Répondre aux Enjeux de la Sécurité Alimentaire par une Agriculture Urbaine Innovante avec un Système de Culture Intelligent alliant bioponie et aquaponie en système hydroponique

Abstract

Cette étude expérimentale porte sur le développement et l'évaluation d'un système hydroponique innovant alimenté par bioponie, intégrant une surveillance environnementale par capteurs IoT, pour la culture de la laitue romaine (Lactuca sativa var. romana) sur une période de 35 jours. Le système nutritif bioponique a été élaboré en deux phases : une première utilisant une solution de thé de compost (pH 8,20 ± 0,01 ; CE 263 μS/cm), suivie d'un enrichissement avec du fumier organique dilué conduisant à des paramètres optimisés (pH 7,05 ± 0,01 ; CE 1467 μS/cm). Le monitoring environnemental en temps réel a révélé des conditions de culture caractérisées par une température moyenne de 21,26 ± 2,3°C et une humidité relative moyenne de 61,28 ± 8,5%. Les analyses morphologiques ont démontré un développement végétatif remarquable, caractérisé par trois phases distinctes de croissance. La phase d'établissement (J1- J5) présente une croissance modérée (0,6 cm/jour), suivie d'une phase de croissance active (J5- J25) avec un taux de 0,75 cm/jour, et une phase de stabilisation (J25-J35) à 0,2 cm/jour. Le développement foliaire a progressé de 2-3 feuilles initiales jusqu'à 9-16 feuilles par plant au stade final, avec un taux d'émission foliaire moyen de 0,37 feuille/jour. L'analyse pondérale finale a révélé une biomasse fraîche moyenne de 11,92 ± 6,84 g et une biomasse sèche de 0,21 ± 0,13 g par plant. Le ratio MS/MF de 0,017 indique une teneur en eau tissulaire exceptionnellement élevée (98,3%), témoignant d'une absorption hydrique optimale dans le système bioponique. Cette étude démontre la viabilité d'un système de production hydroponique biologique intégrant les technologies IoT pour le monitoring environnemental. Les résultats suggèrent que cette approche permet un développement végétatif satisfaisant tout en optimisant la gestion des ressources nutritives. Ce système représente une avancée prometteuse vers une agriculture urbaine durable et technologiquement assistée ======================================================================= This experimental study focuses on developing and evaluating an innovative hydroponic system powered by bioponic nutrition, integrating IoT environmental monitoring, for the cultivation of romaine lettuce (Lactuca sativa var. romana) over a 35-day period. The bioponic nutritional system was developed in two phases: first using a compost tea solution (pH 8.20 ± 0.01; EC 263 μS/cm), followed by enrichment with diluted organic manure leading to optimized parameters (pH 7.05 ± 0.01; EC 1467 μS/cm). Real-time environmental monitoring revealed growing conditions characterized by an average temperature of 21.26 ± 2.3°C and an average relative humidity of 61.28 ± 8.5%. Morphological analyses demonstrated remarkable vegetative development, characterized by three distinct growth phases. The establishment phase (D1-D5) showed moderate growth (0.6 cm/day), followed by an active growth phase (D5-D25) at 0.75 cm/day, and a stabilization phase (D25-D35) at 0.2 cm/day. Foliar development progressed from 2-3 initial leaves to 9-16 leaves per plant at the final stage, with an average leaf emission rate of 0.37 leaves/day. The final weight analysis revealed an average fresh biomass of 11.92 ± 6.84 g and dry biomass of 0.21 ± 0.13 g per plant. The DM/FM ratio of 0.017 indicates exceptionally high tissue water content (98.3%), demonstrating optimal water absorption in the bioponic system. This study demonstrates the viability of a biological hydroponic production system integrating IoT technologies for environmental monitoring. The results suggest that this approach enables satisfactory vegetative development while optimizing nutritional resource management. This system represents a promising advance toward sustainable and technologically assisted urban agriculture.