Les cultures hors sol
Les cultures hors sol ou sans sol se définissent comme des cultures de végétaux effectuant leur cycle complet de production sans que leur système racinaire ait été en contact avec leur environnement naturel, le sol. En culture hors sol, les racines des végétaux sont alimentées par un milieu liquide minéral, la solution nutritive qui apporte l'eau, l'oxygène dissous, et les éléments minéraux indispensables.
Les cultures hors sol présentent certains avantages par rapport aux cultures sur sol :
- Élimination de problèmes liés au sol (pathogènes, salinité, non arable)
- Économie d'eau et d'engrais minéraux
- Simplification des techniques culturales
- Gain de précocité
- Produits de meilleure qualité commerciale
- Augmentation de rendements
Ces avantages ont conduit au développement des cultures hors sol en France pour les productions horticoles sous serres. Les premières applications agricoles (1970) ont initié un développement rapide de ce type de culture (1975-1980).
Cultures hors sol et pollution des eaux
La culture de végétaux en hors sol sous serre est un système de production intensif. La surface actuelle des cultures hors sol en Union Européenne est d'environ 8 000 hectares (1 200 ha pour le territoire national) essentiellement consacrés à la production de tomate, concombre, rose, œillet et gerbera. La plupart des systèmes utilisent des cultures hors sol sur substrat avec percolation de la solution nutritive. L'excédent de solution nutritive apportée aux plantes n'est pas recyclé et donc éliminé dans l'environnement immédiat de la serre, polluant ainsi les cours d'eau et les nappes phréatiques. Le pourcentage de la solution ainsi éliminé correspond en moyenne à près de 30% de la solution incidente, ce qui correspond par hectare et par an à 7,4 tonnes de sels minéraux contenant environ 3 900 kg de nitrates.
La réglementation
L'élimination des déchets est régie par la loi n°75-633 du 15/07/75 relative à l'élimination des déchets et à la récupération des matériaux, modifiée par la loi n°92-646 du 13/07/92 relative au rejet des déchets ultimes, applicable au 1er juillet 2002.
En 1998 a débuté le plan d'intégration du système des serres et abris qui, au terme de 5 ans, réglementera les rejets de ces outils de production, voire pourra les interdire dans le cadre de la Police des Eaux.
Certains pays, comme la Hollande, ont déjà pris des mesures législatives contraignant les agriculteurs à éviter tout rejet dans l'environnement au début du XXIème siècle.
Limiter les pollutions
La limitation de cette pollution passe par la diminution des volumes de solution rejetés et/ou la réutilisation de ces rejets. Pour limiter les volumes de solution nutritive drainée (non prélevée par les plantes), il faut limiter les volumes de solution nutritive incidente. Or cette dernière est précisément apportée en excès, et ce pour trois raisons.
- Malgré les efforts de sélection, les plantes d'une même variété n'ont pas exactement les mêmes besoins nutritionnels. Il faut donc compenser cette hétérogénéité en se basant sur les plantes ayant les besoins les plus importants. Ceci se traduit par un apport excessif aux plantes mois exigeantes.
- L'excès de solution nutritive permet de limiter les effets de certaines espèces chimiques, comme le chlorure de sodium (NaCl), dont l'accumulation est indésirable.
- Enfin, l'excès de solution nutritive incidente constitue une sécurité pour le producteur. Les cultures hors sol demandant de lourds investissements et fonctionnant avec des marges de plus en plus étroites, la nutrition des plantes ne doit en aucun cas devenir un facteur limitant du rendement.
Donc une conduite en hors sol, même en conditions optimales, conduit à l'utilisation d'un excès de solution nutritive et à son rejet. Le recyclage des effluents apparaît donc comme le seul moyen de ne pas déverser de solution nutritive à l'extérieur de la serre.
Le recyclage des solutions nutritives
Le recyclage des solutions nutritives en culture hors sol est basé sur la récupération et la réutilisation de l'excédent de solution nutritive qui n'est pas absorbé par la culture. Cet excédent, le drainage, sert alors de matière première pour la fabrication de la nouvelle solution nutritive. Cependant, la composition minérale de la solution drainée n'est pas constante car elle dépend de la vitesse relative d'absorption de chaque ion par les racines. Ainsi, pour apporter aux plantes une solution nutritive optimale, de composition stable, il est nécessaire de tenir compte de l'évolution de la composition minérale du drainage. Le calcul du rééquilibrage de la solution nutritive doit donc nécessairement passer par l'analyse régulière de la solution drainée.
Le programme PROGRES
(PRocess d'Optimisation de la Gestion et du Recyclage des Effluents des Serres).
Le procédé comprend trois étapes :
- analyse de la composition de la solution drainée (bandelettes)
- rééquilibrage hydrominéral de la solution nutritive (logiciel VEGENUT®)
- fabrication de la nouvelle solution nutritive
Analyse
L'analyse est basée sur l'utilisation dans la serre de bandelettes colorimétriques dont la lecture est améliorée par un photomètre portable. Ce système permet d'obtenir la composition minérale d'une solution nutritive (macro-éléments) en moins d'une heure, sur place, et pour un faible coût. La fréquence optimale pour les analyses est de 1 fois par semaine.
Rééquilibrage
Le rééquilibrage de la solution nutritive est réalisé par le logiciel de formulation assistée par ordinateur VEGENUT®. Ce logiciel rééquilibre en quelques secondes la solution à partir des données analytiques "bandelette". Le rééquilibrage est calculé en fonction des équilibres ioniques et non plus seulement à partir de l'éléctro-conductivité (Ec) et du pH.
Fabrication
La solution nutritive peut ensuite être fabriquée soit à partir de sels simples, soit à partir de formulations commerciales. Le procédé peut être couplé avec un système de désinfection.
Le système PROGRES est
- Simple : basé sur l'utilisation de bandelettes et du logiciel VEGENUT®, il ne nécessite pas de compétences particulières, ni de lourdes installations de recyclage. Il a été conçu pour des surfaces allant jusqu'à 50 000 m2.
- Peu coûteux : son coût de mise en place et de fonctionnement est peu élevé. Il permet d'économiser environ 30% d'eau et 50% des engrais ou des sels minéraux.
- Efficace : testé depuis plus d'un an dans des centres d'expérimentation professionnels, sur des cultures de tomate et de géranium, il a donné entière satisfaction : recyclage intégral des effluents (100%), pas de différence de rendement (qualitatif et quantitatif) par rapport à une culture classique non recyclée.
- Rapide : l'enchaînement des trois étapes, dans la serre, permet donc d'effectuer le rééquilibrage de la solution nutritive recyclée en une heure.
Un procédé de recyclage reconnu par la profession
Le procédé de recyclage de solutions nutritives PROGRES a été primé dans différents concours et salons professionnels :
| 1er Prix : | Concours Nouveautés 2000 Hormatec et Paysages. |
| 2ème Prix : | 19ème Concours Régional d'Innovation ADERMIP 1999. |
| 2ème Prix : | Trophée ADALIA - Club Protection Raisonnée 2002. |
| 2ème Citation : | Concours de l'Innovation et de l'Ingéniosité SIFEL 2000. |
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