Hydroponie

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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 !

License : Attribution (CC BY)

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. Elles captent directement les nutriments nécessaires à leur croissance dans l'eau enrichie par une solution nutritive. Contrairement à l'hydroponie classique, la bioponie (hydroponie+biologique) permet de cultiver des fruits et légumes de façon biologique sans avoir recours à des engrais chimiques de synthèse. Ceux-ci sont remplacés par des fertilisants organiques comme les purins, thés de lombric, urine et thé de compost oxygéné.

En bioponie, la solution nutritive n’est pas stérile et des bactéries, micro-organismes et champignons peuvent s’y développer. Ces micro-organismes actifs vont permettre de transformer certaines substances telles que l'ammoniac en nitrate, un des nutriment essentiel à la croissance des plantes. Dans notre cas nous utilisons une solution organique en mélangeant de l'eau à de l'urine humaine (1% d'urine par rapport au volume d'eau).

L'hydroponie présente de nombreux avantages dans certains contextes:

  • Dans les régions arides où les terres fertiles et 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. Elle permet également d'éviter les stress hydriques.
  • Dans les villes et zones urbaines où peu d'espaces sont disponibles à la culture en terre. Elle convient particulièrement à la culture dans des espaces restreints (toits d'immeubles, appartements, usine désaffectée...). Pouvant être développée de manière verticale, l'hydroponie permet également d'obtenir une production au mètre carré bien supérieure à l'agriculture en terre. Elle peut également permettre un retour à la culture chez les citadins, souvent déconnectés de la nature.
  • En cas de pollution des sols.
  • Permet de mieux contrôler les insectes invasifs.

Mais l'hydroponie peut aussi présenter des inconvénients :

  • Peut s'avérer coûteuse et peu écologique si elle est mise en place sous serre avec éclairage artificiel et chauffage.
  • Dans un système d'hydroponie non biologique, la solution nutritive 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 présentons une méthode permettant d'éviter les intrants chimiques.
  • 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.

Materials

1. Gouttières de cultures

  • Tasseaux (10cm de largeur minimum)
  • Bâche plastique
  • Agrafes
  • Billes d'argiles
Préférer les petites billes d'argiles, celles-ci sont plus lourdes et permettront un meilleur maintien des racines
  • Équerres
  • Vis à bois
  • Jeunes pousses et boutures

2. Système d'irrigation

  • Pompe immergée (pompe d'aquarium)
  • Tuyau plastique fin (Sortie pompe)
  • Embout avec 4 sorties tuyau (Pour tuyau fin)
  • Tuyau plastique large (Lien entre le filtre et le bio-filtre)
  • Embouts de tuyau larges (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

Tools

  • Perceuse/visseuse ou tournevis
  • Scie
  • Agrafeuse
  • Scie cloche
  • Cutter ou ciseaux

Step 1 - Fabrication des gouttières de culture

L'objectif est de former des gouttières en fixant des tasseaux à intervalles réguliers que l'on recouvre de bâches. Il est également possible d'utiliser des tubes PVC coupés en deux.

  1. Fabrication du support

Ce modèle permet de former 3 bacs de cultures mais il est bien-sûr possible de le dupliquer 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 tasseau puis l'étendre pour recouvrir les 3 suivants (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 découper la.

2. Récupération de l'eau

Le système d'eau fonctionne en circuit fermé. L'eau est pompée dans le biofiltre qui sert de réservoir, sort à une extrémité de la gouttière puis est recollectée à l'autre extrémité avant de passer par un filtre et de retourner au réservoir initial.

Afin de récupérer l'eau, on perce très finement la bâche (pour éviter que les billes d'argiles ne s'échappent) à l'extrémité opposée de l'arrivée d'eau. En dessous de cette extrémité, on agrafe une autre bâche en forme d’entonnoir qui collectera et canalisera l'eau avant qu'elle se déverse dans le filtre. (Voir schéma)

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


Step 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 grossières qui pourraient boucher les 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 d'eau et de billes d'argiles, sert de milieu de culture aux bactéries. Celles-ci vont permettre la transformation des intrants naturels (urine, jus de 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).

Pour leurs bon développement, les bactéries ont besoin:

  • d'humidité, apportée par l'eau
  • d'ombre
  • d’oxygène, installer un bulleur afin de remuer régulièrement l'eau du biofiltre.
  • de nourriture, les intrants naturels

Pour notre part, nous utilisons uniquement de l'urine humaine comme intrant (Voir plus bas pour les dosages) !

Si vous utilisez des intrants chimiques (pas si bien...) vous n'aurez pas besoin de biofiltre.
  1. Filtre
  • En bas du premier bac, percer un trou avec la scie cloche du diamètre de votre tuyau de sortie vers le deuxième bac.
  • Installer l'embout et le tuyau sur le bac
  • Étaler une couche de gravier assez gros au fond (1/4 du volume du filtre)
  • Ajouter une couche de billes d'argile de la même épaisseur
  • Ajouter une couche de sable un peu plus fine au dessus
  • Installer le filtre sous la poche d'eau en sortie de la gouttière, et surélevée par rapport au biofiltre pour permettre à l'eau de s'écouler 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.
Dans notre système, les billes d'argiles du biofiltre sont remplacées par des billes de plastiques qui sont aussi de bons nids à bactéries (Mais non naturels..).



Step 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

Step 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:

Step 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.  

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