L’hydroponie ou culture hydroponique, est la culture de plantes réalisée sur un substrat neutre et inerte (de type sable, pouzzolane, billes d'argile, laine de roche etc.), ce substrat étant irrigué d’un courant de solution qui apporte des sels minéraux et des nutriments essentiels à la plante.
C'est une technique alternative de culture des végétaux qui peut être mise en place dans des exploitations agricoles de toutes tailles. La culture hydroponique a connu une utilisation en horticulture et dans la culture sous serre de certains légumes. Elle peut permettre d'accélérer le processus de maturation des fruits grâce à un rythme nycthéméral plus rapide et d'obtenir plusieurs récoltes par an. Elle est utilisée également en agriculture urbaine pour produire localement et pour végétaliser cet environnement urbain. Des variantes de cette technique de culture se sont développées telles que l'aéroponie ou l'aquaponie. Elle peut constituer aussi, semble-t-il, une réponse à des problèmes d’eau et de pollution, ou à l'insuffisance de terres cultivables, mais aussi être utilisée par des chercheurs pour faire des recherches sur les végétaux, que ce soit pour les plantes médicinales ou encore pour les micro-organismes.
Définition, étymologie et principes L’hydroponie, ou culture hydroponique (ou agriculture hors-sol), du grec πονος (ponos, « le travail » ou « l'effort ») et ὕδωρ (hudōr, « l'eau »), est la culture de plantes par l'action de l'eau, le plus souvent sur un substrat neutre et inerte (de type sable, pouzzolane, billes d'argile, laine de roche etc.), se substituant au sol traditionnel. Ce substrat est régulièrement irrigué par de l'eau ou par un courant liquide qui apporte des sels minéraux et des nutriments essentiels à la plante.
Proche de la culture hors-sol, l'hydroponie est cependant plus restreinte, la culture hors-sol comprenant toutes les cultures hors «terre-pleine» dont les cultures en pot, avec de la terre.
Pour que les végétaux poussent de manière optimale, ils ont besoin de lumière (qu’elle soit naturelle ou artificielle), d’une température stable et tempérée, d’une hygrométrie de l’air suffisante ainsi que d’une oxygénation satisfaisante des racines, enfin d’une nourriture adéquate en suffisance composée d’eau, de sels minéraux et d’oligo-éléments. Les plantes possèdent un métabolisme qui est capable d’assimiler des aliments et de les éliminer sous forme de déchets, comme bon nombre d’êtres du règne du vivant. Êtres vivants immobiles, les plantes assimilent leur nourriture sous forme d’eau minéralisée grâce à leurs racines, et à l’énergie de la lumière. Dans la nature, c’est le sol qui joue le rôle de réservoir de sels nutritifs. Il est cependant très rare d’avoir un sol de qualité qui possède tous les éléments nécessaires à la vie des végétaux dans des proportions optimales. De plus, l’acidité adéquate est propre à chaque plante et peut grandement varier en fonction du terrain, de la météo ou encore des saisons. Les cultures potagères et les cultures de fleurs, par exemple, nécessitent un pH se situant entre 5.5 et 6.5 (acide). L'intérêt de l'hydroponie est de mieux contrôler les conditions de développement, les cultures se déroulant sans terre mais avec un substrat que l'on choisit en fonction de ses objectifs et que l'on dispose selon l'espace dévolu à la culture, une solution liquide que l'on maîtrise, et que l'on peut recycler, et des dispositifs pour contrôler les autres paramètres comme l'acidité.
Au-delà de ces avantages (moindre consommation d'eau, croissance contrôlée et rapide, meilleure maîtrise de la précocité, ...), la culture hydroponique permet également une automatisation de la culture : température, éclairage, contrôle du pH et de la concentration en éléments nutritifs du liquide, ventilation.
Histoire
Premières apparitions de culture hors-sol Les jardins suspendus de Babylone sont souvent cités comme une des premières utilisations de l'hydroponie. En fait, il semble que ces jardins n'étaient pas des cultures sans terre : les plantes poussaient dans des rigoles alimentées de façon ininterrompue en eau, mais ces rigoles étaient remplies de terre, ou encore sur des terrasses successives avec des couches de terre et des systèmes d'élévation de l'eau pour les irriguer. Les peuples vivant au bord de lacs de hautes montagnes du Pérou comme le lac Titicaca, cultivaient leurs potagers à la surface de l'eau. Les Aztèques quant à eux s'établirent dans les marécages proches de la future ville de Mexico et conçurent des sortes de radeaux faits de joncs et de roseaux recouverts d'une couche de limon nommés chinampa sur lesquels les agriculteurs jardinaient. Les racines des plantes plongeaient dans l'eau des lacs : sans le savoir, ils étaient les précurseurs d'une espèce d’aquaculture primitive. De même, Marco Polo constata l'existence de jardins flottants en Chine. Les Chinois emploient encore des techniques millénaires de culture sur gravier.
Moyen-Orient, Amérique, Asie, ..., des exemples existent aussi en Afrique. Sur la côte méditerranéenne, en Tunisie, dans les environs de Ghar El Melh et dans la lagune de même nom, des parcelles sablonneuses ont été exploitées dès le et jusqu'au pour pallier à la fois les insuffisances en terres cultivables et en eau douce. Elles s’étendent sur environ 200 hectares. L’eau de pluie ruisselle des collines vers ces terrains sablonneux entourant les lagunes, où elle reste piégée au-dessus d’une couche d’eau salée. Les légumes cultivés dans cet espace (pommes de terre, laitues, oignons, etc.) plongent leurs racines jusqu’à cette fine couche d’eau douce qui remonte dans le sable deux fois par jour, poussée par les marées. Ce système permet de cultiver toute l’année, sans irrigation artificielle et sans puiser dans les réserves de la nature. environ utilisent cette technique ancestrale , désormais menacée par les dérèglements climatiques et la pression immobilière sur la côte.
Recherches occidentales sur les cultures hors-sol Au , les botanistes se sont intéressés à la manière dont les plants peuvent se nourrir. Ainsi selon l'abbé Pierre-Nicolas Bertholon de Saint-Lazare (1783), Du Hamel a pu élever un chêne durant sept ans, en ne lui donnant que de l’eau, et on sait faire pousser des mois entiers de branches de saule, uniquement dans l’eau. Et . Mais à la même époque, John Woodward, notamment, naturaliste anglais, démontre par une série d'observations et d'expériences, que les plantes se nourrissent d'éléments trouvés dans la terre et dans l’eau.
Mais la culture hors-sol que l’on connaît de nos jours est née au en Allemagne, à la suite de recherches, notamment celles de Julius von Sachs, visant à découvrir de quels nutriments solubles se nourrissaient les plantes. Ces premières ébauches seront appelées hydroponie, ou hydroculture, mot qui vient du mot allemand Hydrokultur. Cette culture remplace le sol traditionnel par une solution nutritive renouvelée régulièrement, et permet la culture d’un grand nombre de légumes ainsi que de certains fruits. Les travaux de Julius von Sachs, avec l'aide d'un autre chercheur allemand, l'agrochimiste Wilhelm Knop, mettent en évidence le rôle de l’eau, de l’air, et du sol. Et c’est précisément en cherchant le rôle de chacun des éléments constituants le sol, qu’ils se sont aperçus que celui-ci pouvait être totalement reconstitué de façon artificielle. Simultanément et de manière indépendante, ils réussissent à faire pousser des plantes sur des milieux entièrement liquides constitués d’eau et de sels minéraux.
À la suite de ces découvertes, les scientifiques ont réellement commencé à s’intéresser à ce sujet. Mais ce n’est qu’en 1930 que William Frederik Gericke produisit le premier système hydroponique commercial aux États-Unis. Pendant la Seconde Guerre mondiale, des Américains cultivèrent des légumes hydroponiques dans les îles volcaniques du Pacifique pour assurer l’apport en vitamine nécessaire à la bonne santé de leurs troupes qui y étaient en garnison. Des dispositifs techniques complémentaires, apportant des facilités d'exploitation, apparaissent durant les décennies suivantes, par exemple l'usage de la laine de roche comme substrat dans les années 1960, ou encore le système NFT (Nutrient Film Technique) dans les années 1970.
Aujourd’hui, la culture hors-sol est pratiquée en agriculture sur des millions d’hectares dans le monde. Un grand nombre des légumes frais comme la tomate, le concombre, la courgette, la laitue, le poivron, les piments, les épinards, les brocolis, les haricots, les carottes, les betteraves, les pommes de terre, les herbes aromatiques, qui sont cultivés en serre sont issus de cultures hors-sol, et, c’est également le cas de la majorité des fleurs coupées que l’on retrouve chez les fleuristes.
Variantes techniques Utilisation ou non de serres La culture intensive hydroponique s'est développée dans la seconde partie du en grande partie sous serre. Dans une logique productiviste, qui était celle qui prévalait alors, l'utilisation de serre permet de mieux contrôler les températures et de libérer le producteur des aléas climatiques. Des containers ont également été utilisés. alt=Microferme hydroponique Les Sourciers|vignette|La microferme hydroponique Les Sourciers se démarque par sa petite taille et son approche écologique globale On constate aussi l’apparition en France de microferme hydroponique sous serre non chauffée, comme la microferme Les Sourciers dans le Gers (2013). Ce type de microferme se démarque par une petite taille induisant un petit rendement et une approche écologique globale, sans système de chauffage ou de lumière artificielleLa Dépêche du Midi : « Main Verte : la ferme hydroponique des Sourciers, un pas vers l’autonomie alimenaire » – 30 novembre 2023.
Par contre, plus récemment, dans son utilisation en ville sur des toits ou terrasses, les dispositifs hydroponiques s'installent plus souvent en plein air, quand l'objectif principal est de végétaliser ces villes, ou de participer à leur autorégulation : « L’agriculture urbaine ne peut être uniquement nourricière. Notre but est aussi d’être des régulateurs bioclimatiques en ville, en participant aux traitements des eaux, des déchets, en exploitant les îlots de chaleur, en enrichissant la biodiversité végétale», explique ainsi le biologiste Yohan Hubert, créateur avec sa société Sous les Fraises de plusieurs jardins urbains dans des cités urbaines.
Utilisation ou non de pesticides Des monocultures intensives, en terre comme hors-sol, sont vulnérables à la propagation rapide de pathogènes. Comme les cultures en terre, les cultures hors-sol ont pu faire usage de pesticides pour optimiser les productions.
L’usage des pesticides en serre (milieu plus ou moins fermé) et dans les systèmes fermés d'irrigation ou de brumisation pose des problèmes particuliers de dosage et de qualité de l’air intérieur de la serre ou du liquide nutritif. Dans une serre agricole (hydroponique ou non, et même bien aérée), l'air peut ainsi être très concentré en pesticides, notamment dans les heures qui suivent l'épandage (s'il y a eu épandage de tels produits sur les plantes ou le sol ou fumigation). Respirer ces produits chimiques (ou mélanges de produits) a des effets sur la santé des travailleurs encore mal compris, éventuellement synergiques (effet combiné de pesticides entre eux, ou avec leurs molécules de dégradation ou de photodégradation, ou sensibilisation croisée avec l'exposition à la lumière, etc.).