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Un domaine de recherche relativement nouveau est l'évaluation des différentes salinités de l'eau de procédé pour la croissance des plantes. Étant donné que la demande d'eau douce dans le monde est en constante augmentation et à des prix élevés, une certaine attention a été accordée à l'utilisation des ressources en eau saline/saumâtre pour l'agriculture, l'aquaculture et aussi l'aquaponie. L'utilisation de l'eau saumâtre est importante car de nombreux pays comme Israël ont des ressources en eau saumâtre souterraine, et plus de la moitié de l'eau souterraine du monde est saline. Alors que la quantité d'eau saline souterraine n'est estimée qu'à 0,93 % des ressources mondiales totales en eau, soit 12 870 000 kmsup3/sup, elle est supérieure aux réserves souterraines d'eau douce (10 530 000 kmsup3/sup), qui représentent 30,1 % de toutes les réserves d'eau douce (USGS).

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Fig. 7.8 Schéma (supervision) d'un module aquaponique à grande échelle adopté après la FishGlouse de l'Université de Rostock (Allemagne) (zone de production totale de 1000 msup2/sup, Palm et al. 2018) avec (a) unité d'aquaculture indépendante, (b) système de transfert d'eau et (c) unité hydroponique indépendante ; F1-F9 poissons réservoirs, S) sédimenteur, pompe P-I 1 (pompe biofiltre), pompe P-II deux (pompe de recirculation aquicole), T) filtre filtrant, Su) puisard. Au milieu, système de transfert d'eau nutritive avec Wt-I) réservoir de transfert d'eau de l'unité d'aquaculture, P-III) pompe trois, qui pompe l'eau riche en nutriments de l'aquaculture à C) unité hydroponique à droite avec Nu) réservoir de nutriments et un système de recirculation hydroponique indépendant et tables de plantation (ou NFT)  ; P-IV) pompe quatre, qui pompe l'élément nutritif faible en eau de l'unité hydroponique jusqu'au réservoir de transfert d'eau WT-II) 2 et à l'unité d'aquaculture pour des conditions aquaponiques couplées (ou découplées s'il n'est pas utilisé)

La première recherche publiée sur l'utilisation de l'eau saumâtre en aquaponie a été réalisée en 2008—2009 dans le désert du Néguev en Israël (Kotzen et Appelbaum 2010). Les auteurs ont étudié le potentiel d'aquaponie en eau saumâtre qui pourrait utiliser les 200—300 milliards de msup3/sup estimés situés entre 550 et 1000 mètres sous terre dans la région. Cette étude et d'autres études ont utilisé jusqu'à 4708—6800 μS/cm (4000—8000 μS/cm = modérément saline, Kotzen et Appelbaum 2010 ; Appelbaum et Kotzen 2016) dans des systèmes aquaponiques couplés avec Tilapia sp. (souche rouge des hybrides du Nil tilapia Oreochromis niloticus x bleu Tilapia O. aureus), combinée avec des radeaux flottants de culture en eau profonde et des systèmes de gravier. Les systèmes ont été mis en miroir avec des systèmes d'eau potable comme contrôle. Un large éventail d'herbes et de légumes ont été cultivés, avec de très bons résultats comparés dans les systèmes saumâtre et d'eau douce. Dans les deux systèmes, la santé et la croissance des poissons étaient aussi bonnes que la croissance des poireaux (Allium ampeloprasum), le céleri (Apium graveolens) (figure 7.9), le chou-rave (Brassica oleracea v. gongylodes), le chou (Brassica oleracea v. capitata), la laitue (Lactua) ca sativa), chou-fleur (Brassica oleracea v. botrytis), Suisse bette (Beta vulgaris vulgaris), oignon de printemps (Allium fistulosum), basilic (Ocimum basilicum) et cresson d'eau (Nasturtium officinale_) (Kotzen et Appelbaum 2010 ; Appelbaum et Kotzen 2016).

 ! Plante de céleri mature cultivée en eau saumâtre

Fig. 7.9 Céleri mûr cultivé dans l'eau saumâtre

Un « rapport de mission » de van der Heijden et al. (2014) sur l'intégration de l'agriculture et de l'aquaculture à l'eau saumâtre en Egypte suggère que la Tilapia rouge (probablement des souches rouges de Oreochromis mossambicus) présente un potentiel élevé associé à des légumes tels que les pois, les tomates et l'ail qui peuvent tolérer de faibles salinité modérée. Les plantes connues pour avoir une tolérance saline comprennent la famille des choux (Brassicas), comme le chou (Brassica oleracea), le brocoli (Brassica oleracea italica), le chou frisé (Brassica oleracea var. sabellica), la famille Beta, comme _Beta vulgaris (betterave), spinach perpétuelle (Beta vulgaris subsp. Vulgaris), les poivrons (Capsicum annuum) et les tomates (Solanum lycopersicum). Le samphire des marais (Salicornia europaea) et potentiellement d'autres « légumes brins » tels que le chou marin (Crambe maritima), l'aster de mer (Tripolium pannonicum) et le pourpier de mer (Atriplex portulacoides) sont un candidat évident pour l'aquaponie d'eau saumâtre. Gunning (2016) a noté que dans les régions les plus arides du mot, la culture des halophytes comme alternative aux cultures conventionnelles gagne en popularité et Salicornia europea est de plus en plus populaire sur les menus des restaurants et les comptoirs des poissonniers et des magasins d'aliments sains à travers le pays. C'est également le cas au Royaume-Uni et dans l'UE, où la plupart des produits sont exportés d'Israël et maintenant aussi d'Égypte. Un avantage distinct de la culture du samphire des marais est qu'il s'agit d'une culture « coupée et retrouvée », ce qui signifie qu'il peut être récolté à des intervalles d'environ un mois. Dans son milieu naturel le long des estuaires salins, Salicornia europaea pousse le long d'un gradient salin allant du salin au saumâtre (Davy et al., 2001). Dans les essais réalisés par Gunning (2016), les plants ont été cultivés à partir de graines, tandis que Kotzen a cultivé ses plants d'essai à partir de tiges coupées achetées au comptoir de poissons du supermarché. D'autres études dans des conditions salines ont été réalisées par Nozzi et al. (2016), qui ont étudié les effets de l'infection au dinoflagellate (Amyloodinum ocellatum) chez le bar de mer (Dicentrarchus labrax) à différents niveaux de salinité. Pantanella (2012) a étudié la croissance de l'halophyte Salsola soda (chou salé) en association avec le rouget gris à tête plate (Mugil cephalus) dans des conditions marines d'augmentation de la teneur en sel dans une ferme expérimentale de l'Université de Tuscia (Italie). Les ressources en eau marine ont également été utilisées avec succès dans l'aquaponie couplée avec la production de bar européen (Dicentrarchus labrax) et de plantes tolérantes au sel (halophytes) telles que Salicornia dolichostachya, Plantago coronopus et Tripolium pannonicum dans une aquaculture marine en recirculation intérieure (Waller et al. 2015).


Aquaponics Food Production Systems

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