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La discussion qui suit révèle un certain nombre d'avantages et de défis clés de l'aquaponie couplée, comme suit :

Pro : Les systèmes aquaponiques couplés présentent de nombreux avantages pour la production alimentaire, en particulier pour économiser des ressources à différentes échelles de production et sur un large éventail de régions géographiques. L'objectif principal de ce principe de production est l'utilisation la plus efficace et la plus durable des ressources rares telles que les aliments pour animaux, l'eau, le phosphore comme nutriment végétal limité et l'énergie. Alors que l'aquaculture et l'hydroponie (en tant que autonomes), par rapport à l'aquaponie, sont plus compétitives, l'aquaponie couplée peut avoir un avantage en termes de durabilité et donc une justification de ces systèmes, surtout lorsqu'on le voit dans le contexte, par exemple, du changement climatique, de la diminution des ressources, des scénarios cela pourrait changer notre vision d'une agriculture durable à l'avenir.

Pro : Les aquaponiques à petite échelle et à couplage arrière sont destinées à soutenir la production alimentaire locale et communautaire par les ménages et les agriculteurs. Ils ne sont pas en mesure d'endiguer les coûts d'investissement élevés et nécessitent des technologies simples et efficaces. Cela s'applique aux combinaisons de poissons et de plantes testées en aquaponie couplée.

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Fig. 7.15 Mise au point de systèmes aquaponiques couplés à partir (a) de zones humides construites (CW) de déchets domestiques et (b) de CW en combinaison avec des systèmes aquacoles recirculants (RAS) vers (c) d'unités hydroponiques dans des systèmes aquaponiques couplés

Pro : Les installations aquatiques couplées contemporaines jouent le même rôle dans le traitement des déchets que les zones humides construites dans l'élimination des déchets de l'eau (figure 7.15). Les plantes de l'unité hydroponique en aquaponie couplée remplissent donc la tâche de purifier l'eau et peuvent être considérées comme une « unité biologique avancée de purification de l'eau » afin de réduire l'impact environnemental de l'aquaculture.

Défi : Il a été largement admis que l'utilisation d'aliments pour poissons comme intrant pour la nutrition des plantes est souvent insuffisante sur le plan qualitatif et quantitatif par rapport aux systèmes de production agricole conventionnels (p. ex., fumier hydroponique N-P-K) (Goddek et al., 2016), ce qui limite la croissance de certaines cultures en aquaponie couplée.

Pro : Les systèmes aquaponiques couplés ont une influence positive sur le bien-être des poissons. Les études les plus récentes démontrent qu'en combinaison avec le concombre et le basilic, le comportement agoniste du poisson-chat africain (C. gariepinus) a été réduit (Baßmann et al., 2017, 2018). Plus important encore, en comparant les blessures et les comportements avec le témoin, les aquaponiques à forte densité de basilic influencent encore plus positivement le poisson-chat africain. Les plantes libèrent dans l'eau de procédé des substances telles que les phosphatases (Tarafdar et Claassen, 1988 ; Tarafdar et al., 2001) qui sont capables d'hydrolyser les composés biochimiques des phosphates autour de la racine et d'exsuder les acides organiques (Bais et al., 2004). De plus, les micro-organismes sur la surface des racines jouent un rôle important grâce à l'excrétion de substances organiques augmentant la solubilisation des minéraux qui les rendent disponibles pour la nutrition des plantes. Il est évident que l'environnement de la rhizosphère, l' « exsudat racinaire », est constitué de nombreux composés organiques tels que les anions acides organiques, les phytosiderophores, les sucres, les vitamines, les acides aminés, les purines, les nucléosides, les ions inorganiques, les molécules gazeuses, les enzymes et les cellules de bordure des racines (Dakora et Phillips 2002), 2002), qui peuvent influent sur la santé des organismes aquatiques dans les systèmes aquaponiques couplés. Cette relation symbiotique n'est disponible ni en aquaculture pure ni en aquaponie découplée. Cependant, il reste encore beaucoup à faire pour comprendre les facteurs responsables de l'amélioration du bien-être des poissons.

Pro : L'aquaponie peut être considérée comme une forme optimisée de la production agricole conventionnelle, en particulier dans les zones où les facteurs de production causés par les conditions environnementales sont particulièrement difficiles, par exemple dans les déserts ou les zones urbaines très peuplées (villes). Les systèmes aquaponiques couplés peuvent être facilement ajustés aux conditions locales, en termes de conception du système et d'échelle de fonctionnement.

Défi : L'aquaponique couplée présente également des inconvénients, en raison des conditions souvent inappropriées du rapport des composants de la production de poissons et de plantes. Afin d'éviter les conséquences pour le bien-être des poissons, les systèmes aquaponiques couplés doivent équilibrer l'apport alimentaire, la densité d'ensemencement ainsi que la taille des unités de traitement de l'eau et de l'hydroponie. Jusqu'à présent, la connaissance des rapports de composants dans l'aquaponie couplée est encore limitée, et la modélisation pour surmonter ce problème est au début. Rakocy (2012) a suggéré 57 g d'aliment par jour par mètre carré de surface de culture de laitue et un rapport composite de 1 msup3/sup de cuve d'élevage de poisson à 2 msup3/sup de gravier de pois, ce qui permet une production de 60 kg /msup3/sup tilapia. D'après le système UVA, les ratios de taille eux-mêmes ont été perçus comme un inconvénient, car un ratio relativement important entre la surface de culture des plantes et la surface des poissons d'au moins 7:3 doit être atteint pour une production végétale adéquate. D'autre part, les conceptions de systèmes couplés sont très variables, souvent peu comparables, et les expériences réalisées ne peuvent pas être facilement transférées vers un autre système ou un autre emplacement. Par conséquent, beaucoup plus de données de recherche sont nécessaires pour identifier les meilleurs ratios de production possibles, et enfin permettre une mise à l'échelle des systèmes aquaponiques couplés par la multiplication de modules de base conçus de manière optimale (voir également Chap. 11).

Défi : On a indiqué que les paramètres nocifs de la qualité de l'eau nuisent à la santé des poissons. Comme Yavuzcan Yildiz et al. (2017) l'ont souligné, il faut maximiser la rétention des nutriments des plantes afin d'éviter les effets négatifs de la qualité de l'eau sur le bien-être des poissons. Il est important de sélectionner des espèces de poissons adéquates qui peuvent accepter des charges nutritives plus élevées, comme le poisson-chat africain (C. gariepinus) ou le Nil Tilapia (O. niloticus,). Des espèces plus sensibles comme le sandre ou le sandre (Sander lucioperca) pourraient également être appliquées en aquaponie parce qu'elles préfèrent des plans d'eau enrichis en nutriments ou eutrophiques à turbidité plus élevée (Jeppesen et al., 2000 ; Keskinen et Marjomäki, 2003 ; [voir Sect. 7.7.1. Production de poisson]). Jusqu'à présent, il existe peu de données permettant d'établir des énoncés précis sur les atteintes au bien-être des poissons. Avec des plantes ayant généralement besoin de fortes concentrations de potassium entre 230 et 400 mg/L à l'intérieur de l'eau de procédé, 200 à 400 mg/L de potassium n'ont montré aucune influence négative sur le bien-être du poisson-chat africain (Presas Basalo, 2017). De même, 40 et 80 mg/L d'OrthoP dans les eaux d'élevage n'ont pas eu d'impact négatif sur le rendement de croissance, l'efficacité alimentaire et les caractéristiques de bien-être des juvéniles d'Afrique (Strauch et al., 2019).

Défi : Un autre problème est la transmission potentielle de maladies en termes de salubrité alimentaire, aux personnes par la consommation de plantes qui ont été en contact avec des déchets de poisson. En général, la présence de zoonoses est mineure parce que les aquaponiques fermées sont des systèmes entièrement contrôlés. Cependant, les germes peuvent s'accumuler dans l'eau de procédé des composants du système ou dans l'intestin du poisson. Escherichia coli et Salmonella spp. (bactéries entériques zoonotiques) ont été identifiées comme indicateurs de contamination fécale et de qualité de l'eau microbienne, mais elles n'ont été détectées en aquaponie qu'en très petites quantités (Munguia-Fragozo et al., 2015). Une autre comparaison des feuilles feuillées à texture lisse entre aquaponique, hydroponique et production à base de sol n'a montré aucune différence significative dans le nombre de plaques aérobies (APC, bactéries aérobies), les Enterobacteriaceae, les E. coli et Listeria non pathogènes, ce qui suggère un niveau de contamination comparable par des agents pathogènes ( Barnhart et coll. 2015). Listeria spp. était le plus fréquent (40%) en hydroponique avec des plantes déracinées (plantes aquaponiques avec des racines 0%, plantes aquaponiques sans racines \ < 10%), mais pas nécessairement les espèces nuisibles L. monocytogenes. Il a été suggéré que la source de la bactérie pourrait être due au manque de gestion de l'hygiène, avec peu de pertinence pour l'aquaponie en tant que telle. Une autre bactérie infectieuse, Fusobacteria (Cetobacterium) _, a été détectée par Schmautz et al. (2017) dans les fèces de poissons, avec une prévalence élevée allant jusqu'à 75%. Les représentants de _Fusobacteria sont responsables de maladies humaines (germes hospitaliers, abcès, infections), se reproduisant dans des biofilms ou dans les intestins des poissons. Les infections humaines par Fusobacteria provenant de l'aquaponie n'ont pas encore été enregistrées, mais peuvent être possibles en négligeant les protocoles d'hygiène requis.

En général, on dispose de peu d'informations sur les maladies causées par la consommation de poissons et de plantes provenant de systèmes aquaponiques couplés. Dans Wilson (2005), le Dr J.E. Rakocy a déclaré qu'aucune éclosion de maladie humaine n'a été enregistrée en 25 ans de production aquaponique couplée. Cependant, une procédure de lavage des produits végétaux doit être utilisée pour réduire le nombre de bactéries par précaution. Chalmers (2004) a recommandé un bain de chlore (100 ppm) suivi d'un rinçage à l'eau potable. Si cette méthode est utilisée et que le contact des plantes ou des produits végétaux avec l'eau de procédé de recirculation est évité, la probabilité de contamination par des bactéries pathogènes humaines peut être fortement réduite. C'est une précaution nécessaire non seulement pour couplé, mais aussi pour toutes les autres formes d'aquaponie.


Aquaponics Food Production Systems

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