Culture hydroponique

Différents cultivars de peupliers sont cultivés sur milieu hydroponique (Tableau 28). L’utilisation de culture hydroponique a été revue par Jones en 1997. Dans les systèmes hydroponiques la solution nutritive peut être stationnaire ou circuler continuellement autour des racines. Une variante de ces systèmes est la culture NFT (Nutrient Film Technique) qui implique la circulation de solution nutritive depuis un réservoir autour des racines de peupliers déposés dans des pots. Les racines reposent sur un film de solution nutritive qui peut varier en composition et contenir des métaux lourds en solution. Un des avantages de la NFT est sa rapidité puisqu’un résultat est obtenu après 2 mois.

Figure 32: Bouturage des peupliers et passage en culture hydroponique (NFT)

(a) (b)

Figure 33: (a) : Système NFT (Nutrient FilmTechnique) et (b) : Culture du peuplier en bacs de NFT (à gauche un bac témoin, à droite un bac avec métaux).

1 mois d’enracinement

Passage en NFT quand les racines sont assez longues

Dans un premier temps, nous avons étudié des cultivars que nous trouvions à la fois sur des sites témoins et sur les sites A, B et C de Metaleurop à savoir P. nigra, P.deltoides x

P. nigra (cultivar Ghoy), et P. trichocarpa x P. deltoides (cultivar Beaupré). Dans un deuxième temps, nous avons testé 25 cultivars fournis par le FCBA. Sur ces 25 cultivars, 14 ont été également plantés sur les sites expérimentaux de Pierrelaye et Leforest.

• Préparation des boutures (Figure 32)

Des tiges de 15 cm de 25 cultivars de peupliers fournis par le FCBA (Tableau 28) dans le cadre du projet PHYTOPOP sont mises à enraciner par séries de 4 cultivars. Il a tout d’abord fallu tester le substrat sur lequel faire enraciner ces tiges. Il en ressort qu’un mélange constitué de 2/3 de perlite et d’1/3 de vermiculite est bien adapté. Les tiges sont placées dans ce mélange pendant deux semaines en les faisant baigner dans de l’eau distillée. Les deux semaines suivantes nous ajoutons progressivement du milieu nutritif utilisé par la suite en NFT afin de bien acclimater les peupliers.

Nous avons dû également tester l ‘âge des tiges. Dans ce but nous avons coupé des tiges âgées respectivement de 1, 2, 3, 4 et 5 ans afin de voir quelles étaient les plus propices au bouturage. Les tiges de l’année précédente sont celles qui enracinent le mieux. Au bout d’un mois les racines sont suffisamment développées pour assurer un transfert des peupliers dans les bacs de culture hydroponique.

• Préparation des bacs de culture hydroponique

Les bacs de culture sont traités durant 24 heures avec une solution contenant 5% de HNO3 puis 24 heures avec de l’eau distillée.

• Système de culture sur film nutritif NFT

Le système utilisé est le gro-tank GT205i (Figure 33). Ce système comprend un plateau de culture, un réservoir de 20 litres, une pompe microjet MC 320, un tube de distribution d’eau, une plaque de couverture argentée. Ses dimensions sont les suivantes : longueur : 70 cm, largeur : 38,5 cm, hauteur : 18,5 cm. Les boutures de peuplier sont déposées dans des paniers qui permettent de placer les racines au dessus d’un film sur lequel circule constamment la solution nutritive. Pour maintenir les peupliers dans les paniers, ceux-ci sont entourés de blocs de laine de roche. La capacité d’un bac est de 8 peupliers (Figure 33).

Tableau 32: Composition de la solution nutritive de culture hydroponique (pH ajusté à 5,8). Composés Concentration CaCl2 KNO3 NH4NO3 MgSO4 7H2O KH2PO4 MnSO4 H2O ZnSO4 H2O Na2Mo4 2H2O CuSO4 5H2O CoCl2 FeSO4 7 H2O KI H3BO3 0,75 mM 4,7 mM 5,15 mM 0,375 mM 0,3 mM 100 µM 30 µM 1 µM 0,1 µM 0,1 µM 100 µM 5 µM 100 µM

L’expérience est réalisée dans une chambre de culture d’intensité lumineuse de 300 µmol m^-2 s^-1 et un régime de température jour-nuit de 16 heures à 24°C à 80% d’humidité relative et 8 heures à 18°C et 60% d’humidité relative.

La concentration en minéraux d’une solution nutritive (Tableau 32) est généralement très supérieure à celle rencontrée habituellement dans les sols (Downs & Hellmers, 1975). Un excédent est nécessaire afin de maintenir un apport continuel de nutriments au fur et à mesure de leur absorption par les racines.

Le pH est régulièrement contrôlé et ajusté pour éviter un éventuel biais lié au pH et donc à la biodisponibilité des métaux.

De plus, pour les traitements avec métaux sont ajoutés 10 µM de Cd, Cu, Ni et Pb, et 200 µM de Zn. Les solutions stock utilisées sont ZnCl2, CdCl2, CuCl2, NiCl2 à 1M et Pb(NO3)2 à 0,05M. Par conséquent nous avons un bac témoin et un bac avec métaux pour chaque cultivar. Le choix de ces concentrations est basé sur les expérimentations de Watson et al. (2003) qui ont été réalisées sur du saule.

Les bacs sont vidés une fois par semaine afin de renouveler les solutions nutritives et métalliques dans le but d’éviter un épuisement des éléments. Nous avons pris soin de noter tout changement morphologique durant l’expérience.

Les peupliers restent ainsi un mois en culture hydroponique avant d’être mesurés, séchés, pesés, broyés et analysés en ICP-AES. Dans chaque cas, nous avons analysé les teneurs en métaux dans les feuilles en prenant soin à chaque fois de ne prendre que des feuilles matures. Tant que faire se peut, nous avons analysé à chaque fois au moins 5 échantillons. Nous avons également conservé les tiges et les racines rincées 15 minutes à l’EDTA 10 mM pour les analyser éventuellement par la suite.

La durée à adopter a également été testée lors d’expériences préliminaires. En effet, les peupliers atteignent une taille satisfaisante au bout de 4 semaines de culture hydroponique. Les boutures seront donc cultivées pendant 2 mois au total.