Optimisation des systèmes aéroponique et NFT pour la laitue : effets du débit et de la source nutritive sur l'efficience de l'eau, la croissance et la rentabilité

Produire plus de nourriture avec moins d'eau

À mesure que les villes s'étendent et que les climats deviennent plus chauds et plus secs, les agriculteurs sont sous pression pour produire davantage avec beaucoup moins d'eau. Cette étude examine comment cultiver de la laitue sans sol, en utilisant des systèmes hydriques contrôlés dans une serre. En comparant deux dispositifs hors sol populaires et deux sources nutritives différentes, les chercheurs montrent comment économiser l'eau, augmenter les rendements et même gagner davantage par plante — des enseignements utiles pour quiconque s'intéresse à la sécurité alimentaire future.

Culture sans sol

Plutôt que des parcelles de terre, l'équipe a utilisé deux systèmes à base d'eau : la technique du film nutritif (NFT) et une installation aéroponique. En NFT, la laitue est installée dans de longs tuyaux tandis qu'un mince film d'eau riche en nutriments s'écoule le long des racines. En aéroponie, les plantes sont suspendues au-dessus d'une cuve fermée et leurs racines pendent dans l'air, où elles sont régulièrement pulvérisées d'une fine brume nutritive. Les deux systèmes recyclent l'eau, réduisant fortement les pertes par rapport à l'irrigation traditionnelle. Les expériences ont été menées dans une serre en plastique non chauffée en Égypte, en cultivant de la laitue iceberg sur environ 55 jours, de la graine à la récolte.

Transformer puits et poissons en nourriture pour plantes

L'étude a également comparé deux sources de nutrition végétale. La première était un mélange chimique classique dissous dans de l'eau de puits, basé sur une recette bien connue utilisée dans de nombreuses fermes hydroponiques. L'autre provenait de l'eau de vidange d'une cuve fermée de tilapias du Nil, où les déchets des poissons fournissent naturellement de l'azote et d'autres nutriments clés. Cette « eau de poisson » a été filtrée et pompée vers les plantes, créant une boucle aquaponique simple dans laquelle poissons et laitues bénéficient de la même eau. Les chercheurs ont appliqué les deux sources nutritives aux systèmes NFT et aéroponique à quatre débits différents, puis ont suivi l'absorption de nutriments, la croissance des plantes et l'utilisation globale de l'eau.

Trouver le point optimal de débit d'eau

Les résultats montrent que plus d'eau n'est pas toujours mieux. Dans le système NFT, la laitue a absorbé le plus de nutriments et atteint son plus grand poids frais à un débit intermédiaire de 1,6 litres par heure ; augmenter le débit à 2 litres par heure a en réalité réduit l'absorption de nutriments et la croissance, probablement parce que les nutriments passaient trop vite devant les racines. En revanche, le système aéroponique a donné les meilleures performances au débit le plus faible testé, 0,8 litre par heure, où les racines disposaient de suffisamment de temps dans la brume pour absorber à la fois l'eau et les minéraux dissous tout en restant bien oxygénées. Pour presque tous les nutriments mesurés — azote, phosphore, potassium, calcium et magnésium — l'aéroponie à faible débit a dépassé le meilleur réglage du NFT.

Plus de laitue par goutte et de meilleurs rendements

Ces tendances se sont traduites directement dans les performances de la culture et l'efficience de l'eau, une mesure du nombre de kilogrammes de laitue produits par mètre cube d'eau. L'aéroponie à 0,8 litre par heure a livré les têtes les plus lourdes et la meilleure efficience de l'eau, améliorant cette métrique d'environ deux tiers par rapport au NFT pour les deux sources nutritives. Le NFT à 1,6 litre par heure offrait un avantage modeste en consommation d'eau par rapport à l'aéroponie à débits plus élevés, mais n'a jamais égalé le meilleur réglage aéroponique. Sur le plan économique, l'aéroponie arrivait aussi en tête : bien que son équipement et son exploitation soient légèrement plus coûteux, les rendements supérieurs ont entraîné 34 % de bénéfice net en plus que le NFT avec le mélange nutritif standard et environ 5 % de plus lorsque l'eau de poisson était utilisée. L'intégration de l'élevage de poissons augmentait les coûts mais apportait un second produit commercialisable précieux — des poissons — de sorte que le revenu total et le profit étaient supérieurs à l'utilisation de nutriments chimiques seuls.

Ce que cela signifie pour l'alimentation de demain

Pour les cultivateurs et les planificateurs qui envisagent des alternatives aux champs conventionnels, ce travail délivre un message clair : des systèmes aéroponiques soigneusement réglés peuvent produire plus de laitue avec moins d'eau et plus de profit qu'une alternative hydroponique largement utilisée. Faire fonctionner l'aéroponie à un débit doux et l'alimenter avec une eau riche en nutriments provenant de l'aquaculture stimule non seulement la croissance des plantes et l'absorption des nutriments, mais transforme aussi les déchets aquacoles en fertilisant utile. Dans les régions confrontées à la raréfaction de l'eau et à un espace agricole limité, de tels systèmes fermés et hors sol pourraient jouer un rôle important pour produire légumes frais et poissons côte à côte, permettant d'optimiser chaque goutte d'eau tout en maintenant la viabilité économique de la production.

Citation: El-Demerdash, D.I., Morad, M.M., Wasfy, K.I. et al. Aeroponic and NFT system optimization for lettuce: effects of flow rate and nutrient source on water use efficiency, growth, and profitability. Sci Rep 16, 14292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41347-z

Mots-clés: laitue hydroponique, aéroponie, aquaponie, efficience de l'utilisation de l'eau, agriculture hors sol