Substrats de culture hydroponique : comparatif de la laine de roche, de la fibre de coco, de la perlite et de l’argile

Qu'est-ce qu'un substrat de culture hydroponique ?

Les substrats de culture hydroponique sont des matériaux inertes ou pauvres en nutriments qui maintiennent les racines d'une plante en place dans un système hors-sol, tandis que la solution nutritive lui apporte tous les éléments dont elle se nourrit. Un substrat adapté à l'hydroponie fournit simultanément aux racines de l'eau, de l'air et un support physique, sans introduire de maladies, de sels ni de variations imprévisibles du pH.

Contrairement au terreau ou aux substrats de rempotage hors-sol vendus en sacs pour la culture en pots, un substrat hors-sol utilisé en hydroponie n'est pas destiné à nourrir la culture. Il sert de support. C'est pourquoi une même formulation nutritive peut se comporter très différemment dans la laine de roche, la fibre de coco, la perlite ou l'argile expansée : chaque matériau retient une quantité différente d'eau et d'air après l'irrigation, et chacun réagit différemment avec la solution. Le choix d'un substrat hydroponique est donc une décision technique liée au type de système, à la culture, à la fréquence d'irrigation et à la qualité de l'eau.

Certains systèmes ne nécessitent presque aucun substrat. Dans les canaux NFT et sur les radeaux de culture en eau profonde, un petit bouchon en mousse ou un cube de laine de roche sert uniquement à ancrer le jeune plant, et les racines se développent directement dans la solution en circulation. Dans les systèmes en sacs, sur pains et en seaux alimentés au goutte-à-goutte, le substrat constitue la zone racinaire pendant toute la culture ; ses propriétés sont donc déterminantes.

Quelles fonctions un bon substrat hydroponique doit-il remplir ?

Quel que soit le matériau, un bon substrat hydroponique doit :

• Retenir suffisamment d'eau pour alimenter les racines entre les irrigations, sans rester gorgé d'eau.
• Laisser suffisamment de pores remplis d'air pour permettre aux racines de respirer. Dans un substrat saturé et privé d'air, les racines s'asphyxient et deviennent sensibles à la pourriture racinaire.
• Être propre et homogène, exempt d'agents pathogènes, de graines d'adventices et de sels, avec une qualité uniforme d'un lot à l'autre afin que les réglages d'irrigation restent adaptés.
• Avoir un comportement chimique prévisible, avec un pH stable ou facilement corrigé et une capacité d'échange cationique faible ou connue.
• Être compatible avec les équipements : le bouchon doit s'adapter au pot ajouré ou à l'orifice du canal, et les pains doivent s'adapter à la gouttière ou au bac.
• Être facile à éliminer ou à réutiliser en fin de culture.

Aucun matériau n'est le meilleur sur tous les critères. C'est pourquoi la plupart des exploitations commerciales en utilisent deux : un pour la multiplication (cubes ou bouchons) et un pour la phase de production (pains, sacs ou seaux), voire aucun à cette dernière étape dans les systèmes de culture en eau.

Quels sont les substrats hydroponiques les plus courants ?

Le tableau ci-dessous compare les substrats hydroponiques les plus utilisés par les producteurs. Les valeurs correspondent à des plages habituelles ; elles varient selon les produits, en fonction de la densité, de la longueur des fibres et du procédé de fabrication.

Cubes et pains de laine de roche

La laine de roche est obtenue par filage de basalte fondu en fibres, puis pressée en cubes, blocs et pains. Elle est stérile à l'état neuf, très homogène et retient beaucoup d'eau tout en laissant l'excédent s'écouler librement. C'est pourquoi les cubes de culture et de plantation en laine de roche constituent le substrat de multiplication de référence dans de nombreuses serres. Ses points faibles sont un pH initial élevé et son absence de dégradation : les pains usagés nécessitent donc une filière d'élimination ou de recyclage.

Fibre de coco

Le substrat de coco provient de l'enveloppe fibreuse de la noix de coco, transformée puis commercialisée sous forme de fibres en vrac, de copeaux, de moelle, de pains compressés ou de sacs de culture. Il retient bien l'eau, se réhumidifie facilement et est renouvelable. Le coco brut peut contenir des teneurs élevées en sodium, en potassium et en chlorures : achetez donc un substrat de coco lavé et tamponné, ou prévoyez de le rincer avec une solution riche en calcium avant la plantation.

Perlite et argile expansée

La perlite et les billes d'argile sont les matériaux les plus « aérés » de la gamme. Elles se drainent rapidement et maintiennent une bonne oxygénation des racines, ce qui les rend adaptées aux cultures irriguées de nombreuses fois par jour, comme les tomates en seaux hollandais (Dutch buckets). Elles retiennent peu d'eau : une panne de pompe se répercute donc rapidement sur la culture.

Cubes et bouchons en mousse

Pour les légumes-feuilles cultivés en NFT ou sur radeaux, de nombreuses exploitations utilisent des cubes hydroponiques en mousse ou en éponge prédécoupés, semés dans une plaque alvéolée et maintenus sur une table de multiplication jusqu'au repiquage. Ils sont propres, peu coûteux par plant, faciles à manipuler sur une ligne de semis et compatibles avec les pots ajourés standard. Nos cubes de semis carrés en mousse et nos bouchons en mousse sur mesure sont des exemples de ce format.

Comment utiliser les cubes de laine de roche en hydroponie

L'utilisation de la laine de roche en hydroponie est simple dès lors que vous corrigez son pH et évitez l'excès d'arrosage. Voici une procédure courante pour les cubes de semis en laine de roche et les autres cubes de semis hydroponiques :

1. Faites tremper au préalable les cubes pendant plusieurs heures, ou toute une nuit, dans une eau ajustée à un pH d'environ 5.5. Certains guides préconisent une imprégnation initiale avec une solution nutritive faiblement concentrée, d'une EC d'environ 1.0 mS/cm.
2. Égouttez les cubes en les laissant s'égoutter ou en les secouant délicatement. Ne les pressez pas, car cela écrase la structure des fibres.
3. Semez une ou deux graines par cube, à quelques millimètres de profondeur, et couvrez le plateau pour maintenir une humidité élevée jusqu'à la germination.
4. Arrosez par le bas avec une solution nutritive faiblement concentrée dès l'apparition des vraies feuilles, en laissant le cube s'alléger entre les arrosages.
5. Repiquez lorsque les racines apparaissent sous le cube et sur ses côtés. Placez le cube de semis en laine de roche dans un pot ajouré, sur un bloc ou directement sur un pain.
6. Pilotez l'irrigation des pains selon leur poids et le drainage : en production, irriguez jusqu'à atteindre un pourcentage de drainage défini, et surveillez l'EC et le pH du drainage pour piloter la culture.

L'erreur la plus courante avec les cubes de laine de roche pour semis est de les maintenir détrempés. La laine de roche retient tellement d'eau que les plantules peuvent rester dans un cube saturé pendant plusieurs jours, ce qui favorise la fonte des semis. Laissez les cubes sécher légèrement entre les arrosages.

Quel substrat hydroponique convient à chaque système ?

Adaptez le substrat à la circulation de l'eau dans votre système.

• Gouttières NFT : uniquement un bouchon en éponge ou un cube de laine de roche. Un substrat épais bloque le mince film nutritif et peut entraîner une accumulation d'eau. Consultez notre guide des systèmes NFT.
• Radeaux de culture en eau profonde : des bouchons en éponge ou en laine de roche dans des paniers hydroponiques, maintenus dans des plaques flottantes. Les racines pendent dans une eau aérée.
• Tables à marée : blocs de laine de roche, mottes de tourbe ou billes d'argile. La perlite a tendance à flotter et à se déplacer pendant les phases de submersion. Notre guide des systèmes à flux et reflux présente la conception des tables.
• Seaux hollandais (Dutch buckets) : perlite, billes d'argile ou mélanges de fibre de coco et de perlite. Ces substrats se drainent facilement ; des cycles courts et fréquents d'irrigation goutte-à-goutte conviennent donc bien.
• Sacs de culture, pains et gouttières : fibre de coco ou laine de roche, alimentées au goutte-à-goutte en circuit ouvert ou avec recirculation. C'est la pratique standard pour les tomates, les concombres, les poivrons et les fraises.
• Tours verticales : généralement un bouchon de culture dans un panier ajouré, sans substrat en vrac, car celui-ci peut être entraîné vers le réservoir et obstruer les pompes.

Pour comparer les types de systèmes, consultez NFT, DWC et seau hollandais : comparatif.

Quelle taille de pots ajourés et de paniers hydroponiques utiliser ?

Les pots ajourés, également appelés paniers hydroponiques, maintiennent le bouchon de culture et le substrat dans l'orifice d'une gouttière, d'un radeau ou d'une tour. Le choix des pots hydroponiques dépend de la taille des plantes et de leur espacement :

• Environ 25 à 50 mm (1 à 2 in) pour les jeunes plants de laitue en bouchons, les herbes aromatiques et les cultures de type micropousses en NFT et sur radeaux.
• Environ 50 à 75 mm (2 à 3 in) pour les légumes-feuilles de plus grande taille, le basilic et les cultures en tour.
• Seaux ou sacs d'environ 8 à 12 L pour les légumes-fruits cultivés sur substrat, comme les tomates et les poivrons.

Choisissez des pots de culture hydroponique en plastique apte au contact alimentaire et stabilisé contre les UV, et vérifiez que leur rebord extérieur repose fermement sur l'orifice de la gouttière pour empêcher la lumière d'atteindre la solution et de favoriser les algues.

Qu'en est-il des capsules hydroponiques et des capsules de semis ?

Les capsules hydroponiques, également vendues sous les noms de capsules de semences hydroponiques ou de capsules pour potager, sont des bouchons préremplis, souvent constitués de tourbe ou de fibre de coco dans une enveloppe en filet ou biodégradable, contenant déjà une graine. Elles sont conçues pour les jardinières hydroponiques compactes d'intérieur et les systèmes de comptoir utilisant des capsules pour potager d'intérieur, où la commodité compte davantage que le coût par plante. Pour une exploitation commerciale, acheter des bouchons non ensemencés et effectuer les semis sur place revient généralement beaucoup moins cher et permet de choisir n'importe quelle variété. Pour les distributeurs de systèmes domestiques, les principales questions sont de savoir si le format de la capsule convient à la jardinière, si le substrat est exempt d'agents pathogènes et combien de temps les graines conservent leur pouvoir germinatif pendant le stockage. Notre guide du potager d'herbes aromatiques d'intérieur détaille les solutions domestiques et de comptoir.

Quel est le meilleur substrat hydroponique ?

Il n'existe pas de substrat hydroponique universellement meilleur, seulement un substrat mieux adapté à une culture, à un système et à un site. Pour commencer :

• Légumes-feuilles et herbes aromatiques cultivés dans l'eau : bouchons en éponge ou en laine de roche.
• Tomates, concombres et poivrons : pains de laine de roche ou de fibre de coco, ou perlite dans des seaux hollandais.
• Fraises : sacs de culture ou pains en fibre de coco dans des gouttières ou des bacs sur châssis en A, comme notre bac de culture de fraises sur châssis en A pour pains de fibre de coco.
• Production de jeunes plants : cubes de laine de roche, mottes de tourbe ou bouchons en mousse sur tables à marée.

Tenez également compte de l'approvisionnement local et de l'élimination. La fibre de coco est facile à trouver dans de nombreuses régions tropicales et peut être compostée. La laine de roche offre des performances très constantes, mais nécessite une solution d'élimination. Les billes d'argile et la perlite peuvent être nettoyées et réutilisées, mais cela représente un travail non négligeable.

Comment acheter et qualifier des substrats de culture hors-sol ?

Avant de vous engager auprès d'un fournisseur de substrats de culture hors-sol, vérifiez les points suivants :

1. Demandez une fiche technique indiquant la densité, la capacité de rétention en eau, la porosité remplie d'air, le pH et l'EC.
2. Pour la fibre de coco, demandez les teneurs en sodium et en potassium, et vérifiez si le produit a été lavé et tamponné.
3. Effectuez un essai sur une table ou un rang et comparez l'EC et le pH du drainage ainsi que le développement racinaire avec ceux obtenus sur votre substrat actuel.
4. Vérifiez que les dimensions des bouchons et des pains sont compatibles avec vos plateaux, paniers hydroponiques et gouttières.
5. Vérifiez les conditions de stockage et d'expédition du matériau. La fibre de coco compressée doit être réhydratée, et la laine de roche doit rester sèche et propre.
6. Prévoyez la fin de vie : compostage, recyclage, réutilisation après stérilisation ou mise en décharge.

Quel que soit votre choix, votre programme de nutrition doit être adapté au substrat. Les substrats à forte capacité d'échange cationique, comme la fibre de coco, peuvent retenir le calcium et le magnésium en début de culture. Notre guide des nutriments hydroponiques, de l'EC et du pH explique comment régler et corriger la solution.

Vous prévoyez un système de culture hors-sol ?

Mars Vertical Farm possède plus de 20 ans d'expérience de production et fabrique dans son usine de Shanghai des gouttières NFT, des systèmes à seaux hollandais, des tables à marée et des châssis en A, ainsi que les bouchons et plateaux correspondants. Découvrez nos systèmes hydroponiques, ou indiquez-nous votre culture et la taille de votre serre pour recevoir une recommandation de système et de substrat adaptés, accompagnée d'un devis.

Sources

• Service de vulgarisation de l'université d'État de l'Oklahoma, HLA-6728 : substrats de culture hydroponique
• Centre de diversification des cultures de l'université du Kentucky : production de laitue hydroponique en environnement contrôlé