Faites attention à votre eau lors de la gestion des cultures en serre

Photo : Institut d'innovation des ressources

L'amélioration de l'efficacité des ressources dans les systèmes d'agriculture en environnement contrôlé (ACE) est essentielle pour assurer une production alimentaire et végétale durable et préserver les précieuses ressources de la planète. Dans son prochain "CEA Energy & Water Benchmarking Report" qui sera publié en juin, le Resource Innovation Institute (RII) a constaté que les exploitants de serres qui cultivent des légumes-feuilles, par exemple, utilisent des quantités d'eau extrêmement variables pour produire leurs cultures. Les exploitants de serre les plus efficaces peuvent faire pousser des cultures en utilisant moins de 3 gallons par livre produite (gal/lb), tandis que d'autres utilisent plus de 20 gal/lb.

La rareté de l'eau devenant un problème de plus en plus critique, les exploitants de serres doivent prendre des mesures pour réduire à la fois leur consommation d'eau et leur gaspillage d'eau, quelles que soient les cultures qu'ils cultivent. Alors que les coûts des ressources continuent d'augmenter, il existe également une incitation économique pour les producteurs de CEA à adopter les systèmes et les pratiques les plus efficaces pour maintenir la rentabilité.

Voici quelques conseils et pratiques d'efficacité hydrique pour aider votre entreprise à gérer sa consommation d'eau.

La première étape que les propriétaires de serres (ou tout exploitant d'installations CEA) doivent suivre lorsqu'ils tentent d'optimiser leur efficacité hydrique consiste à suivre leur utilisation actuelle de l'eau. Bien que cela puisse sembler évident, de nombreuses exploitations ne suivent que le volume d'eau total utilisé par leur installation via le compteur d'eau ou le compteur de rejet d'égout de leur service public. Cette configuration laisse les producteurs inconscients de l'endroit où l'eau est la plus utilisée et de l'endroit où elle est potentiellement gaspillée.

Pour devenir de meilleurs intendants de l'eau, les opérateurs du CEA doivent savoir quelle quantité d'eau est destinée à l'irrigation, au contrôle du climat ou au traitement (ce dernier comprend l'eau utilisée pour la pulvérisation de pesticides, l'assainissement, le rinçage des légumes ou les plantes flottantes dans un canal pour un traitement ultérieur) .

Une exploitation bien entretenue peut passer à côté d'économies de ressources en surveillant uniquement la quantité d'eau qu'elle utilise, car la qualité de l'eau détermine la quantité d'eau. En d'autres termes, la surveillance de la qualité de l'eau détermine quelle utilisation est appropriée et combien de temps cette eau peut être utilisée avant de devoir être remplacée.

Il est crucial de collecter des données pour identifier quand et où l'eau est gaspillée pour les serres utilisant le refroidissement par évaporation et ventilateur. Les coussins de refroidissement par évaporation peuvent être mal ajustés et les fuites printanières peuvent facilement passer inaperçues pour les travailleurs des serres, ce qui peut à son tour entraîner le déversement de quantités importantes d'eau sur le sol de la serre. Ce type de fuite d'eau est également courant pour les systèmes de chauffage hydroniques qui reposent sur des chaudières.

L'emplacement seul peut nécessiter une consommation d'eau plus élevée. Par exemple, les opérations du CEA situées près de la côte ou celles qui utilisent des eaux souterraines avec un total élevé de sels dissous (y compris les ions de N, P, K, Mg et Na) pourraient se retrouver à arroser leurs cultures cultivées dans des milieux en pot plus fréquemment pour éviter un scénario où les médias se dessèchent. Un milieu trop sec pourrait entraîner la mort des racines en raison des restes de sels concentrés. Des niveaux élevés de sodium entraîneront des carences en Ca, Mg ou K. Pour être précis, les opérations avec une teneur élevée en sodium ou en sels dissous totaux élevés peuvent viser un taux de lixiviation de 20 % à 40 %, par opposition à un taux de lixiviation plus typique de 10 % à 20 %. (Le taux de lixiviat mesure la quantité d'eau qui s'écoule du fond du pot.)

Ce n'est qu'en mesurant l'eau entrant dans votre installation, en analysant où elle est utilisée le plus lourdement (et potentiellement gaspillée) et en identifiant la quantité qui va être gaspillée que les exploitants de serre commenceront à être en mesure d'identifier les processus économes en ressources et les améliorations du système.

Un endroit facile pour commencer est d'évaluer les méthodes d'arrosage. Les experts conviennent que l'arrosage manuel des pots est la stratégie d'irrigation la moins efficace.

L'arrosage à la main s'accompagne souvent d'un débit élevé. Pour cette raison, "de petites inexactitudes peuvent être très additives" lors de l'arrosage de plusieurs cultures en pot, explique Tera Lewandowski, membre du RII, qui est également chercheur principal chez Hawthorne.

Les émetteurs goutte à goutte sont une option beaucoup plus durable que l'arrosage aérien, note-t-elle.

"Lorsque nous avons des émetteurs goutte à goutte et que nous effectuons une irrigation lente et lente, même si vous vous trompez de quelques minutes pour une raison quelconque, votre volume d'eau total livré n'est pas du tout proche de ce qu'il sera dans cette méthode aérienne. ." dit Lewandowski.

Les opérateurs peuvent parfois minimiser leur arrosage en saturant le milieu avec de l'eau une fois par jour. Selon la composition exacte du terreau et sa capacité de rétention d'eau, saturer le milieu une fois peut réduire le volume total d'eau appliqué par rapport à l'application de plusieurs quantités de doses plus petites.

"Nous pouvons laisser ce pot sécher toute la journée, et cette plante n'atteint pas un niveau de flétrissement malsain", partage Lewandowski. (Remarque : Toutes les cultures et tous les milieux ne répondront pas aussi bien à l'irrigation par trempage qu'à l'irrigation goutte à goutte.)

L'ajustement de la taille, de la forme et des dimensions des conteneurs peut également aider les producteurs à trouver le bon équilibre entre les besoins de drainage et l'efficacité de l'eau - le même volume de terreau contiendra plus d'eau s'il se trouve dans un conteneur bas et trapu que s'il se trouve dans un conteneur plus haut. même volume. Avec une capacité de rétention d'eau plus élevée, cependant, vient le risque de conditions anaérobies qui pourraient entraîner des maladies du substrat telles que la pourriture des racines. Les producteurs devront surveiller leurs substrats pour s'assurer qu'ils ne saturent pas trop leurs milieux.

Lewandowski conseille aux producteurs de viser à maintenir leur teneur en eau volumétrique (VWC) entre 50% et 70%, selon la culture spécifique. Une erreur courante qu'elle voit commettre par les cultivateurs est de trop réduire leur arrosage. Selon le type de substrat et la culture cultivée, si un cultivateur devait maintenir un faible VWC pendant de longues périodes, la culture pourrait avoir du mal à acquérir cette eau, dépensant de l'énergie pour l'acquisition de ressources plutôt que pour son développement (qu'il s'agisse de rendement ou de production de métabolites secondaires). ). Cela dit, ce séchage est parfois effectué par les producteurs après la transplantation pour forcer les plantes à accélérer la croissance des racines pour trouver plus d'eau.

Dans les systèmes hydroponiques, y compris la culture de laine de roche irriguée au goutte-à-goutte, l'eau est essentielle car c'est le seul moyen pour les plantes d'accéder aux nutriments. Il existe une variété de facteurs qui peuvent exacerber le gaspillage d'eau dans ces systèmes, y compris un mauvais climat et des techniques de gestion de l'eau.

Par exemple, si le débit de l'événement d'irrigation est trop élevé, un ruissellement et une canalisation excessifs peuvent faire passer un plus grand volume de solution nutritive à travers le substrat que nécessaire, augmentant ainsi la quantité d'eau envoyée aux déchets, selon Marielle Taft, membre du RII, Spécialiste principal des cultures chez Grodan.

Une autre erreur qu'elle voit dans les opérations hydroponiques est les piquets goutte à goutte enfoncés trop profondément dans les médias.

"Vous avez peut-être le bon débit et vous appliquez peut-être les bons volumes lors d'un événement d'irrigation donné, mais si vos piquets goutte à goutte sont insérés trop loin dans le média, l'eau pourrait simplement contourner le haut du substrat", explique Taft. . "Cette partie supérieure deviendra impropre à la colonisation des racines et inutilisable pour les plantes car elle est entièrement sèche."

Les producteurs qui pensent alors que leur milieu est desséché augmenteront probablement leur arrosage (et, par conséquent, la quantité d'eau gaspillée). La profondeur de piquet d'égouttement appropriée varie en fonction du fabricant et du milieu de culture utilisé. Taft conseille aux opérateurs de vérifier auprès de leur fabricant de piquets d'égouttement le bon placement. Avec de nombreuses marques de piquets d'égouttement populaires, plus vous placez le piquet profondément, plus la surface restera sèche, tandis qu'un placement moins profond conduira à une surface de substrat plus humide.

Les systèmes hydroponiques peuvent maximiser l'efficacité de l'eau en fermant la boucle, ce qui signifie récupérer, recycler et réutiliser la solution nutritive. C'est en grande partie parce que les milieux inorganiques tels que la laine de roche (ou laine de roche) ne contribuent pas à l'excès de tanins, de cations ou de contaminants biologiques inhérents à l'eau de lixiviation.

Bien qu'il soit plus difficile de créer un système de circularité de l'eau avec des milieux d'origine organique (comme le sol ou le coco), il est possible de construire un système pour recycler et réutiliser l'eau plusieurs fois avant que la solution ne doive être déversée et remplacée.

Un système de circularité de l'eau doit être conçu en tenant compte à la fois de l'efficacité et de vos pratiques de production. Les opérateurs utilisant des poudres solubles pré-mélangées ou des nutriments liquides pré-mélangés ne peuvent généralement pas ajuster les contributions PPM élémentaires individuelles de leur fraction recapturée aussi rapidement et précisément que ceux qui utilisent des dérivés d'engrais bruts individualisés, explique Taft.

Cela dit, si une installation va avoir du mal à envoyer régulièrement des échantillons pour des analyses quantitatives en laboratoire, ou manque de confiance technique pour effectuer des ajustements à la volée, il existe de nombreux autres systèmes à sa disposition pour le drainage. recirculation de l'eau. Cette infrastructure peut comporter des composants tels que les UV, l'ozone, l'électrolyse et/ou d'autres traitements chimiques pour stériliser les polluants organiques combinés à une filtration sélective par membrane, drainer les réservoirs de réintroduction de l'eau ou même des unités d'osmose inverse pour dépouiller la solution des ions après de multiples utilisations. . En règle générale, les systèmes d'osmose inverse sont évités pour la filtration des eaux de drainage en raison de leur rapport inefficace entre l'eau de saumure (déchets) et le perméat (eau pure), mais certaines installations trouvent des solutions créatives pour la fraction de saumure, telles que la rétention d'eau sur site pour la protection contre les incendies, ou irrigation de surface pour les plantes paysagères tolérantes à la salinité. Et en fin de compte, toute quantité d'eau détournée des égouts est une amélioration.

Gardez une maison propre

Un aspect souvent négligé des pratiques d'efficacité de l'eau est de rester au-dessus de l'accumulation de minéraux et de biofilm dans les lignes d'irrigation, ce qui peut réduire le diamètre intérieur des lignes d'irrigation et conduire à un débit d'eau restreint et à une distribution inégale de l'eau. Les impacts de cette accumulation peuvent potentiellement endommager ou retarder la croissance des plantes, ce qui oblige les producteurs à éviter de faire recirculer cette eau.

Par exemple, les biofilms et l'accumulation de minéraux recouvrant l'intérieur des tuyaux et des tubes d'irrigation peuvent abriter des agents pathogènes des plantes et provoquer des obstructions qui empêchent l'eau et les engrais d'atteindre les cultures. Cela peut entraîner une réduction des rendements des cultures, une perte de cultures due à la dessiccation et des épidémies d'organismes pathogènes dans la zone racinaire et la solution d'eau de drainage.

Taft affirme que la réinitialisation post-récolte est le moment idéal pour les opérateurs d'inspecter et d'entretenir les systèmes d'irrigation.

"Chaque fois que vous récoltez une culture, vous avez cette fenêtre d'opportunité cruciale pour utiliser des agents désinfectants très efficaces pour éradiquer les biofilms et l'occlusion minérale et arrêter la prolifération des agents pathogènes des plantes", déclare Taft. "A leur concentration idéale pour le nettoyage, ils endommageraient ou tueraient les plantes, alors profitez de chaque occasion pour nettoyer le système d'irrigation lorsque la serre est vide avant de la repeupler avec des plantes."

Une meilleure pratique de l'industrie, note Taft, consiste à "utiliser une sorte d'acide, le plus souvent de l'acide sulfurique, pour dissoudre et décaper d'abord la couche minérale". Cela exposera la couche de biofilm au désinfectant ou à l'agent oxydant ultérieur qui est injecté. "Trop souvent, les gens ne réalisent pas qu'il y a généralement une couche de sel minéral qui incruste le biofilm, le protégeant dans un sens. En enlevant d'abord la couche de précipité de sel, vous pouvez vous assurer que le biofilm est entièrement exposé à l'oxydant ou au désinfectant que vous utilisation, en veillant à ce que la solution puisse établir un contact adéquat avec la couche biologique."

Construire une installation CEA qui maximise la productivité et l'efficacité des ressources est une tâche difficile, quelle que soit la taille de votre exploitation. Avec le bon état d'esprit à long terme, une compréhension du potentiel de votre exploitation et l'accès à des sources d'informations de pointe (comme le prochain rapport d'analyse comparative de l'énergie et de l'eau de RII), les opérateurs CEA peuvent augmenter à la fois leur efficacité des ressources et leurs résultats.

Vous souhaitez en savoir plus sur l'efficacité de l'eau pour le CEA ? Consultez les guides des meilleures pratiques de RII et d'autres ressources publiées et évaluées par des pairs couvrant des sujets tels que la conception et la construction d'installations, l'éclairage, le CVC sur catalog.resourceinnovation.org, et recherchez un prochain rapport d'analyse comparative de l'eau qui sera publié en juin. Vous pouvez également en savoir plus sur RII ici.

Robert Eddy est directeur de l'agriculture pour la société de cannabis Rookwood Holdings, LLC, qui a obtenu des licences de culture dans l'Ohio, le Missouri et la Virginie-Occidentale. Il est également l'ancien directeur des serres de l'Université Purdue pendant 20 ans et directeur de CEA Consultancy, LLC. Rob est un membre actif du conseil consultatif technique du Resource Innovation Institute et a contribué à l'élaboration du guide des meilleures pratiques de contrôle de RII avec le groupe de travail 2021 sur les contrôles. Voir toutes les histoires d'auteurs ici.