Etude de l’influence d’un mélange d’espèces végétales sur les performances du système de culture en aquaponie

L’UMR Silva rassemble des agents d’AgroParisTech, de l’INRAE, et de l’Université de Lorraine afin de mener des travaux de recherche pluridisciplinaires sur le bois, les arbres et les écosystèmes forestiers. Elle est issue de la fusion en janvier 2018 des Unités Mixtes de Recherche « Écologie et Écophysiologie Forestières » [EEF] et « Laboratoire d’Étude des Ressources Forêt Bois » [LERFoB]. Elle a pour objectifs de développer des travaux de recherche fondamentale et finalisée, afin de répondre aux interrogations de la société, et en particulier des gestionnaires forestiers, sur l’adaptation des écosystèmes forestiers aux changements globaux et sur les services que ceux-ci fournissent comme la production de bois ou leur contribution à l’atténuation du changement climatique.

L’aquaponie est un système hors-sol de production alimentaire basé sur les technologies existantes d’hydroponie et d’aquaculture pour co-cultiver en circuit d’eau fermé des poissons (de consommation ou d’ornement) et des plantes (légumes, herbes aromatiques, plantes potagères) (Lopchan Lama et al., 2025). Il est constitué de 3 compartiments en interaction : un bac pour la culture végétale en hydroponie, un compartiment d’élevage de poissons, et une unité de filtration biologique (biofiltre). Son principe de fonctionnement se base sur une seule entrée d’éléments dans le système via la nourriture pour les poissons. Leurs déjections seront transformées par les communautés microbiennes du biofiltre, et en particulier, l’ammoniaque (qui devient toxique pour les poissons à forte concentration) sera transformé en nitrates par les bactéries nitrifiantes (Changey et al., 2025). Ces nitrates permettront d’apporter de l’azote minéral nécessaire à la croissance végétale. Si les aspects fondamentaux de la culture en aquaponie sont assez bien documentés, l’enjeu majeur réside actuellement dans l’optimisation du fonctionnement de ce système tripartite afin d’obtenir systèmes de production durables avec des rendements satisfaisants et une réelle rentabilité économique.

Le projet de recherche collaboratif MéVéA (Influence d’un Mélange d’espèces Végétales sur les performances du système de culture en Aquaponie ; collaboration entre le Laboratoire Animal et Agrosystèmes - L2A et l’UMR Silva) vise à étudier le fonctionnement du système (rendement, qualité et santé des plantes et des poissons, qualité de l’eau, biomolécules) en culture aquaponique de 3 associations plantes-poissons :
i)
Perche (Perca fluviatilis) x laitue (Lactuca sativa L.)
ii)
Perche (Perca fluviatilis) x basilic (Ocimum basilicum L.)
iii)
Perche (Perca fluviatilis) x laitue (Lactuca sativa L.) et basilic (Ocimum basilicum L.)
Le projet s’articule en 2 sous-objectifs :
1. Caractériser les exsudats racinaires des 2 espèces végétales (nature et quantité) dans les 3 associations
2. Étudier le rendement et la qualité des produits (plantes, poissons) dans les 3 associations
Il est attendu que la nature et la quantité des composés libérés, ainsi que les rendements et la qualité des produits différeront entre la laitue et le basilic cultivés en pur d’une part, et entre les plantes de la même espèce cultivées en pur ou en mélange d’autre part.

Le travail de l’étudiant.e recruté.e en stage s’insèrera dans le projet de recherche MéVéA. L’étudiant.e aura en charge le suivi de la croissance et de la santé des plantes, ainsi que les mesures prévues sur les plantes à l’issue de l’expérimentation. Dans le détail, des mesures de croissance aérienne (nombre de feuilles, longueur des feuilles, biomasses finales) et d’indicateurs de la santé de la plante (pigments foliaires : chlorophylles, flavonols, anthocyanes, index azote/flavonols et échanges gazeux) seront réalisées à plusieurs reprises lors de l’expérimentation (a minima au début, à mi-temps et à la fin de la culture). Les plantes seront prélevées à la fin des 6 semaines, séparées en feuilles et racines. Avant les prélèvements finaux, les exsudats racinaires des plantes des 2 espèces seront récupérés en vue de les caractériser. Une analyse chimique élémentaire (teneurs en C et en N, nitrates micro et macroéléments), ainsi qu’un criblage métabolomique (métabolites secondaires, vitamines, molécules de signalisation de stress dans les feuilles (hormones de stress, antioxydants) sont envisagés pour les 3 compartiments (feuilles, racines, exsudats).

La description complète de l'offre se trouve à ce lien https://silva.nancy.hub.inrae.fr/actualites/stage-melange-d-especes-vegetales

Niveau master 2 en physiologie végétale, sciences de l'environnement, ou écologie fonctionnelle
-Intérêt pour l’expérimentation en serre et en laboratoire.
-Intérêt pour l’analyse de données et le traitement statistique (utilisation de R).
-Qualités rédactionnelles
-Autonomie et bon relationnel lui permettant une intégration facile dans l’équipe