant la journée. Pas d'arrosage la nuit.
Le biofiltre lui a besoin d'être aéré régulièrement pour une bonne croissance et la survie des bactéries.
Nous conseillons un allumage du bulleur 1 minute toute les 5 minutes, 24h/24.
Système de commande Arduino:
Étape 5 - Choix des cultures et récolte
Toutes les cultures ne sont pas adaptées à l'hydroponie. Il est plus simple, notamment sans engrais chimiques de préférer les légumes feuilles (salade, choux, épinards, patates douces...) et les aromates (menthe, basilic, coriandre).
Une fois choisies, il suffit des les "planter" dans les billes d'argiles en veillant à ce que les racines soient bien immergées dedans.
Il faut toujours intégrer les plantes après les avoir semées ou bouturées afin qu'elles aient développer un système racinaire assez long et résistant.
Quelques conseils:
- Préférer la lumière directe si possible mais ne pas hésiter à ajouter le l'ombrage en cas de grosses chaleurs
- Bien aérer le système et contrôler la température ,
- Vérifier régulièrement que les racines soient sous les billes d'argiles.
- Vérifier régulièrement la couleur des feuilles: si celles-ci jaunissent, cela peut être du a un excès d'arrosage, à un manque de nutriments, un mauvais PH ou d'un trop fort ensoleillement.
Les plantations sont faites en fin de journée :
- Le repiquages des pousses est effectué quand elles ont au moins 5 feuilles. Il faut ensuite arroser.
- Les boutures : les branches de menthe et de patates douces par exemple sont coupées, les feuilles sont enlevées sur 2/3 de la branche. Cette partie dégagée est alors enfouie sous les billes d'argiles. Il faut ensuite arroser.
- La récolte se fait pendant la routine du matin, peu de temps après le lever du soleil. Les feuilles choisies sont celles qui sont les plus âgées, les plus abîmées ou les feuilles qui se développent en parallèle de pousses axillaires.
Étape 6 -
Draft
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Bonjour, ça fait longtemps que je lorgne sur un système hydroponique outdoor pour la production potagère mais j'ai peur d'être rapidement confronté à un problème de température de l'eau... Avez vous un retour d'expérience à ce sujet ? Par ailleurs, je recommande vivement de remplacer le système gouttières/billes d'argile pour un système dit "NFT" simple et efficace (limitera l'évaporation et les problèmes sanitaire).