Fondements théoriques de l’hydroponique

Fondements théoriques de l’hydroponique

Historique de la culture hydroponique

La culture hydroponique est considérée actuellement comme une pratique moderne, mais la culture des plantes dans des conteneurs par-dessus du sol a été tentée à différentes époques à travers l’histoire. Les peintures murales trouvées dans le temple de Deir el Bahari semblent être le premier cas documenté de plantes cultivées en conteneur (Naville, 1913). Les arbres matures étaient transférés de leur pays d’origine vers le palais du roi et ensuite cultivés en culture hors-sol lorsque les sols locaux n’étaient pas adaptés pour la plante. Beaucoup d’anciennes civilisations ont utilisé la culture hors-sol pour leurs productions agricoles. Dans les dessins hiéroglyphiques égyptiens remontant à plusieurs centaines d’années avant J-C montre la culture des plantes dans l’eau. Les jardins Aztèques flottants utilisés pour certaines cultures. Le jardin suspendu de Babylone est aussi un bon exemple de la culture hors-sol. La publication la plus ancienne sur la culture hors-sol était le livre Sylva Sylvarum publié en 1627 par Francis Bacon ; et après cela, la culture de l’eau est devenue une technique de recherche populaire. En 1699, John Woodward a publié ses expériences de la culture de l’eau avec la menthe verte. En 1859-1860, les découvertes des botanistes allemands Julius von Sachs et Wilhelm Knop ont abouti à un développement de la technique de la culture hors-sol. Cette technique de culture est devenue rapidement un standard de la recherche et de l’enseignement qui est encore largement utilisé et considéré actuellement comme un type de la culture hydroponique. En 1929, William Frederick Gerick Berkeley a fait publiquement la promotion de cette culture comme solution utilisée pour la production agricole. Gerick a fait pousser des tomates à vingt-cinq pieds de haut dans des solutions nutritives minérales plutôt que le sol. Il a aussi inventé le terme de la culture hydroponique en 1937 pour la culture des plantes dans l’eau (du grec hydro, «eau», et ponos, «travail»).

Un des premiers succès de la culture hydroponique a eu lieu à Wake Island où la culture hydroponique était utilisée pour cultiver des légumes pour les passagers. Dans les années 1960, Allen Cooper en Angleterre a développé la technique du film des éléments nutritifs. Le terrain du Pavillon à Epcot Center de Walt Disney World a ouvert en 1982 et figure en bonne place parmi les différents types des techniques hydroponiques. Durant les années 1960 et 70, les fermes commerciales de la culture hydroponique ont été développées à Abu Dhabi, en Arizona, Belgique, Californie, Danemark, Allemagne, Hollande, Iran, Italie, Japon, la Fédération de Russie et d’autres pays. Au cours des années 1980, de nombreuses fermes hydroponiques automatisées et informatisées ont été établies dans le monde entier. Au cours des dernières décennies, la NASA a effectué des recherches approfondies en hydroponie pour leur système contrôlé de soutien à la vie écologique ou CELSS. (Jorge C., 2013)

Aéroponie

Dans une application inhabituelle de la culture hydroponique de système fermé, les plantes sont cultivées dans des trous des panneaux de polystyrène expansé ou d’un autre matériau. Les racines des plantes sont mises en suspension dans l’air sous le panneau et enfermées dans une boîte de pulvérisation. La boîte est scellée afin que les racines soient dans l’obscurité (pour inhiber la croissance des algues) et de la saturation d’humidité. Un système de brumisation pulvérise la solution nutritive sur les racines périodiquement. Le système est normalement activé pour seulement quelques secondes toutes les 2-3 minutes. Cela est suffisant pour maintenir les racines humides et la solution nutritive aéré. Ces systèmes ont été développés par Jensen en Arizona pour la laitue, les épinards, même les tomates, bien que ces derniers ont été jugés de n’être pas économiquement viables (Jensen et Collins, 1985). L’aéroponie a été utilisée avec succès dans la production de plusieurs cultures horticoles et ornementales (Biddinger et al, 1998). Le système aéroponique a été appliqué avec succès en Corée pour la production des tubercules de pommes de terre Kang et al. (1996); Kim et al., (1999) ; Ritter et al., (2001) ont démontré que le rendement de la production des mini-tubercules s’est sensiblement amélioré en utilisant l’aéroponie dans des conditions tempérées.

Solution nutritive

On distingue deux principales catégories de nutriments : Les sels minéraux : Azote (N), Phosphore (P), Potassium (K), Calcium (Ca), Chlore (Cl), Magnésium (Mg), Sodium (Na), Soufre(S), etc. Les Oligo-éléments : Fer (Fe), Cuivre (Cu), Brome (Br), Cobalt (Co), Zinc (Zn), Aluminium (Al), Silicium (Si), Manganèse (Mn), Molybdène (Mo), Iode, Sélénium, Vanadium, etc. Parmi les facteurs qui influence les systèmes hydroponiques, la solution nutritive qui est considérée comme l’un des plus importants facteurs déterminants du rendement et de la qualité des cultures. Une solution nutritive pour les systèmes hydroponiques est une solution aqueuse contenant principalement des ions inorganiques de sels solubles des éléments essentiels pour les plantes supérieures. Finalement, certains composés organiques tels que les chélates de fer peuvent être présents (Steiner, 1968). Un élément essentiel a un rôle clairement physiologique et son absence empêche le cycle de vie de la plante complètement (Taiz et Zeiger, 1998).

Actuellement 17 éléments sont considérés comme essentiels pour la plupart des plantes, ce sont le carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, potassium, calcium, magnésium, soufre, fer, cuivre, zinc, manganèse, molybdène, bore, chlore et nickel (Salisbury et Ross, 1994). À l’exception du carbone (C) et l’oxygène (O) qui sont fournis dans l’atmosphère. Les éléments essentiels sont obtenus à partir du milieu de croissance. Autres éléments comme le sodium, Silicon, vanadium, sélénium, cobalt, aluminium et iode parmi d’autres, sont considérés comme utiles parce que certains d’entre eux peuvent stimuler la croissance, ou compenser les effets toxiques d’autres éléments ou même remplacer les éléments nutritifs essentiels dans un rôle moins spécifique (Trejo-Téllez et coll., 2007). Les solutions nutritives les plus élémentaires sont envisagées avec une composition comportant l’azote, le phosphore, le potassium, le calcium, le magnésium et le soufre qui sont complétées par des micronutriments. La composition nutritionnelle détermine la conductivité électrique et la pression osmotique de la solution. En outre, il y a d’autres paramètres qui définissent une solution nutritive comme indiqué ci-dessous en détail.

Conductivité électrique (CE)

La conductivité électrique indique la concentration de la solution nutritive, telle que mesurée par un CE mètre. L’unité de mesure de la CE est le dS/m. Une limitation de la CE n’indique que la concentration totale de la solution et non celle de chaque élément des composants nutritifs. La CE idéale est spécifique à chaque culture et dépend des conditions environnementales (Sonneveld et Voogt, 2009). Toutefois, les valeurs de la CE pour les systèmes hydroponiques sont de 1,5 à 2,5 ds m-1. Une CE supérieure empêche l’absorption des nutriments en augmentant la pression osmotique, alors qu’une CE inférieure peut gravement affecter la santé des plantes et le rendement (Samarakoon et al., 2006). La diminution dans l’absorption d’eau est fortement corolaire à la CE (Dalton et al., 1997). Lorsque les plantes absorbent les nutriments et l’eau de la solution, la concentration totale de sel, à savoir, la CE de la solution change. Si la CE est supérieure à la gamme recommandée, l’eau fraîche doit être ajoutée pour la diluer. Si elle est inférieure, il faut ajouter des éléments nutritifs pour augmenter sa concentration. (Nelson, 2003).

Température

La température de la solution nutritive présente une relation directe avec la quantité d’oxygène consommée par les plantes, et une relation inverse de l’oxygène dissous en elle. La température affecte également la solubilité des engrais et de la capacité de l’absorption des racines. Il est évidemment important de contrôler cette variable en particulier dans un climat extrême. Chaque espèce végétale a une température minimale et maximale pour la croissance, ce qui nécessite l’installation des systèmes de chauffage ou de refroidissement pour équilibrer la température de la solution nutritive. Les rendements diminuent lorsque la température de la solution nutritive augmente pendant les périodes chaudes (Jensen, 1999). Au cours de la circulation d’eau la chaleur peut s’échanger entre la solution nutritive et l’eau stockée dans la conduite d’eau souterraine. En outre, cette circulation peut chauffer la solution nutritive qui devenue trop froide dans les nuits froides de l’hiver (Hidaka et al., 2008).

Table des matières

Introduction générale
Chapitre I: Fondements théoriques de l’hydroponique
I.Introduction
II.Historique de la culture hydroponique
III. La relation de la plante avec son milieu
La différence entre la terre et l’hydroponie
Différents systèmes de la culture hydroponique
Système hydroponique actifs et passifs
a) Un système hydroponique passif
b) Un système hydroponique actif
les systèmes hydroponiques avec et sans substrat
a) Systèmes sans substrat (liquide de culture)
Aquiculture
Technique du film nutritif (N.F.T.)
Aéroponie
Ultraponie
b) Systèmes avec substrat
Système de table à marées (Flux-reflux)
Système de goutte à goutte
Système à flux continu
Exigences de la culture hydroponique
VII. Les avantages de l’hydroponie
VIII. Inconvénients de lydroponie
Les Etapes Principales De l’agriculture Hors Sol Des Cultures Maraicheres
Choix d’un terrain ou d’un espace. 29 2. La préparation du terrain. 29 3. Le semis et la pépinière.
Le repiquage et la plantation. 30 5. La conduite de la culture (entretien de la plantation). 31 6. La récolte.
Entretien et propreté
Soins essentiels
Température
L’humidité
L’extraction de l’air
La ventilation
La Chaleur
La Lumière
Pollinisation
XII. Identifier et corriger les problèmes
XII. Les 6 erreurs à ne pas commettre dans l’hydroponie
XIII. Est ce que c’est Bio ?
XIV. Conclusion
Chapitre IΙ : Présentation botanique de l’orge et ses principales caractéristiques
Taxonomie de l’orge
Les principales caractéristiques de l’orge
Morphologie et structure du grain
Conditions de la germination
a) Conditions de germination externes ou liées au milieu
b) Conditions de germination internes
Chapitre ΙΙΙ: Fondements théoriques de l’hydroponique et techniques de production du fourrage en vert
La technique de l’orge hydroponique
Principe
La mise en place du système
Le fonctionnement du système hydroponique
a) Paramètres du système
b) Les étapes nécessaires pour stimuler la germination
Avantages d’utilisation de la technique d’hydroponie
III. Intervention dans l’alimentation des animaux
IV.La valeur nutritive
V.La Qualité nutritive
VI.Pourquoi le fourrage vert est indispensable pour une bonne production ?
VII. Profil mycologique
CHAPITRE IV : Analyse empirique (Etude quantitative et qualitative du fourrage vert hydroponique)
Matériel et méthodes
Matériel
a) Présentation des unités de production
b) Techniques et procédures de transformation
Protocole expérimental
Analyses chimiques et méthodes de calcul
a) Conditionnement des échantillons à analyser
b) Détermination de la teneur en matière sèche
c) Broyage des échantillons
d) Détermination des teneurs en cendres totales et en matière organique
e) Détermination de la teneur en matières azotées
f) Dosage de la cellulose brute par la méthode de Weende
g) Dosage des matières grasses
h) La méthode de calcul des valeurs protéiques et énergétiques
i) La méthode de spectrométrie dans le proche infrarouge (SPIR)
Résultats et discussion
Rendement quantitatif
a) Evolution du taux de matière sèche
b) Evolution du poids de l’orge germée
Rendement qualitatif
a) Valeur nutritive
b) Valeurs protéiques et énergétiques
Conclusion Générale
Références bibliographiques

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