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L’agriculture bioponique

La bioponie, ou agriculture bioponique (un néologisme provenant de la fusion des mots grecs anciens bios, pour vie, et ponos, pour travail, labeur) consiste en une méthode utilisée dans le domaine de la culture des plantes, permettant l’application pratique des technologies mises au point par la bio-ingénierie des conditionneurs de sol microbiens (ou inoculants microbiens) combinés avec l’utilisation des amendements de sol biologiques. Cette méthode se base sur l’imitation, ou biomimétisme, des phénomènes naturels caractérisant l’action des populations microbiennes bénéfiques du sol avec les racines des végétaux. Elle est utilisée dans des systèmes de culture végétale en mode hors-sol et en régie bio-inspirée de haute précision et de haute performance.

L’agriculture bioponique constitue une méthode novatrice de culture végétale. Afin de croître de façon soutenue, une plante nécessite des conditions de vie idéales procurées, par exemple, par une lumière abondante, une température confortable, et un équilibre parfait entre l’air et l’eau dans le sol. Par surcroît, l’agriculture bioponique s’appuie sur la présence d’une flore microbienne riche et diversifiée autour des racines. La bioponie consiste à inoculer le système racinaire des végétaux avec une préparation de micro-organismes pouvant stimuler favorablement l’entrée massive des nutriments d’origine naturelle dans une plante cultivée, et ce, au moyen d’un système de culture hors-sol. La culture hors-sol se désigne comme étant toute culture effectuée dans un récipient plutôt qu’en pleine terre. Un système hors-sol peut être constitué d’un contenant de culture pouvant avoir plusieurs aspects, soit en forme de contenant traditionnel pourvu d’une réserve d’eau, ou soit en forme d‘auge de culture rectiligne, et qui supporte des cassettes de culture individuelles, dans lesquelles on retrouve une couche mince de compost organique de haute porosité ainsi que les végétaux. Pour sa part, l’inoculant microbien doit contenir un consortium stable constitué d’au moins une espèce de micro-organismes parmi les groupes suivants, à savoir : des mycorhizes arbusculaires, des bactéries associées aux mycorhizes arbusculaires, des bactéries promotrices de la croissance des végétaux (PGPR), des levures promotrices de la croissance des végétaux, des bactéries pourpres de type non-sulfureuses possédant un répertoire métabolique leur permettant de se développer en utilisant une grande variété de substrats organiques aussi bien qu’inorganiques, et des bactéries lactiques qui conditionnent l’eau et le substrat de culture.

Domaines d'application

L’agriculure bioponique se rapporte aux compositions microbiennes et à la méthodologie pour effectuer des procédures concernant le biocontrôle, la bio-fertilisation, la bio-stimulation et la bio-protection des végétaux cultivés. C’est une approche technologique très différente de celle de l’hydroponie, dans laquelle c’est l’eau qui effectue le travail pour stimuler la plante par le biais des engrais de synthèse qu’elle dissout. Dans le cas de l’agriculture bioponique, ce sont les myriades de formes de vie microscopiques entourant les racines des végétaux qui effectuent le travail pour stimuler, promouvoir, encourager et protéger la plante dont ils sont les compagnons, ou symbiotes obligés, dans le sol.

Les compositions microbiennes et la méthodologie sont élaborées de façon à améliorer la productivité des végétaux cultivés en mode hors-sol, et afin de réduire les conséquences environnementales de l’utilisation des engrais de synthèse et des pesticides chimiques ainsi que du gaspillage de ressources naturelles, tels l’eau d’arrosage et les amendements organiques. De fait, les compositions microbiennes et la méthodologie proposées dans cette technologie sont utilisées afin de mieux gérer l’utilisation du sol, de l’eau et des engrais naturels, tout en recréant et en reconstituant les environnements de sol que les plantes cultivées retrouvent normalement dans leur habitat naturel de pleine terre. Le résultat observable offert par cette technologie consiste en une croissance vigoureuse, un développement complet des végétaux, l’obtention de récoltes pleines de saveur et d’éléments nutritifs, et la promotion soutenue de la résistance naturelle des végétaux à divers stress de croissance, aux insectes et aux maladies. La bioponie se réfère surtout à l’agriculture, et plus précisément, se réfère à un système bio-inspiré, de haute performance et de haute précision, pour la culture des végétaux dans des systèmes d’agriculture verticale aussi bien qu’en grandes surfaces horizontales, sur la base d’un bioprocédé microbien novateur, distinctif, très fiable et très bien caractérisé.

Le marché mondial des produits agro-alimentaires issus de l’agriculture biologique est considérable, et les besoins pour des récoltes variées et saines produites localement, sans utiliser ni engrais de synthèse, ni produits chimiques dommageables pour la santé, ni pesticides, ni OGM, ne font qu’augmenter, et gagnent les faveurs d’un public de plus en plus averti. En outre, plusieurs études ont clairement démontré les dangers pour l’homme, les animaux et l’environnement apportés par les modèles traditionnels de la production de masse, de la consommation animale et des tests en plein champ des organismes génétiquement modifiés. Une conscientisation accrue du public pour de tels dangers a encouragé la recherche de méthodes de production basées sur la permaculture et de meilleures pratiques agricoles. En outre, les tendances actuelles prouvent la pertinence de concepts tels l’agriculture urbaine vivrière, le maraîchage sur toit vert productif et la souveraineté alimentaire. Le concept de la souveraineté alimentaire signifie le droit fondamental pour tout État à être libre de ses choix en matière de production agro-alimentaire et de méthodes de culture, sans empiéter sur les choix de ses voisins, sans provoquer de dommages à l’environnement, et sans conséquences négatives sur ses voisins, tout en minimisant ses importations en provenance de d’autres pays ou régions du monde.

La bioponie peut également s’appliquer au domaine de la filtration et de la purification des eaux usées, dans ce cas, c’est le travail conjoint des végétaux filtreurs et des micro-organismes bénéfiques qui assure la phytoépuration et la bioremédiation de l’eau sale et de la terre contaminée. Dans ce cas, la bioponie peut permettre la création d’infrastructures et de systèmes modulaires pour le traitement des eaux grises. La filtration de l’eau usée est effectuée par le biais de la culture intensive de plantes filtrantes spécialement choisies. Ainsi, un système de phytoépuration et de traitement des eaux usées de haute performance et de peu d’entretien peut être proposé à un coût peu élevé, sur la base d’un bioprocédé qui s’appuie sur un système et une méthode distincte.

Technologie

Le terme agriculture de plein sol désigne toutes les approches de culture qui s’effectuent sur des plantes cultivées en pleine terre. Le terme agriculture hors-sol désigne toute culture qui est effectuée dans un récipient. Le récipient en question peut, bien sûr, contenir de la terre, un terreau d’empotage, ou du compost.

La culture des végétaux en contenants peut également être effectuée par le biais de substrats qui ne sont pas de nature terrestre, comme par exemple, les substrats à base de laine de verre ou de laine de roche couramment utilisés en agriculture hydroponique.

Dans le cas de la culture en mode hors-sol, on peut utiliser des systèmes dans lesquels les racines des végétaux sont soit partiellement, ou soit complètement immergées dans l’eau.

L’agriculture bioponique propose une solution novatrice aux inconvénients offerts par les contenants traditionnels utilisés pour cultiver des végétaux, tout en utilisant de la terre ou du compost, et en bonifiant l’environnement microbien situé autour des racines.

La limite traditionnelle de l’agriculture géoponique en contenants est apportée par le phénomène de la spiralisation des racines lorsque le contenant n’est pas enduit d’une couche cuivrée. Des contenants fabriqués en géotextile sont abondamment offerts dans le commerce. Ils offrent une solution au problème de l’entassement des racines dans la partie inférieure des contenants, prévenant ainsi la spiralisation, et offrant une alternative intéressante aux contenants fabriqués en matière plastique ou en terre cuite, pour les besoins des amateurs de jardinage.

L’agriculture bioponique donne de meilleurs résultats lorsque les racines des végétaux peuvent s’épanouir librement. Certains récipients fabriqués en matière plastique sont également conçus pour empêcher l’étouffement des racines des plantes. D'autres possèdent une forme rectangulaire et peuvent être jumelés ensemble. C’est ce genre de contenant qui est utilisé dans le cadre de l’agriculture bioponique à grande échelle, par exemple, dans des serres ou des jardins urbains sur les toitures.

Le bioprocédé en continu qu’un tel environnement de culture favorise autour des racines peut bel et bien permettre à des populations distinctes de micro-organismes de proliférer sous la forme d’un consortium dynamique qui utilise de façon optimale toutes les ressources nutritives des engrais organiques. De même, le bioprocédé en question n’encourage pas une augmentation progressive de la salinité ambiante du substrat.

La bioponie propose donc un système de culture hors-sol intégré, de haute performance, qui utilise le compost organique de haute porosité en tant que substrat vivant, dynamique et entièrement naturel, pouvant supporter les besoins d’un consortium microbien bénéfique qui utilise les composés organiques présents dans les engrais et les amendements biologiques, aussi bien que dans les eaux usées, en guise d’engrais naturel pour combler les besoins aussi bien des végétaux que des micro-organismes eux-mêmes.

Dans sa forme la plus efficace, la bioponie propose une méthode de culture des végétaux qui prévoit et encourage le renouvellement régulier des constituants microbiens bénéfiques retrouvés au niveau du substrat de culture. Cette approche d'agriculture régénératrice permet de conditionner le substrat de culture et la réserve d’eau en permanence, afin de garantir d’excellents rendements de culture entièrement reproductibles. En outre, le renouvellement régulier de la flore microbienne de type probiotique apporte un contrôle complet, efficace et permanent des pathogènes des végétaux et des maladies des racines. La probiotique est une stratégie conçue pour maintenir et conserver les défenses naturelles du sol contre les pathogènes des plantes et les maladies des racines, tout en stimulant les mécanismes de la défense naturelle des végétaux contre les envahisseurs. Les végétaux possèdent alors une résistance accrue contre les maladies bactériennes et/ou fongiques. Les micro-organismes probiotiques peuvent être soient des micro-organismes qui sécrètent des antibiotiques et/ou des sidérophores afin d’agir en antibiose contre les agents pathogènes, soient des endophytes pour prévenir la propagation des infections, ou soient des micro-organismes impliqués dans les voies métaboliques de la résistance systémique induite ou acquise des végétaux. Préférablement, l’agriculture bioponique utilise un consortium microbien qui maintient une pression sélective favorisant et encourageant l’activité de la microflore du sol directement impliquée dans les mécanismes de la symbiose rhizophagique, pour une nutrition optimale des racines et un développement rapide et complet des végétaux, et ce, sans interruption.

La bioponie a également pour but de prévenir et empêcher le gaspillage de l’eau et des engrais. L’agriculture bioponique permet effectivement d’optimiser l’utilisation de toute l’eau, de tous les engrais organiques et de tous les micro-organismes présents dans le système en tant qu’intrants. Il n’y a pas de pertes. Il est important de rappeler que, dans le cas de l’agriculture hydroponique, l’eau ainsi que les engrais minéraux qu’elle contient doivent être jetés à l’égout après usage une fois les plantes récoltées, et ce, avant de recommencer un nouveau cycle de production, car autrement il y aurait un risque considérable de contamination par des agents pathogènes. Cela constitue une perte nette pour le producteur, et un ajout au problème de la pollution de l’environnement.

Avantages

• Le besoin de rajouter du terreau de façon régulière est éliminé. Ce travail fastidieux d’ajout de compost frais autour des plants est effectué avec de l’équipement encombrant telles des pelles et des brouettes, et occasionne un va-et-vient constant des travailleurs de serre autour des plants, ce qui résulte en plusieurs types de dommages, plaies et blessures occasionnées aux végétaux. Le tout favorise l’infection des plants molestés, et la dissémination subséquente des maladies, généralement fongiques telluriques et aériennes. Le renouvellement hebdomadaire de la flore microbienne ainsi que la reminéralisation régulière du substrat de culture sont effectués notamment par l’utilisation régulière d’inoculants et de conditionneurs de sol constitués d’un consortium vivant de micro-organismes bénéfiques, et par l’utilisation des engrais organiques, respectivement. Ces produits naturels sont maintenant facilement disponibles sous une forme liquide très concentrée et très homogène, facilement dosables avec des appareils complètement automatiques, tels des injecteurs proportionnels de fertilisants.
• La probiotique en régie bioponique contribue à simplifier les procédures de protection contre les maladies de sol telle la liégeuse de la racine, en éliminant le besoin de greffer des têtes de plants de tomates productifs sur des souches de racines résistantes aux diverses maladies. Le greffage est une technique qui n’est pas maîtrisée par tous les producteurs biologiques, et qui comporte beaucoup de pertes, tout en occasionnant plusieurs dépenses coûteuses pour le producteur. Le plant cultivé en mode bioponique pourra très bien subsister en utilisant sa propre masse de racines, et il sera à la discrétion du producteur de gérer ses végétaux de façon à permettre aux racines de nourrir une ou deux têtes par plant.
• L’agriculture hors sol sous abri élimine le besoin impératif d’effectuer une rotation des cultures dans le terreau d’une serre certifiée biologique, comme c’est le cas en agriculture de plein sol soit à l'extérieur, ou sous abri. En agriculture bioponique hors sol, les racines des végétaux ne risquent pas d’être exposées aux pathogènes présents à l’état dormant dans un sol qui est utilisé depuis plusieurs années (spores, microsclérotes, conidies, pycnides, propagules viables, etc…).
• La probiotique en régie bioponique offre la possibilité bien réelle à n’importe quel producteur agricole d’installer un système de culture de haute performance de conception clé-en-main, qui lui donnera l’occasion unique de pratiquer une agriculture 100% biologique de haut rendement dès la première année d’exploitation, et ce, sans attendre les cinq années préparatoires à l’obtention d’une certification biologique.
• La probiotique en régie bioponique favorise une agriculture verticale sur niveaux multiples, ce qui augmente la productivité par mètre carré de serre, et réduit considérablement les coûts au pied carré associés à l’utilisation des grandes surfaces de serre sur un seul niveau de culture (au sol ou sur des tables de culture). L’application extrême de cette méthode consiste à recouvrir les murs avec de la végétation, et de créer des murs verts.
• L’agriculture bioponique est très économique en ce qui a trait à l’utilisation en eau, en main d’œuvre, et en engrais. Il n’y a aucun gaspillage par lessivage ou ruissellement d’éléments nutritifs qui se perdraient dans le sol, étant donné que tout est recirculé et récupéré, un peu comme dans le cas des systèmes de type « pump and dump » rencontrés en serriculture hydroponique. Le tout permet de cultiver facilement des végétaux bien nourris, bien stimulés biologiquement, toujours en pleine santé, et qui seront peu ou pas du tout sujets aux maladies.
• La régie bioponique peut utiliser une eau conditionnée par des micro-organismes protecteurs tels Streptomyces, en recirculation constante par le biais d’une approche de type « pump and dump ». Cette approche de culture protège les racines des végétaux contre l’apparition et la dissémination des maladies fongiques causés par des pathogènes redoutables dans un environnement de serre hydroponique tels les oomycètes Pythium et Phytophthora. Ces pathogènes peuvent aisément contaminer tous les plants d’une même serre si leurs spores contaminent l’eau nutritive non-protégée d’une installation de type NFT dans laquelle aucune approche probiotique n’est envisageable.
• L’utilisation de micro-organismes bénéfiques possédant une activité larvicide ou nématicide permet une protection végétale exempte de vers ou de larves d’arthropodes par le principe de la bio-protection des cultures. Les populations de ces micro-organismes bénéfiques n’ont qu’à être renouvelées de temps à autre sur une base régulière, selon le principe qu’il est préférable de prévenir que de guérir, et ce, en tout respect des principes naturels qui régissent depuis l’aube des temps la vie des végétaux dans un substrat de compost organique de qualité.
• L’agriculture bioponique est tout à fait compatible avec les différents substrats et amendements retrouvés dans le commerce et offerts aux producteurs agricoles. Par exemple, des additifs d’origine naturelle, tels la poudre d’os, le sang séché, le guano de chauve-souris, les extraits d’algues marines, les préparations de fumier avicole granulaire, les composts marins et le vermicompost, sont autant de produits naturels qui peuvent rehausser l’effet des inoculants de micro-organismes bénéfiques utilisés dans le système de culture.
• Les inoculants bactériens utilisés en agriculture bioponique ont une portée beaucoup plus grande que les engrais minéraux sur la santé des cultures. Ils conservent la terre dans une forme vivante et non inerte, et peuvent effectuer les actions suivantes :
• Conditionner une composition microbienne appropriée au niveau de la phase compost, et stimuler les défenses naturelles du sol contre la putréfaction incontrôlée (bio-conditionnement, bio-protection, probiotique)
• Effectuer la fixation de l’azote (bio-fertilisation) 3. Solubiliser le phosphore et le potassium (bio-fertilisation) 4. Décomposer les hydrates de carbone complexes contenus dans le sol et contribuer à la mobilisation du carbone et des autres éléments minéraux contenus dans les molécules organiques (reminéralisation, bio-fertilisation) 5. Stimuler les défenses naturelles des plantes contre les pathogènes (phytoprotection) 6. Promouvoir et stimuler la croissance des végétaux (bio-stimulation) 7. Promouvoir et stimuler la mycorhization des racines des végétaux (bio-fertilisation, bio-stimulation)

Inconvénients

Les compositions microbiennes sont exclusives et requièrent un savoir-faire très poussé en matière de formulation et de fabrication.

Les compositions microbiennes ne peuvent être fabriquées à la maison, contrairement aux ferments lactiques alimentaires, les mélanges artisanaux de compost et d’amendements organiques d’origine naturelle.

L’inoculant requiert des précautions particulières d’entreposage : utiliser des récipients opaques, éviter la lumière, éviter le gel.

Les inoculants ne sont pas viables indéfiniment une fois le contenant d’entreposage ouvert : il faut tout utiliser à l’intérieur des 18 mois suivant l’ouverture du contenant.