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Il existe de nombreuses similitudes entre l'agriculture à base de sol et la production à faible teneur en sol, tandis que la biologie végétale de base est toujours la même (figures 6.1 et 6.2). Toutefois, il vaut la peine d'étudier les différences majeures entre le sol et la production sans sol (tableau 6.1) afin de combler l'écart entre les pratiques traditionnelles en terre et les nouvelles techniques sans sol. En général, les différences sont entre l'utilisation d'engrais et la consommation d'eau, la capacité d'utiliser des terres non arables et la productivité globale. En outre, l'agriculture sans sol exige généralement moins de main-d'œuvre. Enfin, les techniques sans sol favorisent les monocultures mieux que l'agriculture souterraine.

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Engrais

La chimie du sol, en particulier en ce qui concerne la disponibilité des nutriments et la dynamique des engrais, est une discipline complète et assez complexe. L'ajout d'engrais est nécessaire pour la culture intensive en terre. Cependant, les agriculteurs ne peuvent pas contrôler complètement l'apport de ces nutriments aux plantes en raison des processus complexes qui se produisent dans le sol, y compris les interactions biotiques et abiotiques. La somme de ces interactions détermine la disponibilité des nutriments pour les racines des plantes. Inversement, en culture sans sol, les nutriments sont dissous dans une solution qui est livrée directement aux plantes et qui peut être adaptée spécifiquement aux besoins des plantes. Les plantes en culture sans sol poussent dans des milieux inertes confinés. Ces milieux n'interfèrent pas avec l'apport de nutriments, qui peuvent se produire dans le sol. De plus, les médias soutiennent physiquement les plantes et gardent les racines humides et aérées. De plus, dans le cas de l'agriculture en terre, une partie de l'engrais peut être perdue par les mauvaises herbes et le ruissellement, ce qui peut réduire l'efficacité tout en causant des préoccupations environnementales. Les engrais sont coûteux et peuvent constituer une grande partie du budget de l'agriculture en terre.

La gestion sur mesure des engrais dans l'agriculture sans sol présente deux avantages principaux. Tout d'abord, un minimum d'engrais est perdu à cause de processus chimiques, biologiques ou physiques. Ces pertes diminuent l'efficacité et peuvent augmenter le coût. Deuxièmement, les concentrations d'éléments nutritifs peuvent être surveillées et ajustées avec précision en fonction des besoins des plantes à des stades de croissance particuliers. Ce contrôle accru peut améliorer la productivité et améliorer la qualité des produits.

Utilisation de l'eau

L'utilisation de l'eau en hydroponie et en aquaponie est beaucoup plus faible que dans la production du sol. L'eau est perdue par l'évaporation de la surface, la transpiration à travers les feuilles, la percolation dans le sous-sol, le ruissellement et la croissance des mauvaises herbes. Cependant, en culture sans sol, la seule utilisation de l'eau est la croissance des cultures et la transpiration à travers les feuilles. L'eau utilisée est le minimum absolu nécessaire pour cultiver les plantes, et seule une quantité négligeable d'eau est perdue pour l'évaporation des milieux sans sol. Dans l'ensemble, l'aquaponie n'utilise qu'environ 10 % de l'eau nécessaire pour cultiver la même plante dans le sol. Ainsi, la culture sans sol a un grand potentiel pour permettre la production là où l'eau est rare ou coûteuse.

Utilisation des terres non arables

Étant donné que le sol n'est pas nécessaire, des méthodes de culture sans sol peuvent être utilisées dans les zones où les terres ne sont pas arables. Un lieu commun pour l'aquaponie est dans les zones urbaines et périurbaines qui ne peuvent soutenir l'agriculture traditionnelle des sols. Aquaponics peut être utilisé au rez-de-chaussée, dans les sous-sols (en utilisant des lumières de croissance) ou sur les toits. L'agriculture urbaine peut également réduire l'empreinte de la production parce que les besoins en matière de transport sont considérablement réduits ; l'agriculture urbaine est l'agriculture locale et contribue à l'économie locale et à la sécurité alimentaire locale. Une autre application importante pour l'aquaponie est dans d'autres zones où l'agriculture traditionnelle ne peut pas être utilisée, par exemple dans les zones extrêmement sèches (déserts et autres climats arides, par exemple), où la salinité du sol est élevée (par exemple zones côtières et estuariennes ou îles de sable corallien), où la qualité du sol a été dégradés en raison de l'utilisation excessive d'engrais ou perdus en raison de l'érosion ou de l'exploitation minière, ou en général lorsque les terres arables ne sont pas disponibles en raison de la tenure, des coûts d'achat et des droits fonciers. À l'échelle mondiale, les terres arables convenant à l'agriculture diminuent, et l'aquaponie est une méthode qui permet aux gens de cultiver intensément des aliments là où l'agriculture en terre est difficile ou impossible.

Productivité et rendement

La culture hydroponique la plus intensive peut atteindre des rendements de 20 à 25 % plus élevés que la culture à base de sol la plus intensive, bien que les données arrondies par les experts hydroponiques indiquent une productivité de 2 à 5 fois supérieure. C'est alors que la culture hydroponique utilise une gestion exhaustive des serres, y compris des intrants coûteux pour stériliser et fertiliser les plantes. Même sans les intrants coûteux, les techniques aquaponiques décrites dans cette publication peuvent égaler les rendements hydroponiques et être plus productives que le sol. La raison principale est le fait que la culture sans sol permet à l'agriculteur de surveiller, de maintenir et d'ajuster les conditions de croissance des plantes, en assurant des équilibres nutritifs en temps réel optimaux, la distribution d'eau, le pH et la température. En outre, dans la culture sans sol, il n'y a pas de concurrence avec les mauvaises herbes et les plantes profitent d'un meilleur contrôle des ravageurs et des maladies.

Réduction de la charge de travail

La culture sans sol ne nécessite pas de labourage, de labourage, de paillage ou de désherbage. Dans les grandes exploitations, cela équivaut à une diminution de la dépendance à l'égard des machines agricoles et de l'utilisation de combustibles fossiles. Dans l'agriculture à petite échelle, cela équivaut à un exercice plus facile et moins exigeant de main-d'œuvre pour l'agriculteur, d'autant plus que la plupart des unités aquaponiques sont soulevées hors du sol, ce qui évite de s'abaisser. La récolte est également une procédure simple par rapport à l'agriculture basée sur le sol, et les produits n'ont pas besoin d'un nettoyage approfondi pour éliminer la contamination du sol. Aquaponics convient à tous les genres et à de nombreuses classes d'âge et niveaux de capacité des personnes.

Monoculture durable

Avec une culture sans sol, il est tout à fait possible de cultiver les mêmes cultures en monoculture, année après année. Les monocultures dans le sol sont plus difficiles parce que le sol devient « fatigué », perd sa fertilité et que les ravageurs et les maladies augmentent. En culture sans sol, il n'y a tout simplement pas de sol pour perdre la fertilité ou faire preuve de fatigue, et tous les facteurs biotiques et abiotiques qui empêchent la monoculture sont contrôlés. Cependant, toutes les monocultures nécessitent une plus grande attention à la lutte contre les épidémies par rapport à la polyculture.

Complication accrue et investissement initial élevé

La main-d'œuvre requise pour la mise en place et l'installation initiales, ainsi que le coût, peuvent décourager les agriculteurs d'adopter une culture sans sol. L'aquaponie est également plus chère que l'hydroponie parce que les unités de production végétale doivent être soutenues par des installations aquacoles. L'aquaponie est un système assez complexe qui nécessite une gestion quotidienne de trois groupes d'organismes. Si une partie du système tombe en panne, l'ensemble du système peut s'effondrer. En outre, l'aquaponie nécessite une électricité fiable. Dans l'ensemble, l'aquaponie est beaucoup plus complexe que le jardinage à base de sol. Une fois que les gens sont familiers avec le processus, l'aquaponie devient très simple et la gestion quotidienne devient plus facile. Il y a une courbe d'apprentissage, comme avec de nombreuses nouvelles technologies, et tout nouvel agriculteur aquaponique doit se consacrer à l'apprentissage. Aquaponics ne convient pas à toutes les situations, et les avantages doivent être évalués par rapport aux coûts avant de se lancer dans une nouvelle entreprise.

TABLE 6.1
Tableau récapitulatif comparant la production végétale basée sur le sol et la production végétale sans sol

Catégorie Basé sur le sol Sans sol ProductionRendementVariable, en fonction des caractéristiques du sol et de la gestion. Très élevé avec une production végétale dense. Qualité de la productionEn fonction des caractéristiques et de la gestion du sol. Les produits peuvent être de moindre qualité en raison d'une fertilisation/ traitements inadéquats. Contrôle total de l'apport de nutriments appropriés à différents stades de croissance de la plante. Élimination des facteurs environnementaux, biotiques et abiotiques qui nuisent à la croissance des plantes dans le sol (structure du sol, chimie du sol, agents pathogènes, ravageurs). AssainissementRisque de contamination dû à l'utilisation d'eau de mauvaise qualité et/ou à l'utilisation de matières organiques contaminées comme engrais. Risque minimal de contamination pour la santé humaine. NutritionApport d'éléments nutritifsVariabilité élevée selon les caractéristiques et la structure du sol. Difficile de contrôler les niveaux de nutriments à la zone racinaire. Contrôle en temps réel des nutriments et du pH des plantes à la zone racinaire. Approvisionnement homogène et précis en nutriments selon les stades de croissance des plantes. Besoin de surveillance et d'expertise. Efficacité de l'utilisation des nutrimentsEngrais largement distribués avec un minimum de contrôle des nutriments selon le stade de croissance. Perte potentiellement élevée d'éléments nutritifs due au lessivage et au ruissellement. Quantité minimale utilisée. Distribution uniforme et flux réglable en temps réel des nutriments. Pas de lessivage. Utilisation de l'eauEfficacité du systèmeTrès sensible aux caractéristiques du sol, stress hydrique possible chez les plantes, dispersion élevée des nutriments. Maximisé, toute perte d'eau peut être évitée. L'alimentation en eau peut être entièrement contrôlée par des capteurs. Pas de coûts de main-d'œuvre pour l'arrosage, mais des investissements plus élevés. Salinitésensible à l'accumulation de sel, selon les caractéristiques du sol et de l'eau. Le rinçage du sel utilise de grandes quantités d'eau. Dépend des caractéristiques du sol et de l'eau. Peut utiliser de l'eau salée, mais a besoin d'un rinçage de sel qui nécessite des volumes plus élevés d'eau. GestionMain-d'oeuvre et équipementNorme, mais des machines sont nécessaires pour le traitement des sols (labourage) et la récolte qui reposent sur des combustibles fossiles. Plus de main-d'oeuvre nécessaire pour les opérations. L' expertise et la surveillance quotidienne à l'aide d'un équipement relativement coûteux sont tous deux essentiels. Coûts de mise en place initiale élevés. Opérations de manutention plus simples pour la récolte.

*Source : Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus et Alessandro Lovatelli, production alimentaire aquaponique à petite échelle, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Reproduit avec la permission. *


Food and Agriculture Organization of the United Nations

http://www.fao.org/
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