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En plus de surveiller les paramètres physico-chimiques généraux qui sont importants pour le maintien de la qualité de l'eau dans les systèmes aquaponiques, et les paramètres biologiques qui indiquent les performances du système et révèlent des problèmes potentiels de qualité de l'eau, il est également nécessaire d'effectuer des contrôles réguliers sur le performance de la technologie (filtres, eau, pompes à air, etc.).

Technologie

Enlèvement des solides

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : L'une des principales considérations en aquaponie est le temps de rétention et l'élimination des grandes particules. Ces particules comprennent les aliments non consommés, les déchets de poisson, ainsi que d'autres sources de matériel biologique, comme les particules végétales. Ils peuvent avoir un impact négatif sur les paramètres chimiques tels que le pH et l'OD. La filtration mécanique (écrans physiques et barrières) constituera la première étape importante de la surveillance pour permettre l'élimination efficace des particules. L'inspection visuelle des écrans et des filtres est souvent la meilleure méthode pour vérifier la présence de grosses particules. Il est important que les particules soient éliminées rapidement afin d'éviter qu'elles ne se décomposent en morceaux plus petits, ce qui augmenterait le temps nécessaire à leur élimination et entraînerait une augmentation de la demande en oxygène due à une augmentation de la charge nutritive (Thorarinsdottir et al. 2015). Les écrans doivent être nettoyés fréquemment pour s'assurer que les débris sont enlevés.

SURVEILLANCE : Pour les particules plus petites, une mesure utile est la clarté de l'eau, autrement appelée turbidité, bien qu'il puisse s'agir d'une mesure subjective, selon la méthode utilisée. La méthode est une représentation de la façon dont la lumière est transférée à travers l'eau. La principale cause de turbidité est souvent les solides en suspension, déterminés en tant que solides totaux en suspension (TSS). Ceux-ci peuvent être mesurés avec précision en poids sec. Tout d'abord, environ 1 L d'eau est prélevé dans le système. Le volume de l'échantillon peut être réduit pour l'eau chargée de TSS, ou augmenté si l'eau est claire. L'échantillon d'eau est ensuite filtré à travers un papier filtrant prépesé d'une taille de pores spécifiée. Les solides restent sur le papier filtre, qui peut être pesé lorsqu'il est complètement sec (c'est-à-dire lorsque le papier cesse de perdre du poids après le séchage continu). L'augmentation du poids du papier filtre permet de mesurer la quantité de particules présentes, qui peut être exprimée en mg/L ou kg/m3 (Rice et al. 2012) (tableau 2).

Tableau 2 : Procédure de mesure des solides en suspension

Non. ProcédureRemarques1Peser le papier filtre à 0,1 mgprèsInscrire la masse en masse 12Installer l'appareil de filtration, insérer un filtre et appliquer avacuum avec une pompe à vide pour faire passer l'eau à travers le filtre3Mouiller le papier filtre avec un petit volume d'eau désionisée (DI)4Agiter vigoureusement l'échantillon, puis mesurer le volume d'échantillon prédéterminé à l'aide d'un cylindre gradué. Enregistrer le volume filtré5Rincer le cylindre gradué et le filtre avec trois volumes de 20 mL d'eau DI, permettant un drainage complet entre les lavages6Continuer l'aspiration avec la pompe à vide pendant trois minutes après filtration 7Transférer délicatement le filtre dans un plat de pesage en aluminium et placer le filtre sur une plaque à biscuits ou un dispositif similaire8Placer les filtres dans un four réglé à 104 ± 1 °C, et sécher pour un aminimum d'une heure 9Retirer les filtres du four et les transférer dans un dessiccateur afin de les refroidir à température ambiante. Peser un filtre d'échantillon à 0,1 mg prèsInscrire la masse en masse 2 et appliquer l'équation suivante : TSS (mg/L) = (Masse 1 — Masse 2)/Volume de l'échantillon

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : S'il est constaté que de gros débris s'accumulent sur les filtres à des vitesses qui dépassent la capacité des filtres à les enlever, un programme de nettoyage plus important devrait être mis en œuvre. Si la turbidité commence à augmenter, cela peut être le signe d'un problème dans le système de filtration. Il convient donc de vérifier régulièrement les filtres pour s'assurer qu'il n'y a pas de blocage ou, si possible, de réduire la taille des écrans afin de capturer les particules plus petites.

Biofiltration

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Des contrôles quotidiens doivent être effectués sur le fonctionnement mécanique de l'unité de biofiltre afin de s'assurer que le système d'aération fonctionne correctement et que les bulles d'air sont visibles, ce qui permettra de s'assurer qu'il y a une alimentation en air adéquate pour les colonies bactériennes. La lumière doit être exclue du biofiltre, car cela peut favoriser la croissance des algues ; il faut donc veiller à ce que les surfaces d'eau libre, c'est-à-dire au-dessus des bassins à poissons et de l'unité de production, soient recouvertes de couvercles résistants à la lumière. Les boues peuvent également s'accumuler sur les milieux biofiltrants, de sorte que des vérifications hebdomadaires doivent être effectuées pour s'assurer que l'accumulation est à des niveaux acceptables, faute de quoi l'efficacité du système pourrait être compromise.

SURVEILLANCE : La meilleure façon de surveiller le fonctionnement du biofiltre consiste à analyser les niveaux d'ammoniac, de nitrite et de nitrate dans l'eau, à l'aide de tests électroniques spécialisés ou photométriques pour s'assurer que la qualité de l'eau est maintenue dans des fourchettes optimales pour l'espèce cible, et à respecter les normes nationales et européennes. législation. Ces concentrations d'ammonium, de nitrite et de nitrate sont généralement mesurées à l'aide de capteurs électroniques spécialisés, car des quantités spécifiques créent des signatures dans la conductivité de l'eau. La lecture numérique peut alors être comparée aux montants souhaités. Une autre façon de mesurer les niveaux de ces nutriments consiste à effectuer des tests photométriques.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : Il y a plusieurs étapes qui doivent être prises si des niveaux élevés d'ammoniac ou de nitrite sont détectés. Tout d'abord, il faut vérifier si le biofiltre possède un apport d'oxygène adéquat et est exempt de boues. Le pH doit être surveillé de près, car l'azote est converti en ammoniac toxique (NH3) à des niveaux de pH plus élevés et est particulièrement nocif pour les poissons. Si le pH est maintenu neutre ou acide, l'azote se présente sous la forme d'ammonium non toxique ( NH+) (voir le tableau 3 du chapitre 5). Le poisson devrait ensuite être affamé pendant quelques jours afin d'éviter une augmentation de l'ammonium sous forme de déchets de poisson ajoutés au système. Cela réduira la disponibilité d'ammonium, limitera la croissance de Nitrosomonas et permettra aux colonies Nitrobacter de convertir les nitrites en excès en nitrates. L'ammoniac et le nitrite peuvent également compromettre l'absorption d'oxygène chez les poissons, de sorte que les concentrations d'OD dans les bassins à poissons doivent être maintenues optimales (Thorarinsdottir et al. 2015).

Formation de biofilms

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Il ne faut pas sous-estimer la formation de biofilms, qui peuvent obstruer les composants du système tels que les tuyaux ou les prises de courant, ou faire en sorte que les capteurs automatiques prennent des lectures défectueuses. Par conséquent, les biofilms doivent être vérifiés et retirés régulièrement (un nettoyage hebdomadaire est recommandé).

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : Si, par exemple, un seul capteur du système affiche une valeur trop faible/trop élevée dans le cas d'une alarme d'oxygène, il est possible qu'un biofilm se soit formé sur le capteur correspondant, ce qui conduit à des mesures incorrectes. On a observé qu'à mesure que le biofilm augmente, les valeurs de EC et d'oxygène diminuent continuellement. En cas d'alarme, des mesures doivent être prises immédiatement. Il ne faut pas supposer que la mesure est due à la formation de biofilms sur le capteur.

Pompes à eau et à air

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Les dispositifs mécaniques qui fournissent l'OD et le débit doivent être vérifiés fréquemment (tableau 3) pour s'assurer du bon fonctionnement. Les pompes à eau créent un flux dans les systèmes aquaponiques qui transportent les nutriments et l'oxygène autour d'elle. Ils déplacent également les déchets vers les filtres afin qu'ils puissent être enlevés. Le mauvais fonctionnement des appareils entraînera une diminution de la production. Sans aération suffisante, le poisson et plus tard aussi les plantes mourront. Le contrôle des pompes à air peut souvent être effectué visuellement, en s'assurant qu'il y a un flux constant de bulles provenant des aérateurs. Une réduction de l'OD peut aussi être révélatrice d'un problème. Si des problèmes surviennent, un ingénieur dûment formé devrait être recherché pour remédier au problème.

Tableau 3 : Tâches liées à un système aquaponique

Quotidien :Observer les débits d'eau à différents points du système de l'aquaculture et de l'unité hydroponique (l'eau doit circuler constamment)Vérifier l'intervalle de la pompe à eau ; intervalle plus court = meilleur débit d'eauVeiller à ce que la pompe à eau est synchronisée avec les vannes par lesquelles l'eau pénètre dans les bassins à poissons et l'unité hydroponiqueVérifier qu'aucun débordement n'est obstrué (par exemple par la boue de poisson, la nourriture non consommée ou le matériel végétal, ou par des pièces du système) En saison :vérifier le fonctionnement de la pompe à eau et du système d'aérationNettoyer la ou les pompes, le système d'aération, les tuyaux et l'unité hydroponique si nécessaireVérifier l'état des tuyaux et des vannesVérifier et nettoyer régulièrement le préfiltre d'eau pompesRemplacement périodique des membranes et des pièces d'usure dans les pompes à air avec des membranes

Écrans

Les écrans créent une barrière physique entre les pompes, les filtres et, dans certains cas, l'environnement extérieur. Les poissons qui s'échappent des systèmes aquaponiques peuvent endommager l'équipement, les filtres et, dans des cas extrêmes, peuvent entraîner l'entrée d'espèces non indigènes dans un écosystème naturel. Il est important d'identifier les emplacements appropriés pour les écrans. Celles-ci comprendront les pompes, les flux d'entrée pour les filtres et les tuyaux où l'eau entre et sort du système.

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Les écrans doivent être vérifiés quotidiennement pour déceler les signes d'usure, et les écrans endommagés ou usés doivent être remplacés par des remplacements appropriés.

Découplage de l'hydroponique du compartiment aquaponique

En cas de contamination dans une zone du système, il est avantageux que la partie du système concernée puisse être facilement découplée du reste du système (par exemple débrancher une pompe). Cela peut être assuré en reliant l'unité hydroponique et l'unité d'aquaculture, par exemple par un puisard de pompe qui relie les deux boucles du système. Il est important que tous les composants du système de traitement de l'eau soient situés sur la partie aquacole, c'est-à-dire devant le puisard de la pompe, afin d'assurer une qualité appropriée de l'eau pour les poissons.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : La principale application importante est que le poisson peut être sauvé en cas de contamination dans la section hydroponique, par exemple en raison d'une mauvaise utilisation de pesticides. Mais cela peut également être avantageux dans l'inverse, par exemple si le poisson doit être traité pour la maladie avec du sel. Pendant la période de découplage, l'eau du système hydroponique peut être fertilisée avec des engrais organiques, qui ne nuisent certainement pas aux poissons (rappelez-vous toujours que les deux boucles du système doivent être reliées à nouveau dès que possible).

Qualité de l'eau

Le terme « qualité de l'eau » comprend tout ce qui affecte négativement les conditions requises pour maintenir des poissons et des plantes en bonne santé. Le maintien d'une bonne qualité de l'eau dans un système aquaponique est d'une extrême importance. L'eau est le milieu par lequel tous les macro- et micronutriments essentiels sont transportés vers les plantes, et le milieu par lequel les poissons reçoivent de l'oxygène ; par conséquent, elle aura une incidence directe sur la productivité et la viabilité du système. Cinq paramètres clés de la qualité de l'eau sont cruciaux pour une surveillance étroite dans le système : le DO, le pH, la température de l'eau, les composés azotés (ammoniac, nitrites et nitrates) et la dureté de l'eau. D'autres paramètres doivent également être surveillés afin de maintenir un système sain et équilibré, comme le phosphore et d'autres éléments nutritifs, la contamination par les algues, le SAT, la concentration de dioxyde de carbone, etc. Cependant, ces paramètres peuvent être surveillés moins fréquemment dans un système bien équilibré (Somerville et al. 2014a ; Thorarinsdottir et al. 2015).

Oxygène dissous (OD)

L'OD décrit la quantité d'oxygène moléculaire dans l'eau et est habituellement mesurée en milligrammes par litre (mg/L). Si les concentrations d'OD ne sont pas suffisantes, les poissons sont soumis à un stress ou souffrent d'une croissance lente, et ils risquent de mourir. Les exigences en matière d'OD diffèrent pour les poissons d'eau chaude et d'eau froide. Le bar et le poisson-chat, par exemple, qui sont des espèces d'eau chaude, nécessitent environ 5 mg/L pour une croissance maximale, alors que la truite, un poisson d'eau froide, exige environ 6,5 mg/L d'OD. Les bactéries nitrifiantes présentes dans le biofiltre ont besoin de niveaux élevés d'OD, qui sont essentielles pour convertir les déchets de poisson en nutriments végétaux. L'OD affecte donc indirectement la croissance des plantes. De plus, les plantes ont besoin de niveaux élevés d'OD (> 3mg/L), ce qui facilite le transport et l'assimilation des nutriments sur les surfaces racinaires. De plus, dans des conditions faibles d'OD, des agents pathogènes des racines des plantes peuvent survenir. Il est recommandé de maintenir les concentrations d'OD à 5 mg/L ou plus dans un système aquaponique.

SURVEILLANCE : Les niveaux d'oxygène devraient être mesurés fréquemment dans un nouveau système, mais une fois les procédures normalisées (p. ex., les taux d'ensemencement et d'alimentation appropriés ont été atteints, et une aération suffisante est assurée), il n'est pas nécessaire de mesurer aussi souvent l'OD. La surveillance de l'OD peut être difficile parce que les appareils de mesure peuvent être très coûteux. Il existe des kits d'aquarium qui comprennent des réactifs pour tester la teneur en OD, mais l'approche la plus fiable consiste à utiliser des sondes OD avec des compteurs électroniques, ou des moniteurs en ligne qui mesurent constamment les paramètres les plus significatifs dans l'aquarium. Dans une petite unité, il pourrait suffire à surveiller fréquemment le comportement des poissons, l'eau et les pompes à air. Si les poissons arrivent à la surface pour obtenir de l'eau de surface riche en oxygène, cela indique que les concentrations d'OD dans le système sont trop faibles.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : Les faibles niveaux d'OD ne posent généralement pas de problème avec les producteurs d'aquaponiques amateurs qui utilisent de faibles taux d'ensemencement de poissons. Le problème a tendance à se poser davantage dans les opérations avec des taux de stockage élevés. Si les niveaux de DO dans votre système sont trop bas, augmentez l'aération en ajoutant plus de pierres d'air ou en passant à une pompe plus grande. Il n'y a aucun risque d'ajouter trop d'oxygène ; lorsque l'eau devient saturée, l'oxygène supplémentaire se dispersera simplement dans l'atmosphère. Notez que les niveaux d'OD sont étroitement liés à la température de l'eau. L'eau froide peut contenir plus d'oxygène que l'eau chaude, donc par temps chaud, la surveillance de l'OD ou l'augmentation préventive de l'aération est essentielle.

La consommation d'oxygène est également liée à la taille des poissons : les petits poissons consomment beaucoup plus d'oxygène que les gros poissons. Ce fait doit être pris en considération lors de la mise en place du système et de l'ensemencement de petits poissons (Sallenave 2016 ; Somerville et al. 2014a). Si de faibles concentrations d'OD sont détectées dans l'eau de l'unité hydroponique, cela peut être résolu en installant une pompe à air.

pH

Le pH d'une solution est une mesure de la façon dont elle est acide ou alcaline sur une échelle de 1 à 14 pH 7 est neutre, pH 7 est alcalin. Le pH est défini comme la quantité ou l'activité des ions hydrogène (H+) dans une solution :

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L'équation montre que le pH est abaissé à mesure que l'activité ionique hydrogène augmente. Cela signifie que l'eau acide a des niveaux élevés de H+ et donc un pH faible. Le pH de l'eau est un paramètre particulièrement important pour les plantes et les bactéries. Pour les plantes, le pH contrôle la disponibilité des nutriments. À un pH de 5,5-6,5, tous les nutriments sont facilement accessibles pour les plantes, mais en dehors de cette plage, cela devient difficile (Figure 2). Même un léger écart de pH à 7,5 ou plus peut entraîner des carences en fer, en phosphore et en manganèse chez les plantes (voir aussi la figure 10 dans chapitre 5).

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Figure 2 : Impact du pH sur la disponibilité des nutriments pour les plantes. Par F. Moeckel \ [Domaine public ], de Wikimedia Commons

Les bactéries nitrifiantes sont incapables de convertir l'ammoniac en nitrate à un pH de 6 ou moins. Cela rend la biofiltration moins efficace et les niveaux d'ammoniac peuvent commencer à augmenter. Les poissons ont une tolérance de pH d'environ 6,0 à 8,5. Afin de satisfaire les besoins des trois organismes (plantes, poissons et bactéries), le pH du système aquaponique doit être maintenu entre 6 et 7.

Certains événements ou processus dans le système aquaponique affecteront le pH, de sorte qu'il ne restera pas constant et devra être surveillé régulièrement. Ces processus sont la nitrification, la densité d'ensemencement des poissons et la contamination par le phytoplancton. Dans le processus de nitrification, les bactéries produisent de petites concentrations d'acide nitrique et le pH du système aquaponique est abaissé. La densité d'ensemencement des poissons affecte également le pH du système. Lorsque les poissons respirent, ils produisent du CO2 qui est rejeté dans l'eau. Au contact de l'eau, le CO2 est converti en acide carbonique (H2 CO3 ), ce qui abaisse également le pH de l'eau. Cet effet est plus important à des densités d'ensemencement plus élevées. Le phytoplancton est généralement toujours présent dans le système aquaponique, bien que des quantités élevées ne soient pas souhaitables, car il rivalise avec les plantes pour les nutriments. Parce que le phytoplancton photosynthétise, qui utilise le CO2 dans l'eau, cela augmente le pH, surtout pendant la journée où la photosynthèse est au maximum. Dans l'ensemble, l'eau aquaponique s'acidifie généralement et le pH devra être régulièrement surveillé et ajusté (Somerville et al. 2014a ; Thorarinsdottir et al. 2015).

SURVEILLANCE : Il existe plusieurs méthodes de surveillance du pH. Le plus simple est d'utiliser des bandelettes de test de pH, qui est la méthode la moins chère, mais elle n'est que modérément précise. Le niveau de précision suivant consiste à utiliser des trousses d'analyse de l'eau ; toutefois, la méthode recommandée et la plus précise consiste à utiliser des compteurs numériques avec sondes de pH et des moniteurs en ligne pour une surveillance continue. Idéalement, le niveau de pH doit être surveillé en continu ou au moins quotidiennement et correctement ajusté.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : Il existe plusieurs façons d'augmenter le pH dans le système. Les méthodes les plus courantes comprennent :

  • Ajout de NahCo3 chaque fois que nécessaire. Dissoudre NahCo3 dans un peu d'eau, l'ajouter graduellement dans le réservoir et mesurer le pH. Vous pourriez avoir besoin de jusqu'à 20 g par 100 L. Ne pas ajouter trop à la fois car cela peut tuer le poisson.

  • Ajout de bases solides, telles que l'hydroxyde de calcium (Ca (OH)2) ou l'hydroxyde de potassium (KOH). Dissoudre les pastilles ou la poudre dans l'eau et les ajouter graduellement à l'aquarium.

Dans certains cas, l'eau dans le système peut être dure avec un pH élevé, typiquement dans les régions où le calcaire ou la calcaire est calcaire. Le pH peut également augmenter s'il y a un taux d'évapotranspiration élevé ou si la densité d'ensemencement des poissons n'est pas suffisante pour produire suffisamment de déchets pour entraîner la nitrification. Dans ces cas, le pH devra être abaissé en ajoutant de l'acide dans le réservoir d'eau avant le réservoir de poissons. Dans ce cas, l'acide phosphorique (H3PO4), qui est un acide relativement doux, peut être ajouté à l'eau du réservoir (jamais directement à l'aquarium !) (Thorarinsdottir et al. 2015).

Température de l'eau

La température de l'eau affecte tous les aspects des systèmes aquaponiques. Chaque organisme dans le système a sa propre plage de température optimale de l'eau, qui doit être prise en compte lors du choix de l'espèce de poisson et du type de culture. De plus, il faut choisir une combinaison de poissons et de plantes qui correspond à la température ambiante de l'emplacement du système, car le changement de température de l'eau peut être très énergique. La température a un effet sur l'OD ainsi que sur la toxicité de l'ammoniac ; l'eau contient moins d'OD à des températures élevées et plus d'ammoniac syndiqué (toxique). Des températures élevées peuvent également limiter l'absorption du calcium dans les plantes.

SURVEILLANCE : La température de l'eau peut être surveillée avec des thermomètres analogiques ou numériques, ou avec des sondes de température. Si vous utilisez un appareil de mesure en ligne, la surveillance de la température est habituellement incluse dans le système.

PROCÉDURE DE DÉPLACEMENT : Les surfaces d'eau des bassins à poissons, des unités hydroponiques et des biofiltres doivent être protégées du soleil à l'aide de structures d'ombrage. De même, l'unité peut être protégée thermiquement à l'aide d'une isolation contre les températures nocturnes fraîches partout où elles se produisent. Il existe également des méthodes pour chauffer passivement les unités aquaponiques à l'aide de serres ou d'énergie solaire à l'aide de tuyaux noirs enroulés, qui sont les plus utiles lorsque les températures ambiantes sont inférieures à 15 °C (Somerville et al. 2014a).

Azote total (ammoniac, nitrite, nitrate)

L'azote est un paramètre crucial de la qualité de l'eau. La somme de la forme toxique non ionisée et de la forme ionique non toxique de l'ammoniac est appelée azote ammoniaque total (TAN). Le TAN est ce que la plupart des trousses de test d'ammoniac mesurent. Dans une unité aquaponique pleinement opérationnelle et dotée d'une biofiltration adéquate, les concentrations d'ammoniac et de nitrite devraient être proches de zéro, ou tout au plus de 0,25 à 1,0 mg/L (voir chapitre 5).

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : L'analyse de l'eau des composés azotés (TAN, NO -, NO -) doit être effectuée quotidiennement ou au moins une fois par semaine afin de garder un œil sur les pics d'ammonium et de nitrite (tableau 4).

Tableau 4 : Paramètres avec les valeurs cibles, maximales et minimales des composés azotés dans l'eau du système

ParamètreAbbr. UnitéValeur cibleSeuil inférieur SeuilsupérieurAzote ammoniac totalTANmg/L0,0-1,0Nitrite- NO2mg/L0,0- 0,2Nitrate-NO3mg/L0,0-300

SURVEILLANCE : Les kits d'aquarium pour mesurer l'ammoniac, le nitrite et le nitrate sont assez précis et rentables. L'analyse spectrophotométrique peut être utilisée pour des mesures plus précises. Il existe des kits d'essai spectrométriques pour mesurer l'ammoniac, le nitrite et le nitrate.

PROCÉDURE DE DÉPOULAGE : Si des pics de nitrite ou d'ammoniac se produisent, ne nourrissez pas les poissons pendant plusieurs jours, mais n'arrêtez pas de les nourrir complètement car cela affaiblit également les micro-organismes présents dans le biofiltre (Klinger-Bowen et al. 2011) (voir aussi le procédures de dépannage pour la biofiltration à la section 9.2.1).

Phosphore et autres nutriments

La nutrition joue un rôle crucial dans la santé des plantes, et une méthode pour vérifier ce paramètre consiste à observer l'état des tissus végétaux en notant l'état général de la plante. Les changements dans la forme et la couleur des feuilles, ainsi que le flétrissement de la plante, peuvent être une indication de certaines carences en nutriments, et des recherches rapides seront nécessaires pour assurer la survie de la culture. Les signes que les plantes peuvent afficher si la présence de leurs nutriments les plus importants devient limitée sont décrits ci-dessous. Les plages optimales d'éléments nutritifs varient d'une culture à l'autre, il est donc important que l'opérateur connaisse la gamme optimale d'éléments nutritifs pour la culture choisie (Thorarinsdottir et al. 2015).

Phosphore (P)

Les carences se caractérisent par une faible croissance des racines, une rougeur des feuilles, ainsi que des feuilles vert foncé et une maturité retardée. Les pointes des feuilles de plantes peuvent également apparaître brûlées (Thorarinsdottir et al. 2015).

Potassium (K)

La carence entraînera une diminution de l'absorption d'eau et nuira à la résistance aux maladies. Les indications de carence en potassium comprennent les taches brûlées sur les feuilles plus âgées, le flétrissement et l'incapacité des fleurs et des fruits à se développer correctement (Thorarinsdottir et al. 2015).

Calcium (Ca)

Les carences sont assez fréquentes en aquaponie, et les signes comprennent une brûlure de la pointe sur les plantes feuillues, la pourriture de l'extrémité des fleurs sur les plantes fruitières et une mauvaise croissance des tomates (Thorarinsdottir et al. 2015).

Magnésium (Mg)

Les carences impliquent habituellement des changements dans la couleur des vieilles feuilles, la zone entre les veines devenant jaune, raide et cassante avant de tomber. Il est rarement rencontré en aquaponie (Thorarinsdottir et al. 2015).

Soufre (S)

Les carences impliquent habituellement des changements dans la couleur des nouvelles feuilles, la zone entre les veines devenant jaune, raide et cassante avant de tomber. Il s'agit d'un problème rarement rencontré en aquaponie (Thorarinsdottir et al. 2015).

Fer (Fe)

Un manque de fer dans un système se présente visuellement, en tournant les pointes des plantes et les feuilles entières des jeunes plantes jaunes. Cela finira par changer en blanc avec des patchs nécrotiques. Une carence peut facilement être identifiée en notant des changements apportés aux nouvelles feuilles par rapport aux vieilles feuilles. Les nouvelles feuilles pousseront et apparaîtront blanches, tandis que les vieilles feuilles resteront vertes. Afin de faciliter l'absorption par les plantes, le fer est souvent ajouté sous sa forme chélatée, à des concentrations allant jusqu'à 2 mg/L. Le fer peut également être appliqué directement sur les feuilles, avec un spray. Il est également important de surveiller le pH lorsque l'on soupçonne une carence en fer, car à un pH inférieur à 8, le fer peut précipiter de l'eau et empêcher l'absorption par les plantes. Une bonne règle à suivre est d'ajouter 5 mL de fer par 1 m2 de plantes cultivées. Une forte concentration de fer ne nuira pas à un système aquaponique, bien qu'elle puisse donner une légère couleur rouge à l'eau (Roosta & Hamidpour 2011 ; Thorarinsdottir et al. 2015.

Zinc (Zn)

En raison d'une carence en zinc, la croissance des plantes sera retardée, se présentant comme des entre-nœuds raccourcis et des feuilles plus petites. D'une manière générale, un problème majeur en aquaponie est la toxicité du zinc, car si les plantes peuvent tolérer un excès, les poissons ne peuvent pas et peuvent causer la mortalité. Le zinc est utilisé dans le processus de galvanisation des bassins à poisson, des écrous et des boulons, etc., et il se trouve dans les déchets de poisson. Les carences sont donc rarement un problème. Les concentrations de zinc doivent être maintenues entre 0,03 et 0,05 mg/L, car la plupart des poissons seront soumis à un stress de 0,1 à 1 mg/L et commenceront à mourir à 4-8 mg/L. Comme le zinc est introduit dans le système principalement par le revêtement de l'équipement, la meilleure façon de maintenir les niveaux de zinc à l'intérieur de la plage est d'utiliser des solutions de rechange à la galvanisation l'équipement, comme l'acier inoxydable ou le plastique (Storey 2018) (pour plus d'informations, voir aussi le tableau 9 du chapitre 5).

SURVEILLANCE : Bien que la surveillance des tissus végétaux donne une indication de l'état nutritif de l'eau, elle ne se révèle qu'après qu'une carence est arrivée au stade où un problème s'est posé au sein de la culture. La meilleure solution est donc une surveillance cohérente de l'eau (voir Qualité de l'eau au 9.2.2.).

Dureté de l'eau

Il existe deux types de dureté de l'eau, qui sont particulièrement pertinents pour l'aquaponie : la dureté générale (GH) et la dureté carbonatée (KH). La GH peut essentiellement être décrite comme la quantité d'ions calcium (Ca+), de magnésium (Mg+) et, dans une moindre mesure, de fer (Fe+) présents dans l'eau. La GH est habituellement présente naturellement dans les zones où les cours d'eau circulent à travers et dans les zones où les concentrations de calcaire sont élevées. La GH est importante tant pour les plantes que pour les poissons dans les systèmes aquaponiques, car le Ca+ et le Mg+ sont des nutriments végétaux essentiels et sont donc nécessaires à une production végétale saine. Il peut également être une source utile de micronutriments pour les poissons dans le système ; par exemple, le Ca+ dans l'eau peut empêcher les poissons de perdre d'autres sels, augmentant ainsi la productivité globale du système.

KH est important principalement en tant qu'agent tampon. KH peut être décrit comme la quantité totale de carbonates (CO 2-) et de bicarbonates (HCO -) dans un système, ce qui donne une alcalinité de l'eau. Le KH a donc un impact sur les niveaux de pH et agit comme un tampon pour l'augmentation de l'acidité qui peut résulter de certains processus physiologiques. Par exemple, le procédé de nitrification, qui, comme nous l'avons vu précédemment, convertit l'ammonium des déchets de poisson en nitrates utilisés par les plantes, génère de l'acide nitrique comme sous-produit. Cela peut s'accumuler et, finalement, diminuer suffisamment le pH jusqu'à ce qu'il provoque un stress pour les organismes. Les ions H+ provenant de l'acide ajouté à l'eau se lient aux carbonates (CO2- ) et aux bicarbonates (HCO- ), tamponnant contre l'augmentation de l'acidité (Sallenave 2016 ; Somerville et al. 2014a ; Thorarinsdottir et al. 2015).

SURVEILLANCE : Il n'est souvent pas nécessaire de surveiller constamment la dureté de l'eau à l'intérieur d'un système à écoulement continu si l'on s'assure que les sources d'apport d'eau ont des niveaux adéquats de GH pour favoriser la santé des plantes et des poissons, ainsi que de KH pour neutraliser l'acide nitrique accumulé pendant le processus de nitrification. Le niveau de dureté optimal (tableau 5) pour les systèmes aquaponiques est compris entre 60 et 120 mg/L (modérément dur). Toutefois, dans les systèmes RAS, cela devrait être surveillé une fois par semaine. La dureté de l'eau exprimée en milligrammes d'équivalent carbonate de calcium par litre peut être classée comme suit :

Tableau 5 : Classification de la dureté de l'eau fondée sur les concentrations correspondantes de carbonate de calcium

Classification de la dureté de l'eauConcentration (mg/L)Souple0-60Modérément dur60-120 Dur120-180Très Dur>180

La dureté peut être mesurée à l'aide de bandelettes simples. La dureté totale peut être mesurée en mg/L ou °dH (degré de dureté allemande). Le pH donnera également une mesure de dureté, avec plus d'eau alcaline étant plus dure.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : S'il est constaté que l'eau n'est pas à un niveau de dureté approprié, il est souvent possible de fixer cela avec des additifs pour augmenter le niveau. Le calcaire ou le corail concassé peuvent également être ajoutés à l'eau pour augmenter la dureté (Sallenave 2016 ; Somerville et al. 2014a ; Thorarinsdottir et al. 2015).

Contamination aux algues, matières solides décantables

La croissance des algues dans un système aquaponique peut avoir des effets négatifs sur ses performances. Les algues sont des organismes photosynthétiques qui poussent rapidement et facilement dans l'eau si elles sont exposées à la lumière. Puisqu'ils se produisent naturellement dans toutes les sources d'eau, il est presque inévitable qu'ils se produisent dans un système aquaponique. La morphologie des algues varie entre les organismes unicellulaires, connus sous le nom de phytoplancton, et les types multicellulaires, connus sous le nom de macroalgues Le phytoplancton peut se reproduire rapidement, devenant vert de l'eau, tandis que les macroalgues forment de longs brins filamenteux, qui peuvent se fixer au fond des réservoirs. La croissance des algues peut affecter les caractéristiques chimiques de l'eau et interférer avec la mécanique des filtres et des pompes. Les algues rivalisent avec d'autres organismes pour les nutriments. Ils produisent de l'oxygène pendant la journée et le consomment la nuit. Dans les cas graves, la consommation d'oxygène par les algues pendant la nuit peut entraîner l'anoxie de l'eau, causant la mort des poissons. Les algues filamenteuses peuvent aussi atteindre des tailles assez grandes et sont souvent difficiles à décomposer. Cela signifie qu'une accumulation d'algues peut endommager les filtres et les pompes, ce qui peut coûter cher à réparer et compromettre les performances du système.

SURVEILLANCE : La surveillance de la croissance des algues est la plupart du temps simple, en s'appuyant généralement sur une inspection visuelle des zones telles que les parois des bassins à poissons, autour des pompes et des filtres, et autour des racines des plantes.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : La croissance des algues peut être évitée en bloquant la lumière à l'aide d'écrans (Somerville et al. 2014a).

Les solides en suspension peuvent être classés en solides décantables et non décantables. Les solides décantables sont ceux qui se déposent au fond de l'aquarium. Les déchets solides de poisson, constitués de matières fécales, d'aliments non consommés et d'autres matières biologiques, constituent le plus gros contributeur. On estime que 0,45 kg d'aliments pour poissons produit 0,111 à 0,13 kg de déchets solides (Sallenave 2016). L'accumulation d'excédents solides décantables aura un impact négatif sur un système aquaponique pour plusieurs raisons. Tout d'abord, l'augmentation de la charge organique diminuera l'OD à mesure qu'elle se décompose. Cela affectera d'autres organismes du système, comme les bactéries nitrifiantes qui ont besoin d'oxygène pour convertir l'ammoniac en nitrates. Deuxièmement, les particules peuvent adhérer aux racines des plantes, diminuant leur efficacité.

SURVEILLANCE : Pour mesurer les solides décantables, prélever 1 L d'un échantillon d'eau bien mélangé, le placer dans un cône Imhoff (figure 3) et laisser reposer pendant 1 heure. Le cône est gradué en mm, de sorte qu'une lecture directe de mm/L peut être déduite directement de la profondeur du matériau déposé (MadecivilEasy 2016).

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : Les solides réglables sont enlevés par filtration, et il est donc nécessaire de s'assurer que tous les filtres sont de la bonne taille et en bon état de fonctionnement.

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Figure 3 : Cônes Imhoff pour mesurer les solides décantables.

Santé des plantes

Des conditions défavorables (p. ex. température sous-optimale, intensité lumineuse insuffisante, carence en éléments nutritifs ou ravageurs et maladies) réduiront le rendement global des cultures.

SURVEILLANCE : Il est très important de veiller à ce que les paramètres soient fixés dans la fourchette optimale pour les espèces et les cultivars cultivés.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : Dans de tels cas, une surveillance étroite de l'apparition des plantes aidera à identifier la cause sous-jacente (Somerville et al. 2014b).

Maladie

L'un des principaux avantages des systèmes aquaponiques est la résilience comparée des plantes aux maladies. La pourriture des racines est une maladie qui infecte de nombreuses espèces de plantes qui poussent dans les systèmes hydroponiques. Il a cependant été démontré que les cultures cultivées dans les systèmes aquaponiques ont une plus grande résilience vis-à-vis des agents responsables, tels que Pythium aphanidermatum (Stouvenakers et al. 2018).

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Les opérateurs doivent faire preuve de diligence lorsqu'il s'agit de surveiller la présence de maladies. Une connaissance du système est cruciale pour pouvoir observer tout changement. Le plus important est le contrôle de la qualité de l'eau et des paramètres physiques. En raison de la nature contrôlée de l'aquaponie, il est possible de définir des paramètres de manière à minimiser l'introduction et la propagation de la maladie.

SURVEILLANCE : Par exemple, puisque la pourriture des racines n'est virulente qu'à des températures comprises entre 20 et 30 °C, le contrôle de la température est donc une mesure efficace contre sa propagation (Grosch & Kofoet 2003 ; Sirakov et al. 2016). Une autre considération importante est la flore microbienne : les bactéries bénéfiques et d'autres microbes jouent un rôle important dans la santé des plantes ; il est donc important que les inoculants de ces organismes soient utilisés et que leur présence soit vérifiée occasionnellement pour l'utilisation des cultures ; toutefois, ce n'est pas facile et nécessite une expertise.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : La santé des plantes et la couleur des feuilles doivent être observées quotidiennement. La forme des feuilles peut également nous dire si une plante se porte bien. Le flétrissement et les signes de stress peuvent être des indicateurs utiles des problèmes de santé des plantes (problèmes de racines, de col ou vasculaires) ainsi que des déséquilibres nutritifs.

Humidité relative

L'humidité relative peut être décrite comme la quantité d'humidité dans l'air par rapport à la capacité de charge totale de l'air pour l'eau ; par exemple, 75 % d'humidité relative est égale à 75 % de la teneur totale en eau qui pourrait être présente dans l'air. Le niveau d'eau que l'air peut contenir dépend de la température, de sorte qu'une pièce à 30 °C pourrait avoir beaucoup plus d'eau que la même pièce à 25 °C. Le point où l'humidité relative atteint 100 % est connu sous le nom de point de rosée.

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Ce paramètre est une considération importante en aquaponie, car le contrôle de l'humidité dans une plage désirée peut prévenir les maladies et repousser les parasites. Comme la plupart des organismes, les parasites ont un seuil optimal auquel ils peuvent fonctionner efficacement ; par exemple, les tétranyques peuvent causer des dommages aux plantes en perforant les cellules végétales pendant leur alimentation. Comme ils ne peuvent pas tolérer les conditions humides et humides, les bruits sont souvent utilisés pour augmenter l'humidité et éviter que de tels dommages ne soient causés. Les micro-organismes tels que la moisissure et les champignons peuvent également causer un problème dans les systèmes aquaponiques et, comme ils sont difficiles à éliminer par filtration, l'humidité peut être utilisée pour contrôler les spores (Brown 2006 ; Storey 2016). Certaines espèces végétales sont adaptées pour survivre dans des conditions humides, tandis que l'inverse est vrai pour les plantes provenant de régions plus tempérées. Il est donc important de comprendre quelles sont les conditions qui conviennent le mieux aux plantes qui sont cultivées.

SURVEILLANCE : Une fois que l'humidité relative optimale d'une culture a été établie, elle doit être surveillée en permanence pour s'assurer qu'elle ne tombe pas hors de cette plage pendant des périodes prolongées. La mesure de l'humidité est une procédure simple, à l'aide d'un compteur connu sous le nom d'hygromètre. Cela donne l'humidité relative d'une zone en pourcentage.

PROCÉDURE DE DÉPLACEMENT : Si l'humidité relative tombe en dehors de la plage désirée, la température peut être modifiée, car l'humidité relative est fonction de la température, et donc si l'humidité relative est trop faible, une augmentation de la température permettra à l'eau qui s'est condensée de s'évaporer. Inversement, si l'humidité est trop élevée, l'abaissement de la température diminuera l'humidité dans l'air. On peut aussi manipuler le flux d'air. La ventilation, par exemple, diluera la vapeur d'eau dans l'air, réduisant ainsi l'humidité. Il existe également des dispositifs connus sous le nom de déshumidificateurs qui peuvent être réglés pour s'activer à un certain point pour extraire l'eau de l'air. Ceux-ci peuvent être particulièrement utiles pour automatiser le processus, réduisant ainsi les coûts opérationnels (main-d'œuvre) (Brown 2006 ; Somerville et al. 2014b ; Storey 2016.

Température de l'air

La température ambiante de l'air aura un effet sur la croissance des plantes. La plupart des légumes poussent entre 18 et 30 °C, bien que certaines espèces soient adaptées à des seuils plus élevés ou plus bas. Les bettes et les concombres, par exemple, donneront de bons résultats entre 8 et 20 °C, tandis que les espèces tropicales telles que le okra préfèrent des températures comprises entre 17 et 30 °C. La température peut affecter la capacité d'une plante à repousser les maladies, en provoquant un stress et en laissant prospérer les parasites et les parasites. Une autre considération est la réponse physiologique de la plante à la température. Les verts feuillus, par exemple, commencent à fleurir et à semer à des températures plus élevées, ce qui affecte leur goût, les rendant amers et déplaisants.

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Il est important de surveiller systématiquement la température de l'air dans une unité aquaponique, et les mesures doivent être prises à différents endroits.

SURVEILLANCE : Il peut être fait soit à l'aide d'un thermomètre numérique, soit à l'aide d'un thermomètre analogique. Tout changement de température doit être noté.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : Si la température tombe à l'extérieur de la plage désirée, elle peut être augmentée ou diminuée à l'aide d'un équipement spécialisé (par exemple, chauffe-air, climatiseurs). La meilleure façon de maintenir la température optimale tout au long de l'année est de s'assurer que la culture est adaptée au climat local (Leaffin 2017).

Intensité lumineuse

Dans des conditions normales de croissance, les plantes reçoivent la lumière nécessaire à la photosynthèse du soleil. Comme d'autres variables de la nature, cela dépend de l'emplacement géographique, de l'heure de la journée et des conditions environnementales locales. La lumière est une exigence fondamentale pour la croissance des plantes, et il est donc essentiel que les bons niveaux soient prévus pour la culture choisie, afin d'assurer un rendement optimal (Chen Lopez 2018). La lumière peut être mesurée par son intensité (lux), qui est le nombre de photons atteignant une surface de taille définie. L'unité métrique d'intensité lumineuse est la lumière (lm), et le lux est égal à un lumen par mètre carré. En aquaponie, ce qui est intéressant est le nombre de photons atteignant la surface d'une feuille. Les photons sont un type de particule élémentaire, et sont essentiellement des paquets d'énergie qui forment un flux de lumière. Le nombre de phototons piégés par une feuille est le facteur déterminant du taux de croissance des plantes (Badgery-Parker 1999).

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Sans l'intensité lumineuse appropriée, les plantes ne peuvent pas croître ou fonctionner aussi bien qu'elles le devraient. Le point auquel la photosynthèse est égale à la respiration est connu sous le nom de point de compensation. C'est l'intensité qui permettra aux plantes de survivre, mais pas de croître, et elle diffère d'une plante à l'autre. Inversement, le point où l'intensité lumineuse n'augmente pas la photosynthèse et, par conséquent, arrête de limiter la croissance, est connu sous le nom de point de saturation. Généralement, les feuilles supérieures sont saturées à environ 32 000 lux. En raison de l'ombrage, les feuilles inférieures ne recevront pas autant de lumière que les feuilles supérieures. Pour que la plante entière devienne saturée, les niveaux de lumière doivent être d'environ 100 000 lux. Le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) est la partie du spectre lumineux que les plantes utilisent pour la photosynthèse, et comprend des longueurs d'onde allant de 400 à 700 nm, ce qui représente presque toute la lumière visible (Badgery-Parker 1999 ; Chen Lopez 2018.

SURVEILLANCE : Il existe plusieurs façons de mesurer la lumière, et il existe même des applications qui peuvent être achetées pour les smartphones (bien que les commentaires de ceux-ci doivent être soigneusement vérifiés, car ils peuvent parfois être moins précis). Comme l'intensité lumineuse est basée sur sa puissance, l'énergie utilisée pour alimenter les lumières peut être extrapolée pour donner une mesure de luminescence en watts, ou en watts par mètre carré (Wm-2). De même, nous pouvons mesurer la quantité d'énergie émise par une source, telle qu'une ampoule, à distance. Un radiomètre est un appareil qui mesure la puissance d'une source lumineuse, et un pyranomètre peut être utilisé pour mesurer la quantité totale de rayonnement à ondes courtes. Le rayonnement à ondes courtes comprend la lumière photosynthétique, ainsi que l'énergie provenant des UV et de la lumière proche infrarouge (IR). Les plantes et les gens éprouvent la lumière IR comme la chaleur. Ces compteurs sont bon marché à acheter et à utiliser, bien qu'ils aient leurs limites, dont le plus important est que leur utilisation sous les lampes électriques peut donner des lectures erronées, surtout lorsque la source lumineuse a des niveaux élevés dans le spectre bleu ou rouge. Les capteurs quantiques sont un moyen plus précis de mesurer la lumière ; cependant, ils sont plus chers que les compteurs pieds-bougies. Il s'agit généralement d'appareils portatifs à piles, qui mesurent le PAR. Ils affichent leur lecture numériquement, et certains sont dotés de fonctions d'enregistrement des données pour faciliter le transfert des données vers un ordinateur. Troisièmement, les instruments mesurant le flux radiant, c'est-à-dire la quantité d'énergie par unité de temps, peuvent être utilisés pour mesurer l'intensité de la lumière.

PROCÉDURE DE DÉPLACEMENT : Comme la croissance des plantes n'est pas uniforme, les lectures doivent être faites à différents endroits — sombre et clair — pour s'assurer qu'il n'y a pas de zones présentant de graves déficiences. Si, par exemple, les parties inférieures des usines sont inférieures aux niveaux optimaux, la productivité sera réduite (Runkle 2009 ; Runkle 2012). Corriger l'intensité lumineuse lorsqu'elle tombe en dessous de la plage optimale est généralement un processus assez simple. S'il y a des problèmes évidents, tels que les ampoules soufflées, ceux-ci devraient être remplacés. Plus de lumières peuvent être ajoutées aux zones plus sombres, et le positionnement des lumières peut être modifié pour garantir que toutes les zones des plantes reçoivent le niveau optimal.

Santé des poissons

La surveillance de la santé des poissons est un aspect central du maintien d'un système aquaponique sain.

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : On y parvient généralement par l'observation du comportement et de l'apparence physique des stocks et par la compréhension de ce qui constitue « normal ». À cette fin, il est important de comprendre les comportements typiques et les apparences physiques des espèces de poissons en question. La qualité de l'eau joue un rôle important dans la santé des poissons, et le maintien d'une bonne qualité constante permet aux poissons de demeurer dans un état exempt de stress. Le maintien d'un système immunitaire sain leur permettra de repousser les complications découlant de l'introduction de maladies et de parasites.

SURVEILLANCE : De façon générale, les poissons doivent être observés quotidiennement et leur état, ainsi que tout changement, doivent être notés ; les signes cliniques de stress, de maladie et d'infestation parasitaire.

PROCÉDURE DE DÉPLACEMENT : Une autre considération importante est la densité de stockage et les taux d'alimentation. L'introduction potentielle de stress et de maladies dans un système peut être évitée en veillant à ce que les poissons soient maintenus à une densité d'ensemencement appropriée et à ce que l'alimentation soit maintenue à des niveaux appropriés (Somerville et al. 2014c).

Taux d'alimentation

Il est important de surveiller les taux d'alimentation pour plusieurs raisons. Une trop grande quantité de nourriture peut entraîner un apport excessif de nutriments dans l'eau, ce qui entraîne des complications dans les paramètres chimiques et micro (biologiques).

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : L'alimentation trop faible des poissons peut causer un retard de croissance, ce qui entraîne une diminution de la productivité du système, ainsi qu'une augmentation du stress et de l'agressivité, ce qui peut provoquer des attaques entre les poissons, entraînant des blessures et des plaies qui peuvent être infectées.

SURVEILLANCE : Généralement, la quantité d'aliments est pesée, bien que les taux d'alimentation puissent également être mesurés visuellement, en surveillant les poissons jusqu'à ce que les taux d'alimentation diminuent et qu'ils cessent de s'alimenter ; dans certains systèmes, cela se fait à l'aide de caméras sous-marines. De nombreuses entreprises d'alimentation du poisson donneront également des taux d'alimentation recommandés, ce qui permettra aux exploitants d'estimer avec précision la quantité de nourriture à donner. Les taux d'alimentation doivent être observés et notés à chaque alimentation pour permettre une surveillance.

PROCÉDURE DE DÉPLACEMENT : Si les taux d'alimentation commencent à diminuer, cela pourrait être un signe que quelque chose ne va pas dans le système et des mesures appropriées, comme une enquête par un vétérinaire, devraient être prises. Une augmentation des taux d'alimentation pourrait indiquer que les poissons ne sont pas suffisamment nourris, auquel cas l'alimentation devrait être augmentée (Masser et al. 2000).

Croissance

La croissance est une mesure importante du rendement des poissons dans un système, et les entreprises d'alimentation fournissent souvent des graphiques de croissance qui donnent une estimation du taux de croissance attendu des poissons en fonction des taux d'alimentation.

SURVEILLANCE : La croissance est mesurée physiquement, en pesant d'abord et en tartelant un filet de taille appropriée sur une balance à crochet. Les poissons sont ensuite capturés à l'aide du filet et les deux sont pesés. Une autre façon de peser les poissons est de les placer dans des seaux d'eau sur une balance. Ceci est particulièrement pratique si les poissons sont petits, et plus d'un poisson peuvent donc être pesés en même temps. Notez qu'avec cette méthode, des précautions doivent être prises car les gros poissons en détresse peuvent frapper de force les côtés du seau, causant ainsi des dommages. Afin de mesurer la longueur des poissons, il est généralement conseillé de les anesthésier à l'aide d'un anesthésique approprié, tel que le méthanesulfonate de tricaïne. Une quantité appropriée de méthanesulfonate de tricaïne est dissoute dans un récipient séparé d'eau, d'une taille appropriée pour le poisson. Les poissons doivent être placés dans l'eau jusqu'à ce qu'ils deviennent mous et sûrs à manipuler, puis ils peuvent être placés sur une surface plane, mesurés à l'aide d'une règle, puis relâchés. Ces mesures doivent être prises une fois par semaine et notées. Toute modification inattendue de la taille et du poids devrait être étudiée.

Indicateurs pour l'évaluation des stocks de poissons

Les indicateurs les plus importants de la santé des stocks de poissons sont le comportement et la condition physique. Tout ce qui sort de l'ordinaire peut être classé comme des signes cliniques de maladie ou de stress.

SURVEILLANCE : Habituellement, les poissons doivent être surveillés pendant et directement après l'alimentation, et les changements dans la quantité de nourriture consommée doivent être notés. Les poissons sains présenteront certains des comportements suivants (OIE 2018) :

  • Nager d'une manière ordinaire et délibérée

  • Nageoires propres et intactes, qui sont correctement étendues et utilisées

  • Peau claire et propre, avec des écailles intactes

  • Ne pas respirer à la surface de l'eau

Les comportements anormaux et les signes cliniques de problèmes au sein d'un stock sont assez généraux, et il peut être impossible de déterminer la cause d'un problème en se basant uniquement sur ces problèmes. Les choses à surveiller comprennent (Bruno et al. 2013) :

Signes comportementaux :

  • Changements dans les taux d'alimentation

  • Léthargie et morbidité

  • Changements dans les schémas de nage, tels que clignotement, spirale ou défaut de maintenir la flottabilité

  • Suspendu près des prises d'eau

  • Suspendu aux points d'échange d'oxygène

  • Fraction de la surface et haletant près de la surface Signes cliniques :

  • Opercule raccourcie ou évasée

  • Hémorragie

  • Exophtalmie (yeux levés, sortis)

  • Onophtalmie (yeux enfoncés)

  • branchies pâles, zonées ou nécrotiques

  • Lésions

  • Patchs blancs

  • Évent enflammé

Un moyen idéal de mesurer et d'enregistrer ces signes est d'utiliser une feuille de pointage clinique, dont un exemple est illustré au tableau 5. Une feuille de notation clinique est une feuille où les signes cliniques et comportementaux peuvent être enregistrés et notés, en fonction de leur gravité, par exemple faible, léger et sévère.

Tableau 5 : Exemple de feuille de score clinique pour l'enregistrement des signes cliniques et comportementaux chez les poissons

Sévère Doux Faible Pas de signe Comportement Moribonde Léthargique Suspension verticale Spirale Clignotant Perte d'équilbrium Corps Sombre Abdomen distendu Anorexique Yeux Exophtalmique Onophtalmique branchies Pâle Zoné Nécrotique Lésions Flanc Ailleurs

Stress

Le stress peut être l'un des facteurs les plus dommageables pour les poissons dans les systèmes aquaponiques. Seul, il peut ne pas suffire à tuer les stocks ; cependant, le stress chronique peut entraîner un certain nombre de facteurs compliquant, généralement causés par la suppression du système immunitaire. Les poissons immunodéprimés sont plus susceptibles d'être victimes d'agents infectieux, tels que les bactéries, les virus et les champignons, ainsi que d'infestations parasitaires. Il peut également réduire la capacité d'un poisson à contrer les changements soudains de son environnement, entraînant la mortalité.

SURVEILLANCE : Le stress peut être surveillé directement dans l'organisme, par la libération de certaines hormones, comme le cortisol. Cependant, cela nécessite un personnel qualifié, afin de s'assurer qu'aucun stress supplémentaire ne se produit. De telles mesures entrent également dans la catégorie de l'expérimentation animale, et les lois locales sur la protection des animaux devraient être respectées. Le meilleur moyen est de s'assurer que les situations stressantes sont évitées. On peut y parvenir en veillant à ce que les poissons soient maintenus à la densité d'ensemencement appropriée, qu'ils soient nourris de façon appropriée et que les caractéristiques physiques de l'eau (température, pH, OD, etc.) soient maintenues à l'optimum physiologique de l'espèce choisie (Rottmann et al. 1992 ; Somerville et al. 2014c).

Maladie

La maladie est un facteur important dans tout système où les animaux sont maintenus dans des densités de peuplement plus élevées que dans la nature, et cela est également vrai pour les systèmes aquaponiques. Les problèmes liés à la maladie peuvent être exacerbés par de mauvaises conditions, comme un faible OD, et peuvent aussi provoquer l'introduction d'une infection par des agents pathogènes opportunistes.

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : De façon générale, les systèmes de recirculation contenus sont quelque peu isolés de l'introduction des agents responsables de la maladie. Il peut s'agir d'une épée à double tranchant, car il peut être difficile d'éradiquer la maladie après son introduction, et plus tôt les problèmes seront cernés, plus le traitement et les mesures correctives seront efficaces. Dans les systèmes à flux continu, la filtration à travers le sable, par exemple, ou le traitement à l'aide de la lumière UV peuvent tous réduire la probabilité d'introduction de la maladie. Dans les deux cas, un suivi attentif et cohérent est nécessaire. Même avec une prévention minutieuse, il est possible que la maladie soit introduite dans le système, et il est important que cela soit reconnu et traité avec l'aide d'avis vétérinaires, si nécessaire.

SURVEILLANCE : Afin de surveiller adéquatement les stocks, il est important que les exploitants connaissent bien les signes cliniques et comportementaux que les poissons peuvent présenter et qui sont identifiés ci-dessus. Dans un système où le nombre d'animaux est élevé, il est probable qu'il y ait des cas de poissons mal, et bien que cela ne soit pas indicatif d'une maladie, il est recommandé d'effectuer des contrôles quotidiens afin de surveiller l'état de santé global du stock et les mortalités ; les poissons morts devraient être retirés de le système et éliminé d'une manière biosécuritaire. Si la fréquence des signes cliniques ou des mortalités commence à augmenter, il est important de s'assurer que des procédures sont en place pour identifier d'abord le problème, puis prendre des mesures correctives.

PROCÉDURE DE DÉPINAGE : Pour cette raison, il est important que les opérateurs sachent comment communiquer avec un vétérinaire spécialiste de la santé des poissons (Martins et al. 2010 ; Somerville et al. 2014c).

Paramètres d'intérêt particulier

Parfois, les paramètres non standard de la qualité de l'eau deviendront pertinents dans un système aquaponique, en particulier lors du choix de la source de votre eau. Vous pouvez choisir d'utiliser l'eau de l'environnement (eau de pluie, eau de rivière ou de lac, etc.) ou l'eau du robinet traitée par la municipalité. Selon la source d'eau, l'eau peut différer en ce qui concerne les niveaux d'OD, la présence ou l'absence de métaux lourds et d'autres micropolluants, de produits chimiques traces et de désinfectants, et elle peut ou non être contaminée par des bactéries coliformes. L'eau ajoutée au système peut être d'une qualité très différente selon :

  • L'emplacement de la source d'eau

  • Le temps récent (si vous utilisez de l'eau de l'environnement)

  • Traitement des eaux municipales (en cas d'utilisation de l'eau du robinet)

PROCÉDURE DE FONCTIONNEMENT : Le traitement de l'eau potable comprend souvent l'ajout de désinfectants, tels que la clorine et les chloramines. Ils doivent avoir un effet résiduel, ce qui signifie qu'ils restent actifs dans l'eau après application du désinfectant. Cela peut être problématique dans un système aquaponique, car il repose fortement sur les communautés microbiennes du biofiltre. D'autre part, l'eau provenant directement de l'environnement peut avoir d'autres problèmes, y compris la contamination par des microbes indésirables, comme les bactéries coliformes, ou la présence de polluants, tels que les substances chimiques perturbant le système endocrinien et les métaux lourds (Godfrey 2018).

SURVEILLANCE : La surveillance de ces paramètres non standard est impossible sans l'accès à des techniques analytiques telles que la chromatographie liquide à haute performance (CLHP), la spectrométrie de masse à plasma inductif (ICP-MS), la spectroscopie d'absorption atomique (AAS) et l'équipement et les matériaux de laboratoire de microbiologie, comme un incubateur, hotte à flux laminaire, autoclave, appareil de filtration sous vide et milieu de croissance microbiologique. Étant donné que cet équipement est très coûteux, il est préférable de consulter un laboratoire national pour des mesures spécifiques en cas de suspicion d'un problème avec l'eau de source d'eau.

PROCÉDURE DE DÉPLACEMENT : Une solution plus économique et pratique consiste à éviter tout problème avec la source d'eau en installant un filtre à charbon, qui éliminera les résidus désinfectants et les polluants potentiels, et un filtre UV qui désactivera tous les microbes indésirables dans l'eau de la source.

*Copyright © Partenaires du projet Aqu @teach. Aqu @teach est un partenariat stratégique Erasmus+ dans l'enseignement supérieur (2017-2020) dirigé par l'Université de Greenwich, en collaboration avec l'Université des sciences appliquées de Zurich (Suisse), l'Université technique de Madrid (Espagne), l'Université de Ljubljana et le Centre biotechnique Naklo (Slovénie) . *

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