FRANÇOIS PETITET-GOSGNACH
AQUA PONIE LE GUIDE DE RÉFÉRENCE
UN SYSTÈME DE PRODUCTION
EN SYMBIOSE Élever des poissons et produire des légumes en autonomie, dans un véritable écosystème.
Préambule Ce livre s’adresse à ceux qui veulent découvrir simplement ce qu’est l’aquaponie comme méthodes de culture et d’élevage de poissons. Il s’adresse aussi à ceux qui ont déjà une installation et qui souhaitent l’optimiser, l’utiliser au mieux, été comme hiver, jusqu’à peut-être, l’adapter pour obtenir de la truite toute l’année. Ils découvriront des trucs et astuces de montage, de culture, et de gestion d’une installation aquaponique. Il est accessible aussi à ceux qui veulent comprendre un peu plus la chimie de l’eau en aquaponie et en hydroculture, avec des explications que l’on ne trouve nulle part ailleurs.
© 2017, Éditions Rustica, Paris Dépôt légal : avril 2017 ISBN : 978-2-8153-1025-3 N° d’éditeur : 46441 (R17050) www.rustica.fr
FRANÇOIS PETITET-GOSGNACH
AQUA PONIE LE GUIDE DE RÉFÉRENCE
Sommaire Préambule................................................................................................................ 2 Avant-propos.................................................................................................10
Introduction...................................................................................13 L’aquaponie domestique............................ 21 Principe, cycle de l’azote............................................ 22 L’aquaponie domestique en quelques règles........................................................... 26 Quelle température en aquaponie ?..... 28 Quels poissons en aquaponie ?................... 31 Les matériaux......................................................................................... 39 Dimensionnement....................................................................... 39
Le prototype (installation type).......................................................45 Présentation du prototype.................................... 46 Son environnement et impact dans le jardin................................................................................. 50
Bassin principal d’élevage............. 55 Pour la température................................................................ 57 Pour les nutriments des plantes.............. 57 Un bac principal de 300 L pour 10 kg de poissons.......................................... 57 Une bonne isolation thermique du bassin principal.......................................................... 57 Des passe-parois maison........................................... 58
Une isolation thermique imputrescible recyclé............................................. 58 Un couvercle indispensable pour que les truites ne sautent pas............ 60
Bac de filtration biologique et zone du radeau....................................................... 63 Les bacs de culture sont aussi isolés.................................................................................................................. 64 Une structure en bois bien ancrée dans le sol......................................... 64 Une isolation intérieure de toutes les faces............................................................ 65 Une étanchéité intérieure grâce à une bâche de bassin...................66 Un avaloir incolmatable et une zone à insecte et crustacés d’eau..............................................................66 Des ouvertures « incolmatables »........67 Vue côté sud............................................................................................... 68
La circulation de l’eau..................................71 Une circulation d’eau fiable................................. 72 Les accessoires.................................................................................... 73 Pompe basse pression........................................................ 73 Filtre mécanique..............................................................................76 L’asperseur.....................................................................................................76 Débordement et avaloirs............................................ 77 Pour ajouter un décanteur...................................... 81 Les siphons.................................................................................................... 84 7
Siphon automatique, siphon cloche..... 86 Bref : pompe, débordement ou siphon ?.......................................................................................... 89
L’aération................................................................................................ 93 L’oxygène et la température.............................. 94 L’oxygène dans l’eau..............................................................96 L’aération de l’installation.....................................99 Le principe de l’échange (dissolution) d’oxygène................................100 Un mousseur (optionnel) dans le bac principal.............................................. 102 Les autres facteurs qui influencent la concentration en dioxygène.... 104
Crash test du système de refroidissement......................................................138 Les réglages des bacs pour lutter contre la chaleur...............................................................142 Conclusion et conséquence sur la gestion du système et du cheptel............................................................................... 149
La culture des plantes en aquaponie....................................................................... 153
Quelle eau pour votre système aquaponique ?......................................................................... 108 Filtration mécanique......................................................... 110 Filtration biologique.......................................................... 113 Désinfection UV............................................................................122 La zone à insectes, crustacés et minéraux : un morceau de rivière..............................................................................................124
Cultiver l’eau.........................................................................................154 Quelles plantes ?.........................................................................156 Besoins et rôle des plantes.................................158 La gestion et l’occupation des surfaces de culture...................................160 La culture dans le substrat du biofiltre....................................................................................... 162 Culture sur radeau (raft).......................................167 Système à marée...........................................................................170 Les semis...........................................................................................................174 Les tomates................................................................................................ 175 Les choux.........................................................................................................177 Les salades.................................................................................................. 178 Les besoins des plantes en nutriments........................................................................... 179 Conclusion et perspectives.............................. 181
La régulation de la température................................................. 127
L’élevage aquaponique des truites....................................................................................... 183
Zone de régulation thermique..................128 Pour comprendre la température du prototype......................................................................................................136
La température et l’oxygène......................... 184 De son biotope vers ses conditions de vie en aquaponie.................................................. 186
Filtration, désinfection et purification biologique........ 107
Transport et acclimatation.............................. 194 Le nourrisage des truites.......................................195 Le suivi du cheptel, maladies et leur prévention.......................................................... 217 La reproduction............................................................................ 222
Le pH de l’eau...................................................................................... 275 La dureté de l’eau (TAC)........................................ 279
Bassin de grossissement................225
L’abattage......................................................................................................284 Comment les vider ?.........................................................284 Comment lever des filets ?.............................. 286 Le fumage..................................................................................................... 289 La cuisson.................................................................................................... 290 La préparation dans l’assiette.................. 290 Dégustation............................................................................................. 291
Description...............................................................................................226 Conception et réalisation du bassin..............................................................................................228 Sa gestion......................................................................................................233 Gestion et entretien........................................................... 237
La gestion de l’eau et l’entretien d’une installation aquaponique........................................................................ 243 Le matériel.................................................................................................244 L’inspection quotidienne de l’installation.................................................................... 245 Contrôle des paramètres chimiques et besoins de l’installation.................................................................... 247
Pour aller plus loin, la chimie de l’eau en aquaponie............................. 255 Avertissement...................................................................................256 Qu’est-ce que l’eau ?..........................................................256 Les atomes et les molécules........................... 257 Le cycle de l’azote plus détaillé....................265 Les autres ions de l’hydroculture et les besoins des plantes.............................. 269
La préparation des truites.......................................................................................283
Conclusion...................................................................................293 Annexes..................................................................................................297 Matériel d’acquisition.................................................. 298 Quelques livres et sites utiles.................. 299 Remerciements..............................................................................300 Index.......................................................................................................................... 301
Avant-propos Faire de l’aquaponie est-il difficile ? Je suis catégorique : non. Il faut faire du simple. Le plus simple est le plus efficace, le plus fiable, et le plus opérationnel. Il suffit d’eau et de poissons dans un système bien conçu au départ. Votre expérience et votre sens de l’observation feront le reste. Vous trouverez dans ce livre tout ce qu’il faut pour que votre système fonctionne avec des poissons « ordinaires ». Vous pourrez aussi viser la truite toute l’année avec du matériel de la grande distribution : un ou deux petits con gélateurs d’occasion. Le prototype qui est présenté est de réalisation très simple. Il permet de produire truites et légumes en grande quantité sur un espace très restreint de quelques mètres carrés. Il peut se poser n’importe où, et même sur une terrasse. Il suffit alors d’avoir bien isolé thermiquement votre instal lation dès la conception, de faire attention aux flux d’énergie, et de profiter du couvert végétal pour les réguler un peu. Alors, tout se passe bien. qu'est-ce que l’aquaponie ? C’est une mini-planète que vous allez avoir entre les mains. Un écosystème à part entière. Avec le soleil qui éclaire, son océan d’eau douce, et des systèmes de régulation actifs ou passifs que vous allez découvrir et apprendre à gérer.
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L’objet de ce livre est aussi de vous faire connaître un peu mieux chaque pièce d’un puzzle (poissons, plantes, bactérie et eau), et de vous donner des clés pour les assembler. Vous trouverez en fin de livre des éléments pour rentrer dans la finesse de la compréhension de votre écosystème. Mais, sachez qu’il n’est pas utile de rentrer dans les détails de la chimie pour que votre système fonctionne : il fonctionnera tout seul. Pour ma part, hors quelques traitements naturels préventifs, je n’utilise aucun additif chimique pour corriger telle ou telle carence des plantes. Avec une alimentation naturelle de vos poissons, il n’y a aucune raison pour que les plantes n’aient pas ce qu’il leur faut : c’est ce qu’il se passe d’ailleurs dans la nature, et c’est ce qui se passera dans votre système. Toutefois, en prenant connaissance de quelques notions de la chimie de l’eau et du vivant, vous pourrez expérimenter à loisir et essayer de corriger quelques défauts de votre production de légumes. Ou au contraire, peutêtre vous direz-vous simplement qu’il ne vaut mieux pas dérégler votre système, il fonctionne déjà très bien ainsi, et que, finalement, l’aquaponie est chimiquement un peu compliquée. Un système aquaponique tourne tout seul, très simplement, avec moins d’entretien qu’un poulailler ou qu’une parcelle de terre, pour produire de nombreux légumes sur un espace très réduit, avec en prime des poissons à manger.
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Introduction L’aquaponie est en vogue et on en parle de plus en plus dans les médias. Des fermes aquaponiques à l’échelle industrielle existent déjà dans le monde. Au niveau d’un particulier, on trouve de nombreux montages pour transformer un aquarium en micro-système aquaponique qui produit quelques poireaux ou plantes aromatiques. Mais il faut un volume minimal d’eau et de poisson pour pouvoir produire suffisamment de légumes pour approvisionner une famille.
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Introduction
Ce livre vous propose une échelle de production domestique de poissons et de plantes, et non un gadget. Mais attention, pas avec n’importe quel poisson ; l’objectif atteint ici est la truite. Et bien sûr, vous pourrez jeter votre dévolu sur d’autres poissons d’eau douce moins contraignants : qui peut le plus peut le moins.
On trouve de très bonnes informations sur le couplage poissons/plantes sur des sites Internet et de très bons documents de la FAO (organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture). Aussi, peut-on se demander pourquoi si peu de particuliers le mettent en œuvre ? En premier lieu, les documents de la FAO sont principalement à destination d’une
L’aquaponie pour produire des légumes sans traitement.
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population déshéritée qui se situe plutôt en zone tropicale. Ils sont une référence absolue dans les techniques, poissons et légumes de ces régions. Passionnant, mais ce que l’on trouve sur les sites français transmet le plus souvent ces informations sans adaptation à nos régions. En effet, les conditions climatiques, poissons et plantes ne sont pas les mêmes ! Très riches, ces sources proposent tout un tas de possibilités d’agencement des bacs de culture et d’élevage en mélan-
geant parfois des techniques de « curiosité » et celles d’une véritable production. Il est alors difficile de faire son choix et de voir les avantages et inconvénients de chaque installation. Ce livre fait des choix, ils ont été testés, et je vous les présente. Enfin, si c’est de la truite que vous souhaitez élever, il faut une maîtrise minimale des paramètres vitaux. Sans celle de la température, vous n’aurez que quelques carpes ou poissons rouges dans un bac qui alimente quelques plantes aromatiques.
L’aquaponie pour produire de la truite.
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Introduction
Un petit coin de nature L’aquaponie permet de recréer un véritable petit coin de nature dans un jardin ou une terrasse.
Ou bien vous introduisez des truites portion en septembre lorsque la température commence à baisser, à retirer en mai avant que la température ambiante ne remonte. Dans ce cas, vous n’avez plus de poissons pour approvisionner votre système au moment de la meilleure période de production de légumes. La truite a des conditions de vie particulières que vous découvrirez dans ce livre. Et il faut ensuite faire l’intersection de ses conditions de vie physiques et naturelles avec celles des bactéries et des plantes, et les atteindre, dans un contexte qui est celui de votre jardin (petit ou grand), ou d’une terrasse sous nos latitudes. Que d’échecs avant de vous proposer cette installation ! Et lorsque la totalité de vos truites meure en quelques heures, les larmes ne sont pas loin, et tout est à refaire, mais bien sûr autrement. Voilà « l’autrement ». Ce livre propose un système qui fonctionne chaque heure de l’année avec des conditions de vie adaptées aux truites et tous les autres poissons : ils vont grandir toute l’année, et les plantes s’y développeront en fonction des saisons. Nous verrons également des astuces d’élevage et de culture, et comment prolonger simplement la période de culture, de manière
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peu coûteuse. Libre à vous d’investir plus et de coupler tout le système avec une serre. Pour ma part, je ne le souhaite pas et vous verrez pourquoi. Il n’existe naturellement pas qu’un système possible. Et chacun pourra réaliser son propre montage opérationnel sur la base des lois de la nature qui seront expliquées très simplement dans l’ouvrage. Elles justifient dans chaque détail les choix qui sont proposés dans un prototype opérationnel.
Le montage principal présenté permet de comprendre toutes ces lois pour mieux les maîtriser et offrir un espace de vie aux poissons qui leur permet de croître de 5 à 30 cm , tout en offrant un espace de culture de 3 m2 environ, et qui, bien géré permet d’avoir un production de légumes très abondante. Les détails d’assemblage sont donnés, tout devient donc réalisable, modulable et adaptable à loisir en fonction de chacun, du lieu et du temps que l’on veut
L’aquaponie pour avoir une eau de bassin d’agrément limpide avec des légumes ou des plantes d’ornement.
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Introduction
consacrer à son système. Vous verrez que lorsque le système est en fonctionnement stable, très peu de temps est nécessaire à son entretien. Mais vous risquez de passer beaucoup de temps au simple plaisir de son observation.
faire pousser des légumes ou simplement avoir une eau cristalline. Un bassin de 2 m3 d’eau est complètement décrit. En respectant les règles qui ont orienté son montage, vous pourrez adapter ou concevoir votre propre bassin.
En aquaponie, il faut viser le poisson et les plantes, et il faut copieusement des deux pour une symbiose parfaite. Quel bonheur de voir alors cette sorte de biosphère vivre et évoluer ! C’est un coin de nature. Le pêcheur y trouvera un plaisir inégalé et le jardinier n’en reviendra pas d’avoir des salades magnifiques sans effort en pleine chaleur d’été.
Celui qui est décrit permet de faire grossir des truites jusqu’à 50 cm, parfaites pour un bon repas de famille ou de bons filets fumés, après les avoir faites pêchées par les enfants.
Et si vous souhaitez simplement avoir une fontaine ou un bassin, disons un point d’eau, dans un jardin pour compléter la terre et le soleil, vous aurez une eau claire et limpide, avec en prime des légumes et des poissons à déguster.
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Mais pour que tout cela fonctionne, il faut une circulation d’eau fiable à 100 %, des connaissances simples des écoulements de l’eau, du matériel de plomberie, et des pompes permettant d’atteindre cette fiabilité.
L’aquaponie pour avoir une eau de bassin d’agrément limpide avec des légumes ou des plantes d’ornement.
Reste le problème de la température de l’eau et de l’oxygénation pour l’ensemble des organismes vivants dans le cycle à comprendre et gérer tout au long de l’année. C’est maintenant une affaire de thermodynamique, d’autres lois de la nature que vous apprendrez au fil des pages.
Vous découvrirez donc comment adapter un bassin de jardin en profitant de la technique naturelle de l’aquaponie pour
Vous découvrirez également tout un tas d’astuces pour vous occuper de votre élevage et de vos cultures.
AQUAPONIE
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L’aquaponie domestique L’aquaponie est une vie harmonieuse en symbiose de plantes, poissons et bactéries. Les uns favorisent spontanément la vie et le développement naturels des autres.
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L’aquaponie domestique
Principe, cycle de l’azote Commençons par voir le principe de l’aquaponie en quelques mots.
Les poissons ••• Les poissons produisent des déchets : de l’urée dans l’urine et de l’ammoniac par les branchies. Sans avoir besoin de connaître quelque formule chimique que ce soit, il suffit de savoir que l’ammoniac est toxique pour les poissons.
Le biofiltre et ses bactéries ••• Le substrat du biofiltre accueille des bactéries qui vont transformer l’urée et l’ammoniac en nitrites. Les nitrites sont hautement toxiques pour les poissons, mais une deuxième catégorie de bactéries, présentes aussi dans le biofiltre, transforment les nitrites en nitrates. Les nitrates ne sont pas toxiques pour les poissons, et constituent un des trois nutriments principaux pour les plantes : les plantes sont friandes de nitrates. Toujours sans connaître la moindre formule chimique, il faut simplement savoir qu’ammoniac (une molécule), 22
nitrite et nitrate (des ions) contiennent tous les trois un atome d’azote , d’où le nom de « cycle de l’azote ».
Les plantes ••• La transformation chimique des déchets des poissons par le biofiltre produit des nutriments que les plantes peuvent directement assimiler. Les plantes poussent donc comme en hydroculture (ou hydroponie) dans l’ins tallation. Elles consomment les nutriments, grandissent et sont donc comestibles. Sans cette élimination des nutriments par les plantes, les poissons finiraient par s’empoisonner avec leurs propres déchets.
Pourquoi « cycle » ? ••• C’est le cycle de la nature. Les plantes meurent, sont consommées par des vers et insectes qui constituent la nourriture des poissons. Voilà, la boucle est bouclée, sauf qu’en aquaponie, c’est vous qui bouclerez le cycle en nourrissant vos poissons avec de la nourriture issue indirectement des déchets de plantes extérieures à votre installation.
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Le cycle « théorique » de l’azote
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L’aquaponie domestique
Principe de la mise en œuvre de l’aquaponie
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Il est nécessaire de savoir que ces opérations de transformation de l’ammoniac en nitrite (« la nitritation »), puis de transformation de nitrite en nitrate (« la nitra tation ») nécessitent beaucoup d’oxygène, et vous le comprendrez mieux en observant simplement leurs formules chimiques dans le chapitre consacré à la chimie de l’eau (voir page 255).
D’où viennent ces bactéries ? ••• Il y en a un peu partout (sur les parois des récipients, les poussières de l’air, etc.), en faible quantité. Il va falloir simplement leur offrir de bonnes conditions pour se développer au moment du démarrage de l’installation. La technique de l’aquaponie met en symbiose poissons, bactéries et plantes : la nourriture des poissons est transformée pour partie en chair de poisson, et une autre en déchets constitués des matières fécales des poissons. Une succession de bactéries dégrade ces déchets en nutriments pour les plantes. Chaque organisme vivant de cette chaîne alimentaire nécessite des conditions
particulières pour vivre. Et la technique consiste donc à stabiliser l’ensemble de cet écosystème vers des valeurs compatibles pour chacun d’eux. Il n’est pas nécessaire que les paramètres optimaux soient obtenus sur une année complète, mais il est important que chaque organisme puisse suivre chaque année un cycle complet de production. Les plantes sont exigeantes en lumière et nutriments. Les bactéries ont une température optimale de fonctionnement et doivent être en quantité suffisante. Les truites sont très exigeantes en oxygène et donc en température de l’eau. Elles constituent le principal problème car leur mort peut survenir très rapidement, en quelques minutes par manque d’oxygène ou certaines pollutions. D’où la nécessité d’avoir un système particulièrement stable en température dans la durée ainsi qu’une circulation d’eau sans faille. Avec d’autres poissons, les contraintes en température seront moins fortes. Mais autant prévoir au départ un montage qui pourra s’adapter, quand vous le voudrez, à la truite.
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Le prototype (installation type) Il existe de nombreux montages disponibles sur Internet. Pour exemple, la technique NFT (Nutri ments Film Technic) qui consiste à faire couler de l’eau chargée en nutriments dans des tubes en créant un film d’eau dans lequel plonge les racines est ici exclue : trop de surface d’échange avec l’extérieur rend quasi impossible la régulation thermique. Il nous faut minimiser les surfaces d’échanges thermiques avec l’extérieur et protéger de la chaleur, du soleil, ou du froid les parois exposées. Dans le montage que je vous propose, les choix ont été faits et testés, et vous verrez qu’il est largement possible de se passer de siphon cloche ou automatique. L’aquaponie est un mode de culture biologique et naturel. C’est aussi un mode d’élevage de poissons à consommer ou pas. Mais la rentabilité est bien meilleure si le poisson est mangé. D’où l’intérêt de prévoir l’installation pour l’accueil de la truite.
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Le prototype (installation type)
Présentation du prototype
Bassin principal ➊ ••• Son volume brut de 300 L contient environ entre 250 L d’eau utile. Il est constitué d’un bac de récupération d’eau en polypropylène de 300 L entouré d’une couche d’isolant imputrescible. Le tout
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est inséré dans un deuxième bac de volume juste supérieur (500 L) dont le fond a été coupé. Le couvercle a été découpé pour apporter un peu de lumière et permettre d’apporter de la nourriture sans déranger les poissons. Il contient entre 20 et 30 truites farios et arc-en-ciel portion, bonnes à consommer. Un filtre mécanique et UV basse consommation permet une ascension de l’eau sous faible pression vers le bac ➋.
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Filtration biologique et zone de culture ➋ ••• Sa structure est en bois traité en autoclave, il possède une couche de 6 cm d’isolant en polystyrène sur les parois et le fond. L’étanchéité est réalisée avec une bâche de bassin avec une contenance de 200 L de billes d’argile non agressives pour la bâche. Les billes d’argile servent de substrat (support) aux bactéries, mais aussi aux racines des plantes. Une zone à insectes d’eau fossoyeur permet un débordement dans la zone ➌.
Deuxième zone de filtration biologique et zone de culture ➌ ••• Elle comprend une centaine de litres de billes d’argile. Elle est accessoire, mais on peut en mettre autant que l’on veut à condition d’avoir un ou deux centimètre de dénivelé entre deux zones successives.
prévue pour utiliser un siphon automatique pour vidanger la zone ➋. Le siphon a été abandonné et les deux filtres pourraient simplement n’en constituer qu’un à niveau d’eau constant, à condition de conserver les mêmes volumes de substrat.
Zone d’hydroculture sur radeau ➍ ••• Environ 1,5 m2 de culture sur un radeau de polystyrène. La zone a une profondeur d’eau de 20 cm à niveau constant régulé par un avaloir affleurant. Il y a une isolation thermique des parois et du fond. Le passage vers la zone ➎ par un avaloir affleurant permet de régler son niveau d’eau. Dans cette zone, les plantes ont leurs racines directement dans l’eau (environ 200 L). Elle peut aussi accueillir sans problème 200 truitelles de 5 g (8-10 cm) en croissance jusqu’à 15 cm. Elles sont enlevées au fur et à mesure de leur croissance pour les placer dans les zones ➎ ou ➏.
Passage ensuite par un passe paroi « incolmatable » maison vers la zone ➍.
Zone de régulation thermique ➎ et ➏ •••
La différence de niveau entre les filtres biologiques ➋ et ➌ a été initialement
Deux systèmes réfrigérants. Leur déclenchement se fait automatiquement par 47
AQUAPONIE LE GUIDE DE RÉFÉRENCE
Un système aquaponique tourne tout seul, très simplement, avec moins d’entretien qu’un poulailler ou qu’une parcelle de terre, pour produire de nombreux légumes sur un espace très réduit, avec en prime des poissons à manger, et notamment des truites. C’est une vraie possibilité simple d’élevage et de culture, efficace et productive de légumes et de poissons consommables à l’échelle d’un particulier, sur une terrasse, un petit ou grand jardin, ou dans un bassin ; c’est un écosystème à part entière. L’objet de ce livre est de vous faire connaître un peu mieux chaque pièce du puzzle (poissons, plantes, bactérie et eau), et de vous donner des clés pour les assembler. Du montage du bassin à l’élevage des truites en passant par la gestion de l’eau, de sa température et de son oxygénation, sans oublier les techniques de culture des plantes, tout est détaillé pour vous permettre d’expérimenter ce système chez vous, que vous soyez débutant ou que vous souhaitiez perfectionner votre système déjà en place.
C’est un début d’autonomie alimentaire qui vous attend avec cette biosphère domestique !
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François Petitet-Gosgnach est professeur agrégé de physique-chimie. Avec à son actif 30 ans de jardinage d’intérieur, potager, d’agrément, tempéré ou tropical, il est passionné de nature, de poissons, de bricolage et de physique, non pas les yeux vers les étoiles, mais bien orientés vers la terre !