,REPUBLIQUE DU SENEGAL DELEGATION GENERALE A...
,REPUBLIQUE DU SENEGAL
DELEGATION GENERALE
A LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
PRIMATURE
ET TECHNIQUE
SYSTEME DE CULTURE HYDROPONIQUE
POUR DES ETUDES DE PLANTULES
DE CEREALES
N o t e T e c h n i q u e
P . SIBAND
IngBnieur
d e r e c h e r c h e I R A T
DQtachB à 1’ISRA
Ddcembre 1 9 7 7
C e n t r e N a t i o n a l d e R e c h e r c h e s A g r o n o m i q u e s
de Bambey
INSTITUT SENEGALAIS DE RECHERCHES AGRICOLES
(1. S, A. A.)

OESIJME
----------I
On se propose de mettre au point un dispositif de culture
hydroponique permettant des btudos da d8but de cycle de cdrdale. Pour
cela on se pose un certain nombre de conditions à satisfaire: mat6rie.l
simple de montage st d'utilisation, milieu do culture suffisamment cons-
tant. On batit à partir des conditions de simplicit6 un dispositif que
l'on met au point on raisonnant les conditions de constance du milieu
a partir de différents paramètres: Volume du vasc,fr8quence de renouvel-
lement des solutions, nombre de plantules par vase. Un exemple est traité.

2
1 - 1 NTRODUCTION
P o u r Q t u d i e r l a c r o i s s a n c e e t l ’ a l i m e n t a t i o n minerale d u m i l a u
cours des premiers jours de véqetation, on a Qté amen6 à mettre au point
en 1974 un systeme de culture hydroponique qui
réponde aux contraintes de
n o s c o n d i t i o n s d e
t r a v a i l e t d e l ’ o b j e t d’etude.
L e s p r i n c i p a l e s c o n t r a i n t e s r e t e n u e s s o n t l e s s u i v a n t e s :
- L,a. si m.p 1 ici& : l e s v a s e s d o i v e n t &Itre d e f a i b l e v o l u m e , s a n s n é c e s s i t e .
d’aeration, la fréquence de renouvellement des solutions doit #tre mini-
male ; les conditions de germination ne doivent pas necessiter un repiquage,
q u i , e n o u t r e , pourrait perturber le comportement des plantules durant la
phase Etudiée.
- La constance : le milieu de culture ne doit pas Evoluer trop fortement
au cours de l’expérimentation (concentration, volume de la solution) et le
nombre de plantules doit étre suffisant pour intégrer 11het6rogQn6it6 de
l a p o p u l a t i o n vegétale, e t , bien
sOr, pour permettre un echantillonnage et
d e s m e s u r e s precis ( m a t i è r e séche, a n a l y s e s ) .
2 - DESCRIPTION D’UN DISPOSITIF (figure no 1)
Le dispositif se compose d’un vase et d’un tamis. Le vase est
constitué d’un tube en PVC soudé sur une plaque de morne rnatiere. Il con-
t i e n t l a s o l u t i o n d o n t l a h a u t e u r n s d o i t p a s
exceder 5 c m , a f i n d e p e r -
m e t t r e l a reoxyqénation d u m i l i e u r a c i n a i r e p a r s i m p l e d i s s o l u t i o n d e l ’ a i r
a l a s u r f a c e d e c o n t a c t .
Le tamis est une toile moustiquaire tendue entre deux anneaux
c o n c e n t r i q u e s decoupés d a n s l e morne t u b e que l e v a s e ; l ’ a n n e a u i n t e r n e ,
fendu,
e s t r e n t r e e f o r c e e t m a i n t i e n t l a t o i l e e n f a i s a n t r e s s o r t . L a
m a i l l e d e l a t o i l e d o i t permettra l e p a s s a g e d e s r a c i n e s . L e m i l e s t s e m é
en poquets dans le
tamis, sur un lit de quartz, et recouvert de quartz,
afin de rester dans une ambiance suffisamaent humide apres arrosage. Le
quartz peut 6tre remplace par d’autres supports.
La germination, c o n d u i t e a u l a b o r a t o i r e , e s t amorcde p a r l ’ a r r o -
s a g e simultane d e t o u s l e s t a m i s à l a p i s s e t t e .
L ’ e x c é d e n t d’eau percale
-dans la salution du vase. On arrose deux fois par jour jusqu’à ce que les
r a c i n e s , t r a v e r s a n t l e t a m i s , a i e n t a t t e i n t l a s o l u t i o r . P a r l a s u i t e ,
le support, non arrosé, est sec et indemne de moisissures. Le milieu de
c u l t u r e , m a i n t e n u 8 l ’ o b s c u r i t é , n’est pas envahi par les algues.
3 - MISE AU POINT
O n s e f i x e u n s e u i l d e v a r i a t i o n d u m i l i e u 22. A i n s i , p0ur 5 =
20$, l’évapotranspiration
n e d o i t p a s exceder 1 c m , e t l e s c o n c e n t r a t i o n s
d e s p r i n c i p a u x Blérnents nf dn’vent p a s v a r i e r d e p l u s d’un cinquieme d e
l e u r v a l e u r i n i t i a l e . O n v e u t d é f i n i r l e s paramétres d’experimentation.

31- Expression des contraintes
3 1 1 . Contrainte de niueau deneolution
,--r----r-iri**rJi-r------------
Entre les temps ‘to et tl, le volume de solution passe de Vo à
VI . . La condition est que :
Si n est le nombre de plantules par vase
P e le prélèvement d’eau par plantule
E l ’ é v a p o r a t i o n d i r e c t e
bv =
-(nPe + E)
I &AL= _
I
nPe + E
V
v o
i
312. Contrainte minérale
m..---m.--m.---..“-----
P o u r l e s o l u t é s , e n t r e to e t t l , l e c o n t e n u d u vaee o n s
passe de mo à ml, l a c o n c e n t r a t i o n e n s p a s s e d e CO a C l e t , s i Le pré-
levement d’une plantule en s est PS, on a : ,
m l = CoVo - nPs
et Vi = Vo - nPe - E
s o i t
lCl = fi= CoVo - nPs
V I
Vo - nPe - E
(2)
l
et
AC
nPs - covo _ ,
y-f-=
Co ( nPo+E-Vo)
( 3 )
l a c o n d i t i o n e s t :
L’equation ( 1 ) i n d i q u e q u e l a v a r i a t i o n r e l a t i v e d u n i v e a u d e
solution est fonction de quatre parametres.
De même, la variation rcla-
t i v e dela concentration
e n s o l u t é s
e s t f o n c t i o n d e s i x p a r a m è t r e s :
e q u a t i o n ( 3 ) .
!
32- Demarche
L
T o u s l e s paramétres consideres n e p e u v e n t p a s étre contràlés
totalement ou indépendamment.
Par exemple, l’évaporation E dépend de conditions ambiantes
( n o n entierement
contrblées
e n serre> e t d e l ’ é n e r g i e intorceptee p a r 10
vase, c ’ e s t - à - d i r e e n p a r t i c u l i e r d e s a s u r f a c e , d o n c d e V o , s i l a h a u -
t e u r e s t c h o i s i e . L e t a b l e a u s u i v a n t r é c a p i t u l e l e s p r i n c i p a u x f a c t e u r s
qui peuvent faire varier chaque paramètre :
--

4
Paramétres
S i q l e s
Facte,u,rs de variation
Volume du vase
vo
Choisi
Concentration du soluté
CO
Choisie
Nombre de plantulos par vase
Choisi
Evaporation par vase
;
vo, conditions ambiantes,temps
Prelevement d ' e a u p a r 1 phahtule
Pe
Taille de la p1antul.e'
conditions ambiantes, temps
Prdlèvement de solute
II
P S
CO, equilibre de la solution,
taille de la plantule
Conditions ambiantes, temps,

D'autres facteurs de variation ont et6 négliges, comme la liai-
son entre n et E, Pe et PS. Si l'on admet cette approximation, on constate
que
trois parametres seulement peuvent @tre choisis directement, et qu'une
fois ce choix fait, les trois autres peuvent btro i n d i r e c t e m e n t modifias
par 10s conditions d'ambiance et le facteur temps (frequence do renouvcl-
lement de la solution).
La concentration et les conditions d'ambiance, lorsqu’elles sont
contrblables,
dependent directement dos impératifs d’expérimentation, de
s o r t e q u ’ i l n o u s r e s t e u n e latitude de choix sur:
l)- lLe volume de la solution, que, pour des raisons d'encombrement,on
c h o i s i r a l e p l u s p e t i t p o s s i b l e .
2)- La frequence de renouvellement.
S)- Le nombre de plantulcs par vase , qui doit etre compatible avec las
ngcessites d'échantillonnage et l’integration de la variation indivi-
duelle dans l'échantillon.
En definitive,
nous avons un système a trois dogres de libertes,
et pouvons jouer sur quatre variables: Volume Vo, temps entre deux ronou-
vellement at, nombre de plantules n et seuil de variation accepte
!Y$
ces quatre variables étant liées par une inéquation.
La démarche consiste donc à en choisir trois et à vérifier si
la quatrieme ainsi fixcje est compatible avec 10s imperatifs
d’experimen-
t a t i o n .
4- EXEMPLE
41 - Parametres déterminés par l’expérimentation
Les concentrations initiales en N, P et K sont, dans les condi-
tions d’expérience :
Azote
GN
= 5 m6q x I -1 d e N03-
Phosphore Cp
= 1 meq X ! -1 de H2 PO4-
-1
PotaSSiUm CK
= 2 méq x L
de K+
42- Paramètres choisis
- Un vase de 500 ml
vo = 0,5 1
- Un renouvellement quotidien
- Une variation acceptable de 20 $
s = 20 $3.

5
43- Parametres mesurés
Dans nos conditions d'cxperimentation, une culture d’environ
40 Plantes par vase a absorbe durant le nouvieme jour de végetation
(mesure par différence de contenu apres huit jours et après neuf jours) :
-3
Pe z
-1
1,35 x 10
1. X plante
X j o u r -1
-1
Azote
=
PN = 1,44 X IO-*meq X plante
X j o u r -1
Phosphorez
-4
Pp = 8 X10
II
11
il
Potassium= PK = 7,2 x 10 -3
1,
II
1,
Enfin, l'évaporation est :
E = 3,3 x 10 -2 1.. X vase -1 x jour -1
44- Détermination de n
Les parametres
Permettent da calculer &V
et &I
en fonction
V
c
de n, fonctions respectivomon,t
linéaire et homographique, d’apres les
équations (1) et (3).
On a reporte les donnees ainsi calculées sur le graphique de Pa
figure 2.
- En absence de plante, seule l'évaporation fait Bvolucr le systema.
Le volume çdonc la hauteur) de solution baisse de 6,6$, les concentra-
tions se sont Qlevees en conséquence.
- En presonce de plante, l'evolution de la concentration depend des
vitesses comparées d'absorption de l'eau et de lt81ement. Le phosphore,
moins vite absorbe quo l'eau dans ces conditions tend
à se concentrer.
Au contraire, l’azote 09 le potassium, plus intensement absorbes,
voient leur concentration baisser dans la solution.
Si l'on ne veut pas depasser le seuil de variation K de 205, par
exemple, il ne faudra pas, au 9e jour, de densité de population excedant
50 plantules
par vase, seuil au-delà duqucl le volume de solution et la
concentration en potassium s'ecartent trop de l'état initial.
Remarque : Pour un seuil plus sévère, c’est la consommation d'eau qui
sera determinantc, pour un seuil moins contraignant , c'est la concontra-
tion en potassium qui
atteindra la Premiere le seuil.
h
4 5 - CompatZibilEté
Le nombre de 50 plantulos correspond B un échantillon suffisant
pour Eliminer l’hétérogénéité individuelle. La matière sèche recueillie
pour 50 plantulos au bout de 9 jours est, dans notre exemple, de :
876 mg pour les parties aeriennes
213 mg pour les racines
60 mg pour les grains,
L'échantillon d'un vase est suffisant pour constituer une répe-
tition si l'on fait unc étudo de croissance pondérale, il est insuffisant
pour une tstudc de mobilisation poursuivie jusqu'à 9 jours, qui necossito
pour analyse davantage de matibre sèche.

6
Remarque:
en dehors du jeu possible sur ,les parambtres contrblables, on
peut
tourner la diffiçultKon~'c"onstituant une rBpr$tition de
plusieurs vases.

5 - CONCLUSION
Le disphsitif de culture mis au ptiint tente de concilier un
certain nombre d'exigences contraires, en s'appuyant sur uns d8marche sys-
tématique.
Pour la plupart des Etudes que nous avons ou à fairs’sur 10
dt3but de cycle du mil on milieu contr816, l'utilisation de vases de 500ml
paraissait
satisfaisants, avec un renouvellement quotidien ou apr&s doux
ou trois jours pour le premier apport.
.
I.

,
F i g u r e ‘l
Le schéma montre le mode de montage des tamis et un8 coups
d u d i s p o s i t i f e n c o u r s d e Culture.
1 .
On decoup’e 3 anneaux dans le meme tube :
b
- L a p a r o i d u v a s e ( 6 - 7 c m
.
.de h a u t ) q’ui e.st s o u d é 8 .sur u n e p l a q u e
- L’anneau externe (environ 1 cm)
?
- L’anneau interne (environ 1,5 cm) dont on decoupe une partie de cir-
confgrence ( e n v i r o n 1 c m ) . Depassant de l’anneau externe aprss mon-
t a g e , i l p e r m e t a u t a m i s d e s ’ e n c a s t r e r lagèrement d a n s l e v a s e .
2. On pose un carré de toile moustiquaire en synthétique, largement dimen-
sionne,
s u r lU.anneau e x t e r n e .
- L ’ a n n e a u i n t e r n e , r e s s e r r e , e s t p o s é s u r l a t o i l e e t r e n t r é B f o r c e
jusqu’au fond de l’anneau externe.
- L e t a m i s e s t a l o r s retourn6,
e t l ’ a n n e a u e x t e r n e g l i s s é p a r p e r c u s -
s i o n jusqu’a l a p a r t i e supgrieure d u t a m i s .
- L a b o r d u r e d e l a t o i l e e s t a j u s t é e a u r a s d u PVC p a r d é c o u p a g e .

P
-

*
.
c
L