L’aquaponie repose en grande partie sur le travail des bactéries nitrifiantes afin d’empêcher les déchets des poissons d’atteindre des niveaux toxiques. Les bactéries constituent donc un lien vital entre les composants de l’écosystème aquaponique, permettant aux plantes de filtrer efficacement l’eau dans le système.
Trois groupes principaux de bactéries sont nécessaires au fonctionnement d’un système aquaponique, et sont souvent appelés « biofiltre » :
- Les bactéries oxydant l’ammoniac, qui convertissent l’ammoniac toxique en nitrites ;
- Les bactéries oxydant les nitrites, qui transforment les nitrites en nitrates, la forme de nutriments la plus disponible pour les plantes ;
- les bactéries hétérotrophes, qui décomposent les déchets solides de poissons et de plantes en micro-nutriments disponibles, qui sont également nécessaires à la croissance des plantes.
Bien que ces trois groupes de bactéries soient essentiels au fonctionnement d’un système aquaponique, l’accent est mis sur les bactéries qui traitent l’ammoniac et l’azote. Les bactéries oxydant l’ammoniac et les bactéries oxydant les nitrites sont appelées ensemble les bactéries nitrifiantes et font la différence entre la vie et la mort d’un système aquaponique. Sans ces bactéries, les systèmes deviennent rapidement toxiques, ce qui entraîne la mort massive des poissons.
De plus, des colonies saines de bactéries nitrifiantes et hétérotrophes empêchent la croissance de bactéries moins bénéfiques, qui peuvent infecter les plantes ou les poissons et nuire au système, en perturbant l’équilibre vital des composants du système.
Comment cultiver des bactéries nitrifiantes ?
Il est très important de créer dans votre système aquaponique un environnement favorable aux bactéries, qui favorisera la croissance d’une colonie bactérienne saine. Cela encourage les bactéries nitrifiantes et hétérotrophes, qui ont des exigences environnementales similaires, à se reproduire dans le système.
Prérequis environnementaux
Les bactéries nitrifiantes et hétérotrophes ont toutes deux besoin des éléments suivants.
Une température de l’eau comprise entre 15°C et 30°C
Les bactéries survivent à des températures situées en dehors de cette plage, mais leur reproduction et leur productivité diminuent. Il est donc particulièrement important de surveiller les niveaux d’ammoniac pendant les mois les plus froids, même dans les unités aquaponiques établies, car il n’est pas rare que les basses températures inhibent l’activité bactérienne, ce qui entraîne une toxicité du système.
Un pH de l’eau de 6-7,5
Ni trop élevé ni trop bas, sinon votre milieu de vie ne sera pas agréable pour les bactéries, les plantes et les poissons.
Protection contre la lumière du soleil
Les bactéries nitrifiantes sont photosensibles, il est donc important de les protéger des rayons UV. Les lits médias offrent une protection naturelle, mais il faut veiller à ce que les systèmes qui intègrent un biofiltre soient bien ombragés. De plus, la lumière du soleil entraîne une augmentation de la croissance des algues, qui peuvent inhiber la fonction bactérienne et obstruer les composants du système.
Niveaux élevés d’oxygène
Des niveaux élevés d’oxygène sont nécessaires au développement des bactéries nitrifiantes. Heureusement, les poissons et les plantes préfèrent également un environnement bien oxygéné.
Un autre avantage d’un environnement riche en oxygène est qu’il n’est pas apprécié par la majorité des bactéries indésirables qui pourraient autrement coloniser un système aquaponique, comme les bactéries dénitrifiantes et les bactéries sulfato-réductrices, qui peuvent toutes deux créer des conditions de système toxiques pour les poissons. S’assurer que votre système est riche en oxygène dissous est l’un des moyens les plus fiables de vous assurer que vous cultivez les bonnes bactéries, et non les indésirables.
Prérequis pour le biofiltre
Un biofiltre est un grand réservoir destiné à abriter les bactéries nitrifiantes dans une unité aquaponique (les bactéries hétérotrophes colonisent naturellement toutes les zones où se trouvent des déchets solides, comme le fond des aquariums, les filtres et les lits de culture). Il s’agit d’une exigence des systèmes NFT et d’un ajout utile à la plupart des unités aquaponiques.
Les avantages d’un biofiltre sont doubles : il fournit un habitat approprié aux bactéries nitrifiantes, permettant des colonies plus importantes que celles qui sont possibles uniquement dans les lits de culture, rendant ainsi l’empoisonnement à l’ammoniac plus improbable ; et il permet d’avoir de l’eau supplémentaire dans le système, protégeant les poissons et les bactéries en cas de dysfonctionnement de la plomberie.
Un biofiltre doit fournir l’habitat idéal pour les bactéries nitrifiantes, il doit donc être opaque et couvert, afin de protéger les bactéries de la lumière du soleil. Les biofiltres doivent également être bien aérés, et il n’est pas rare d’y placer une pierre à air.
Les bactéries nitrifiantes se développent sur n’importe quelle surface humide, donc le but principal d’un biofiltre est de fournir une grande surface pour que les bactéries puissent coloniser. Il peut s’agir d’un réservoir rempli de l’un des milieux de culture mentionnés ci-dessus (la pierre volcanique poreuse ou les billes d’argile expansée fonctionnent particulièrement bien), de billes d’emballage lestées en plastique ou en polystyrène (suffisamment grosses pour ne pas obstruer les filtres ou pénétrer dans le système), de « boules de biofiltre » produites commercialement ou même de paquets de grillage ou de filet en plastique de gros calibre. Tout matériau qui offre de l’espace aux colonies de bactéries pour se développer fonctionnera.
Trouver les bonnes bactéries
Les bactéries hétérotrophes existent naturellement partout et peupleront une nouvelle unité aquaponique en nombre suffisant pour qu’il soit inutile de s’en procurer.
Les bactéries nitrifiantes existent aussi naturellement dans l’eau et dans l’air et elles coloniseront une nouvelle unité aquaponique sans aide une fois que le cycle du système sera amorcé. Cependant, de nombreux nouveaux producteurs aquaponiques s’approvisionnent en bactéries nitrifiantes à l’extérieur. N’oubliez pas que les colonies de bactéries ne sont pas fabriquées, elles se développent. Par conséquent, l’approvisionnement en bactéries nitrifiantes à l’extérieur ne fait qu’accélérer quelque peu le processus du cycle du système, il ne l’annule pas.
Les bactéries nitrifiantes peuvent être obtenues de deux manières :
- Les magasins d’aquaponie, d’aquaculture et d’aquariophilie vendent diverses formes « liquides » de bactéries nitrifiantes.
- L’eau ou le matériau du biofiltre d’un système aquaponique mature et équilibré, ou même d’un aquarium, peut être utilisé comme source de bactéries nitrifiantes.
Parmi ces options, les bactéries en bouteille peuvent aider à établir un biofiltre plus rapidement, mais elles sont chères et peuvent être difficiles à trouver. Si l’on peut s’assurer que le matériel provenant d’un système établi est exempt de maladies, c’est la meilleure façon de commencer le cycle du système. Cependant, la colonisation naturelle et non assistée est tout aussi efficace à long terme.
Le cycle du système
Le cycle du système aquaponique est le processus d’établissement d’une colonie de bactéries nitrifiantes dans une unité. Même si les bactéries proviennent d’un magasin d’aquaponie ou d’un système existant, le cycle sera nécessaire pour permettre aux bactéries de coloniser le nouveau système en nombre suffisant pour nourrir les poissons.
Les bactéries nitrifiantes se reproduisent relativement lentement, et le processus de cyclage du système peut donc prendre entre 2 semaines et 2 mois, selon la source initiale de bactéries et les conditions environnementales telles que la température. Beaucoup de cultivateurs aquaponiques débutants deviennent impatients et ajoutent des poissons avant que le cycle du système ne soit terminé. Comme il n’y a pas assez de bactéries nitrifiantes pour traiter tous leurs déchets, ces poissons mourront probablement et ceux qui survivront seront malades et rabougris à cause de leur exposition prolongée à des niveaux élevés d’ammoniac et de nitrite.
Le cycle du système consiste à ajouter progressivement de l’ammoniac à une nouvelle unité aquaponique. Le système est exploité, ou l’eau cyclée, comme si l’unité était complète et produisait, même s’il n’y a ni plantes ni poissons. L’ajout d’ammoniac constitue une source de nourriture pour les bactéries nitrifiantes et favorise l’établissement d’une colonie de biofiltres.
Les sources d’ammoniac
Diverses sources d’ammoniac peuvent être utilisées pour le cycle du système. Les options sont les suivantes.
L’ammoniac pur
Dans certains pays, il est possible d’acheter de l’ammoniac dans les quincailleries ou les pharmacies. L’ammoniac est également disponible en tant que nettoyant et peut être utilisé pour le cycle du système à condition qu’il ne contienne pas de colorants, de parfums ou d’autres additifs.
Nourriture pour poissons
La nourriture fraîche pour poissons, réduite en poudre fine, est une source d’ammoniac peu coûteuse pour le recyclage.
Sources biologiques
Les fumiers d’animaux et l’urine vieillie peuvent être utilisés comme source d’ammoniac mais doivent être stérilisés pour éviter l’introduction de bactéries et d’agents pathogènes indésirables dans le système.
Poissons
Les poissons stockés à une densité extrêmement faible – 1-2 par m3 peuvent être utilisés comme source initiale d’ammoniac. Les poissons d’alimentation d’aquarium (stockés à 5-10 par m3 en raison de leur taille minuscule) sont généralement le meilleur choix, car le taux de mortalité est élevé et ces poissons ont peu de chances de prospérer. Cependant, cette source rend très difficile le contrôle des niveaux d’ammoniac dans le système et n’est pas recommandée.
Comment initier le cycle ?
Une fois que l’unité aquaponique fonctionne et que le débit d’eau est établi, une petite quantité d’ammoniac est ajoutée au système chaque jour. Cet ammoniac fournit une source de nourriture constante pour les bactéries nitrifiantes et encourage la reproduction et l’établissement de colonies.
Lors de l’ajout initial d’ammoniac, l’objectif est d’établir et de maintenir un niveau d’ammoniac dans l’ensemble du système inférieur à un deux centième de pour cent (0,005 %). Des niveaux significativement plus élevés seront toxiques même pour les bactéries nitrifiantes et exigeront la dilution immédiate de l’eau dans le système.
Notez que même l’ammoniac pur est disponible en différentes concentrations, donc la quantité ajoutée au système dépendra du volume d’eau de votre unité ainsi que de la concentration de votre source d’ammoniac.
Dans un système à cycle, les bactéries oxydant l’ammoniaque coloniseront le biofiltre au cours de la première semaine, provoquant une augmentation des nitrites dans l’eau. Après une semaine environ, le système présentera à la fois des nitrites et des nitrates, car les colonies de bactéries oxydant les nitrites se sont établies.
Lorsque le système présente des niveaux d’ammoniac et de nitrites inférieurs à 0,00005 onces par quart (1-2 mg par litre) – essentiellement, des niveaux d’ammoniac si bas qu’ils sont incommensurables – le processus de cyclage du système est terminé. Les colonies de bactéries sont établies et le système est prêt pour l’ajout de plantes et de poissons.
Ajouter les plantes et les poissons
Bien qu’il soit peu probable qu’elles prospèrent, les plantes peuvent être ajoutées à un système aquaponique avant la fin du cycle du système. Les poissons, par contre, ne doivent être ajoutés qu’une fois le cycle terminé.
Si vous avez terminé le processus de cyclage du système mais que vous n’êtes pas encore prêt à ajouter des poissons, un niveau stable d’ammoniaque doit être ajouté au système quotidiennement comme lors du cyclage. Si cette opération est négligée, les colonies de bactéries que vous avez laborieusement cultivées mourront rapidement de faim et vous devrez recommencer le processus.
Les poissons doivent être ajoutés progressivement à une nouvelle unité aquaponique, un couple à la fois. Même en petit nombre, les poissons sont susceptibles de produire plus d’ammoniac que les colonies de bactéries sont habituées à traiter. Il faudra quelques jours au système pour rétablir l’équilibre et ramener les niveaux d’ammoniac et de nitrite en dessous de 1mg par litre une fois les poissons ajoutés.
Gérer la faune bactériologique
Bien qu’un dépôt brunâtre dans le biofiltre ou sur d’autres surfaces du système indique la présence de bactéries nitrifiantes, il est impossible de mesurer avec succès la population des colonies à l’échelle domestique. La surveillance des bactéries se fait plutôt par la mesure de l’ammoniac, des nitrites et des nitrates.
Les nitrites et les nitrates ne seront présents dans un système aquaponique que grâce au fonctionnement des bactéries nitrifiantes, et si un niveau stable d’ammoniac et de nitrites inférieur à 1mg par litre est maintenu, on peut supposer sans risque que les bactéries de votre système sont saines et heureuses.
