La gestion de l'irrigation constitue la pierre angulaire de la culture hors-sol, qu'il s'agisse d'hydroponie classique, de bioponie ou d'aquaponie. La maîtrise des cycles d'arrosage détermine non seulement la santé du système racinaire, mais aussi l'efficacité de la conversion des nutriments et le rendement final. Contrairement à la culture en terre, où le sol agit comme un tampon, les systèmes hydroponiques exigent une précision accrue dans l'alternance entre phases d'hydratation et phases d'oxygénation.
Les principes fondamentaux de l'irrigation hors-sol
Un système de culture se caractérise par une technique d’irrigation et un support de culture (avec ou sans substrat). Ils se distinguent les uns des autres par des spécificités qui les rendent plus ou moins adaptés aux variétés de végétaux cultivés, aux pratiques culturales et aux conditions environnementales du milieu. L’objectif principal est de garantir un apport constant en oxygène et en nutriments.
Dans les systèmes sans substrat, comme la technique des films nutritifs (NFT), la solution nutritive circule dans le fond de gouttières perforées, inclinées pour garantir un écoulement de l’eau en gravitaire, sur une pente de 1% à 3% entre l’arrivée et l’évacuation. Cette technique permet aux racines d’absorber les nutriments et l’eau de manière efficace tout en maintenant un bon apport en oxygène, essentiel au bon développement des plantes grâce à des racines simultanément immergées et émergées.
Dynamique des cycles NFT et systèmes fermés
Les NFT peuvent être alimentés en flux continu ou fractionné pour faire quelques économies énergétiques. L’avantage en aquaponie de coupler des systèmes NFT est d’avoir un débit minimal filtré en continu par les plantes qui y sont cultivées. Toutefois, un développement trop important des racines peut encombrer les gouttières et limiter le bon écoulement de la solution nutritive qui va venir submerger les racines et limiter l’oxygénation.
L’utilisation de cette technique pour la culture de plantes aux cycles de croissance longs est donc à proscrire. Une coupure électrique de quelques heures peut provoquer un assèchement racinaire et une perte totale de la production. Il est crucial de limiter la longueur de chaque gouttière à 15 m max en milieu tempéré et 8 m max en milieu tropical pour assurer une répartition homogène des nutriments et de l’oxygène.
La culture en eau profonde (DWC) et ses variantes
La culture en eau profonde (DWC) se compose d’un réservoir dans lequel circule une solution nutritive et de diffuseurs d’air. À l’instar du NFT, cette technique permet aux racines des plantes, directement en contact avec la solution nutritive, d’absorber facilement l’oxygène et les nutriments. Le grand volume d’eau présent dans les systèmes DWC apporte une inertie thermique mais aussi nutritionnelle.
Cependant, la culture en eau profonde nécessite une aération permanente ou une circulation intense de la solution nutritive. En cas de panne prolongée, une nécrose des racines peut être rapidement observée. L’entretien de ces systèmes est complexe car ils agissent comme de grands décanteurs qui accumulent toutes les particules et détritus.
La méthode hydroponique DWC
Une alternative est le DRFT (Deep Raft Technique), qui utilise une petite lame d’eau (5 cm maximum). Cela permet d’avoir un développement de racines important en utilisant un volume d’eau bien plus faible qui peut être mis en mouvement plus facilement voire être renouvelé en fractionné, ce que l'on appelle l'aération passive.
L'importance du substrat dans la régulation hydrique
« Culture hors-sol » ne veut pas nécessairement dire sans substrat. Les plus populaires, comme les billes d’argile expansé, la fibre de coco, la laine de roche ou encore la perlite, ont chacun des avantages et inconvénients propres à leur capacité de rétention de l’eau et des nutriments.
La fibre de coco, au pouvoir de rétention de l’eau important, sera particulièrement adaptée aux irrigations en goutte à goutte, alors que les billes d’argile, plus drainantes, seront à privilégier pour les cultures immergées avec des systèmes de type « tables à marées ». Ce système fonctionne par un remplissage automatique et une vidange contrôlée : à intervalle régulier, la pompe envoie de l’eau vers la table. L’eau inonde progressivement le substrat de culture, immergeant les racines des plantes. Une fois le niveau d’eau atteint, l’eau est drainée, ce qui permet de laisser l’oxygène atteindre les racines.
Optimisation par l'alternance des cycles
Pour un meilleur développement des plantes, il est conseillé de procéder à un arrosage régulier alterné avec des temps de pauses sèches. Dans un système hydroponique de type table à marée, le cycle de remplissage et de vidange permet d’alterner entre l’irrigation et l’oxygénation. L’air qui entre dans le substrat lorsqu’il est vidé favorise la croissance saine des racines.
Pour les systèmes utilisant des billes d'argile, il est recommandé d'allumer la pompe pendant 30 minutes toutes les 2 heures durant la journée. Le maintien d'inondations quotidiennes régulières est la clé d'une croissance massive. La quantité de liquide que vos plantes utiliseront est en relation directe avec le taux de croissance et l'idée est de maximiser leur consommation pour maximiser leur croissance.
Spécificités de la culture en coco et aéroponie
La coco commerciale présente une granulométrie bien adaptée pour une bonne rétention d’eau et une évaporation de l’humidité équilibrée. Cette capacité à retenir l’humidité sans excès permettra au substrat d’être presque toujours oxygéné. Pendant la première étape de vie des plantes, on réalise un arrosage manuel avec une petite quantité de solution nutritive, pour alterner les phases de sécheresse et d’humidité du substrat, ce qui favorise le développement des racines.
L'aéroponie, quant à elle, représente l'évolution des systèmes hydroponiques où les racines sont suspendues dans l'air. Comme l'eau est distribuée sous forme de micro-particules qui adhèrent aux racines, celle-ci est rapidement assimilée. L'oxygénation, la température et le renouvellement des nutriments dans la solution sont primordiaux dans ces systèmes et doivent être contrôlés en permanence.
Pilotage fin et maintenance des réseaux
Le pilotage des irrigations doit être précis pour éviter toute sur- ou sous-irrigation qui peut rapidement détériorer la culture. Il doit être ajusté en fonction du climat du jour, de l’humidité du substrat, du taux de drainage et du stade des cultures. Les piquets reliés aux capillaires doivent être équipés de systèmes anti-colmatage. Il est nécessaire de filtrer l’eau à 130 µm pour les systèmes goutte-à-goutte et d'assurer une forte prophylaxie des réseaux.
Dans le cadre de la culture hors-sol, le réservoir de solution doit idéalement être changé tous les 5 à 7 jours. L'eau contenant déjà des éléments nutritifs, seul un stimulateur de racines et un stimulateur de croissance pourront être rajoutés au pH ajusté entre 5,6 et 6. L'observation constante de la couleur des feuilles et du comportement des racines demeure l'outil de diagnostic le plus fiable pour affiner ces cycles d'arrosage.