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Production de fines herbes et de légumes en serre – Quatrième partie – Substrats de culture

Jeudi 7 septembre 2023 | Troy Buechel

Les substrats de culture sont faits de matériaux fabriqués étant conçus pour fournir les caractéristiques physiques et chimiques idéales pour l'environnement racinaire. En serriculture, il est primordial que le substrat ait de bonnes caractéristiques structurelles afin de pouvoir « endurer » une irrigation fréquente, la croissance des racines, des changements de température drastiques, le pH et la conductivité électrique pendant toute la durée de vie de la culture. De plus, le substrat doit servir de réservoir pour l'eau et les nutriments et être capable de permettre un échange d'air entre le système racinaire et l'environnement aérien. Il est important que le substrat ait une faible capacité d'échange cationique pour une meilleure gestion de la fertilisation et un meilleur contrôle du pH du substrat.

Propriétés physiques des substrats

Les substrats sont conçus pour fournir les propriétés physiques idéales pour les cultures en tenant compte de la taille des particules, de la capacité de rétention d'eau, de la porosité en air, du contenu solide et de la hauteur et de la forme des contenants utilisés. Il est important de connaître la conductivité hydraulique afin d'éviter le stress hydrique et de s'assurer que les racines ont accès à de l'eau, particulièrement lorsque la demande est forte. En d'autres mots, un substrat peut contenir une quantité d'eau optimale, mais cela n’aide en rien si les racines utilisent l'eau plus rapidement qu'elle ne peut être transférée d'une partie du contenant aux racines.

Irrigation

Il est important de considérer la fréquence de l'irrigation lors du choix d'un substrat. Tel que mentionné lors d'articles précédents, la fréquence de l'irrigation dépendra des caractéristiques de rétention d'eau du substrat, de la hauteur du contenant, du stade de développement de la plante, de l'environnement aérien et de la capacité du système d'irrigation à fournir de l'eau lorsque requis. Un substrat ayant une grande rétention d'eau à succion moyenne (-50 cm H₂O) nécessitera une irrigation moins fréquente qu'un substrat ayant une faible rétention d'eau à succion moyenne. L'un des avantages des substrats à faible rétention d'eau est qu'il est facile de les lixivier s'il y a accumulation d'engrais et/ou de sels.

Techniques d'arrosage

Il existe deux écoles de pensée en matière d'arrosage : ceux qui cultivent « mouillé » et ceux qui cultivent « à sec ». Les producteurs qui cultivent « mouillé » comprennent les besoins en eau des plantes ainsi que la fréquence et la durée de l'irrigation afin de produire des plantes de qualité. Ils arrosent les plantes seulement lorsque requis et ajustent l'horaire d'irrigation selon les conditions environnementales et le stade de développement des plantes.

Pour leur part, ceux qui cultivent « à sec » peuvent avoir des difficultés à établir un horaire d'irrigation et ont souvent des problèmes d'irrigation excessive, ce qui rend le séchage du substrat difficile et cause des maladies racinaires. Pour les producteurs qui cultivent « à sec », il est préférable d'utiliser des substrats ayant une faible rétention d'eau à succion moyenne afin d'éviter une carence en oxygène.

Propriétés chimiques des substrats

Pour les substrats inertes (laine minérale, perlite, sable), le pH de l'eau est très important; il doit être maintenu entre 6,0 et 6,5 afin de maximiser l'absorption des nutriments. Ces substrats ont une faible capacité d'échange cationique, donc ils contiennent peu de cations (NH₄, K, Ca, Mg, Fe, Mn et Zn). Tous les nutriments doivent provenir de la solution d'engrais. Rappelez-vous que ces nutriments sont facilement lixiviés en raison de la faible capacité d'échange cationique.

Pour les substrats ayant une capacité d'échange cationique moyenne (tourbe, fibre de coco et écorce), l'alcalinité de l'eau, le pH du substrat, la conductivité électrique et la fertilisation doivent être surveillés de près puisque le substrat retiendra les cations (particulièrement K et Ca) et les bicarbonates (semblables au calcaire) et la forme d'azote influencera le pH du substrat (le nitrate est basique et l'ammonium est acide).

Tourbe

Le mot « tourbe » est un mot générique faisant référence aux débris végétaux accumulés qui se décomposent lentement dans les environnements saturés en eau en raison de l'absence d'oxygène et de nutriments (tourbières). Il y a de grandes accumulations de tourbe entre les latitudes 50-60˚N. Il existe plusieurs types de tourbe tels que la tourbe de mousse de sphaigne, la tourbe laîche et la tourbe d'hypne. Premier Tech Horticulture utilise de la tourbe de mousse de sphaigne dans tous ses produits, laquelle est pratiquement exempte de mauvaises herbes et d'agents pathogènes. Elle peut également être compressée.

La tourbe de mousse de sphaigne est capable de retenir et de libérer l'eau à basse succion tout en fournissant une bonne aération aux racines. En serriculture, elle est utilisée comme ingrédient dans les substrats afin d'améliorer la capacité de rétention d'eau, la porosité en air et la capacité d'échange cationique. Sa porosité totale est de 90-95 %, sa porosité lorsque remplie d'air de 18-25 % et sa masse volumique de 0.07-0.11 g/cm³. À succion moyenne, son humidité volumétrique est de 40 %. La tourbe de mousse de sphaigne a un pH bas se situant entre 3,8-4,2 et une capacité d'échange cationique moyenne de 150-250 meq/100g. Elle ne contient pas de sels. Elle peut être utilisée pour un vaste éventail d'applications dépendamment de la longueur de sa fibre : une fibre courte pour la germination et une fibre longue pour les plantes qui préfèrent une porosité élevée.

Tomates en pots produites dans une petite serre dans un substrat à base de tourbe de mousse de sphaigne.

Fibre de coco

La fibre de coco est extraite de l'enveloppe de la noix de coco. Les principaux fournisseurs proviennent du Sri Lanka, de l'Inde, des Philippines, de l'Indonésie, du Mexique, du Costa Rica et de la Guyane; ses propriétés chimiques et physiques dépendent du pays d'origine. La fibre de coco a une teneur élevée en sels, particulièrement en potassium et en chlorure; par conséquent, il est nécessaire de lixivier ces sels avant la fabrication et la transplantation d'une nouvelle culture. Son pH est légèrement acide (elle requiert donc peu de chaux) et sa capacité d'échange cationique est d'environ 50 meq/100g (de moyenne à faible). La fibre de coco a une porosité totale d'environ 80 %, une capacité de rétention d’eau d'approximativement 40 %, une porosité de 13 % lorsque remplie d'air (sur une base volumique) et une masse volumique de 0,08 g/cm³. 

La fibre de coco est compressée en blocs et est disponible en trois tailles de particules : poussière, fibres et fragments. Lorsqu'on y ajoute de l'eau, son volume compressé augmente jusqu'à cinq fois. Un bloc de fibre de coco typique a une longueur de 100 cm (39,4 po), une largeur de 15 ou 20 cm (5,9-7,8 po) et une hauteur de 8, 10, 12 ou 15 cm (3,1-5,9 po) dépendamment de la culture et de la taille des particules. La fibre de coco peut également être disponible dans des sacs de culture dont le dessus est ouvert (20 cm (7,9 po) de longueur x 18 cm (7,1 po) de largeur x 70 cm (27,5 po) de hauteur; ce type de sac est recommandé pour les concombres.

La fibre de coco conserve sa structure avec le temps et peut être réutilisée pour plusieurs cycles de production, mais elle doit être stérilisée avant la transplantation d'une nouvelle culture. Il faut savoir qu'après deux ou trois ans, la fibre de coco se décompose, ce qui augmente sa teneur en eau et réduit sa porosité.

Grande serre produisant des tomates en sacs de culture contenant un substrat à base de fibre de coco.

Écorce compostée

L'écorce compostée est surtout utilisée pour les productions biologiques. L'écorce peut être compostée ou vieillie, mais il est préférable qu'elle soit compostée afin d'éviter qu'elle subtilise de l'azote à la culture, qu'elle se décompose davantage dans le contenant (ce processus génère de la chaleur qui peut brûler les racines des plantes et leur subtiliser de l'oxygène), et qu'elle contienne des graines de mauvaises herbes ou des agents pathogènes. Les désavantages de l'écorce incluent la source de matière végétale (bois dur vs bois mou), la teneur initiale en sels, la taille des particules, le temps requis pour le compostage et sa disponibilité pendant l'année.

Son pH est presque neutre, la conductivité électrique et le taux de phosphate peuvent être élevés et sa capacité d'échange cationique peut atteindre 200 meq/100g (selon la source). L'écorce de pin, la plus commune, a une porosité totale de 80 % (par volume), une porosité d'environ 22 % lorsque remplie d'air (par volume), une masse volumique de 0,2 g/cm³ et une capacité d'échange cationique de 50 meq/100g.

Sable

Le sable est utilisé comme substrat pour la culture des plantes depuis longtemps. Sa porosité et sa capacité de rétention d'eau dépendent de la taille des particules. Le sable peut être placé sur des lits avec pellicule plastique le long de la serre. Dépendamment de la source, le pH peut jouer entre 3-6 et la capacité d'échange cationique se situe près de zéro. Le sable a une masse volumique élevée de 1,6 g/cm³, une porosité totale de 35 % et une porosité de 7 % lorsque rempli d'air. La teneur en eau d'un sable grossier avec des particules de <2 mm est de 15 %. La profondeur de contenant maximale recommandée est de 20-40 cm (7,9-15,7 po) lorsque ce type de sable est utilisé comme substrat.

Perlite

La perlite est une roche volcanique vitreuse qui contient une petite quantité d'eau qui, lorsque chauffée à 1 000˚C, devient jusqu'à 20 fois plus grosse. Ceci donne à la perlite plusieurs pores internes qui réduisent sa masse volumique à 0,1 g/cm³. En raison des hautes températures de traitement, la perlite est exempte d'agents pathogènes et de mauvaises herbes. Elle est également non toxique et légère. La perlite est considérée comme inerte en raison de sa faible capacité d'échange cationique (3 meq/100g), de son pH neutre et de sa conductivité électrique de presque zéro. Ses propriétés physiques dépendent de la taille des particules : les petites particules retiennent plus d'eau et moins d'air que les grosses particules. En général, la perlite a une porosité totale d'environ 75 % (par volume) et une porosité de 30 % lorsque remplie d'air (par volume).

En raison de sa structure, la perlite peut être utilisée seule ou comme ingrédient d'un substrat. Pour la production de légumes en serre, la perlite est utilisée en blocs de 28 litres (longueur = 100 cm (39 po) x largeur =20 cm (7,9 po) x hauteur = 15 cm (5,9 po)) qui peuvent supporter trois plants de tomates ou deux plants de concombres. Un substrat contenant de la perlite est aussi souvent utilisé dans des seaux Bato de 3 gallons pouvant supporter deux plants de tomates. La perlite peut être réutilisée pendant cinq ans sans qu'elle ne perde ses caractéristiques physiques et chimiques. De la vapeur ou un nettoyage avec des produits chimiques est requis avant la transplantation d'une nouvelle culture.

La perlite est souvent utilisée comme substrat pour cultiver dans des seaux Bato.

Laine minérale

La laine minérale est une combinaison de roche basaltique, de coke et de calcaire. Cette combinaison est chauffée à 1 600˚C et le produit est filé à de grandes vitesses afin de produire des fibres de 0,005 mm. La laine minérale est disponible principalement en dalles ou en blocs. Elle est inerte et stérile (exempte d'agents pathogènes et de mauvaises herbes). Les dalles sont utilisées pour la culture tandis que les blocs sont utilisés pour la germination de graines.

Les dalles de laine minérale sont offertes en différentes formes et différents formats; les fibres sont distribuées de manière parallèle ou verticale, ou une combinaison des deux dans une même dalle. Les dalles de laine minérale utilisées pour les tomates ont une longueur de 100 cm (39,3 po), une largeur de 12 cm (4,7 po) et une hauteur de 7,5 cm (3,0 po); pour les concombres, les dalles ont une longueur de 100 cm (39,3 po), une largeur de 20 cm (7,9 po) et une hauteur de 7,5 cm (3,0 po).

La laine minérale a une porosité totale de 96 % (par volume), une porosité de 11 % lorsque remplie d'air (par volume), une capacité de rétention d'eau de 91 % (par volume) et une masse volumique de 0,85 g/cm³. La laine minérale libère facilement la plupart de son contenu en eau aux plantes, contrairement aux matières organiques comme la tourbe, l'écorce et la fibre de coco. Son pH est alcalin (autour de 8) et sa conductivité électrique est négligeable.

Une bonne gestion de l'irrigation est cruciale; si le système d'irrigation se brise, les plantes peuvent être vulnérables puisqu'elles puiseront toute l'eau du substrat en quelques minutes. L'avantage de la laine minérale est que les sels peuvent facilement être lixiviés sans qu'une grande quantité d'eau ne soit requise. La laine minérale peut être réutilisée jusqu'à trois ans lorsqu’un nettoyage adéquat lui est prodigué. Il faut savoir que certains pays européens et le Japon ont une loi qui interdit l'élimination de la laine minérale dans les sites d'enfouissement. Son utilisation a donc connu une baisse.

La laine minérale est disponible en cubes (avant-plan) pour le démarrage de petites plantes et de graines,
ou en dalles, pour terminer la production de légumes ou de fines herbes.

Mélanges horticoles

Au fil des ans, les compagnies de substrats et les universités ont développé des substrats de culture en mélangeant les matériaux ci-dessus avec des écorces de riz frais étuvé, de la ponce, de la vermiculite, de l'argile expansée, du polyuréthane ou du polystyrène. Ces matériaux peuvent tous être utilisés comme ingrédients d'un substrat puisqu'ils sont conçus pour satisfaire les besoins en aération et en arrosage des plantes.

Premier Tech Horticulture a lancé le PRO-MIX^® HPCC MYCORRHIZAE™, un substrat contenant de la tourbe de sphaigne, du coco en morceaux, de la perlite, du calcaire, un engrais de démarrage et MYCORRHIZAE™. Le PRO-MIX^® HPCC MYCORRHIZAE™ combine la capacité de rétention d'eau et la capacité d'échange cationique de la tourbe avec la stabilité de la structure et la porosité des morceaux de coco. Le produit fonctionne très bien pour les longs cycles de production de légumes ainsi que pour les cultures à court terme comme les concombres et les fines herbes. MYCORRHIZAE™ est un champignon naturel qui apportent de nombreux bienfaits aux légumes et aux fines herbes en poussant dans, sur et au-delà du système racinaire, augmentant ainsi sa surface, ce qui a pour conséquence de favoriser l'absorption de l'eau et des nutriments par les plantes. MYCORRHIZAE™ peut également aider à éliminer certains agents pathogènes transmis par le sol.

Tous les ingrédients mentionnés ci-dessus sont parfaits pour la culture des légumes et des fines herbes, mais rappelez-vous qu'aucun ne convient à tous les types de cultures. Le fait de changer la taille et la profondeur d'un contenant peut satisfaire les préférences d'une culture en termes de capacité de rétention d'eau et de porosité en air. Ultimement, le producteur a le plein contrôle du substrat et il peut ajuster ou modifier sa façon d'irriguer et/ou de fertiliser afin de produire des plants de grande qualité.

Pour toute question, communiquez avec votre représentante du Service horticole de Premier Tech:

Susan Parent Spécialiste horticole Est du Canada et Nord-Est des États-Unis