FR2988264A1 - Procede de culture de vegetaux a l'aide d'un matelas retenteur d'eau, matelas retenteur d'eau obtenu et bac de culture integrant un tel matelas - Google Patents

Abstract

Procédé de culture de végétaux à l'aide d'un matelas (1) rétenteur d'eau comprenant au moins une étape de fabrication dudit matelas (1) et une étape de mise en culture. Ledit matelas (1) étant en un matériau composite hydrophile composé d'un tapis (2) fibreux et d'un polymère super-absorbant d'eau, l'étape de fabrication dudit matelas (1) comprend au moins une phase de sélection du tapis (2) fibreux formé d'un non tissé à au moins deux couches de fibres de densité différente, une phase d'imprégnation du tapis (2) fibreux avec une solution (31) aqueuse comprenant des monomères polymérisables de type acide (méth)acrylique et/ou de type sel d'acide (méth)acrylique et un agent de réticulation desdits monomères, et une phase de réticulation desdits monomères et l'étape de mise en culture dudit matelas (1) comprend au moins une phase de recouvrement dudit matelas (1) d'un milieu de culture des végétaux.

Description

La présente invention concerne un procédé de culture de végétaux à l'aide d'un matelas rétenteur d'eau, le matelas rétenteur d'eau obtenu et un bac de culture intégrant un tel matelas.

Elle concerne plus particulièrement un procédé de culture de végétaux comprenant au moins une étape de fabrication dudit matelas et une étape de mise en culture.

Jusqu'à présent, dans le domaine agricole, on utilise des matelas rétenteurs d'eau, tels que de la laine de roche comme support direct des cultures. Les matelas rétenteurs d'eau sont donc disposés à la surface du sol et les cultures directement implantées dans ledit matelas.

Il est également connu la fabrication de matériau composite absorbant l'eau formé de la combinaison d'un tapis fibreux et d'un polymère super-absorbant d'eau comme l'illustre le brevet EP-0.290.814. Jusqu'à présent, l'application de tels matériaux composites dans le domaine agricole ne s'est pas développée en raison du fort caractère hydrophile de tels matelas. En effet, l'utilisation de tel matelas à même le sol a pour conséquence, sous l'action de l'air, un séchage rapide du matelas qui devient cassant et ne remplit plus son office. Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé de culture de végétaux dont la mise en oeuvre permet de réduire de manière significative la 25 quantité d'eau d'arrosage et la fréquence des arrosages des végétaux sans nuire à l'état hydrique desdits végétaux. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de culture de végétaux dont la mise en oeuvre permet d'accroître la réserve d'eau retenue 30 par le sol ou le substrat de culture et qui reste disponible pour les plantes. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de culture de végétaux à l'aide d'un matelas rétenteur d'eau, ledit procédé comprenant au moins une étape de fabrication dudit matelas et une étape de mise en culture, caractérisé en ce que ledit matelas rétenteur d'eau étant en un matériau composite hydrophile composé d'un tapis fibreux et d'un polymère super-5 absorbant d'eau, l'étape de fabrication dudit matelas comprend au moins une phase de sélection du tapis fibreux formé d' un non tissé à au moins deux couches de fibres de densité différente, une phase d'imprégnation du tapis fibreux avec une solution aqueuse comprenant des monomères polymérisables de type acide (méth)acrylique et/ou de type sel d'acide (méth)acrylique et d'un 10 agent de réticulation desdits monomères, et une phase de réticulation desdits monomères afin de former ledit polymère super-absorbant d'eau et, par suite, le matériau composite hydrophile, et en ce que l'étape de mise en culture dudit matelas comprend au moins une phase de recouvrement dudit matelas d'un substrat de culture des végétaux 15 sur une hauteur de préférence au moins égale à 2 centimètres. Les inventeurs ont en effet constaté qu'en augmentant la résistance mécanique du tapis fibreux et en enfouissant ce dernier à une profondeur suffisante, il était possible de créer, sur une longue période, une réserve d'eau non soumise à 20 l'évaporation et apte à restituer l'eau aux plantes, soit par ascension capillaire, soit par succion directe par les racines. La hauteur de recouvrement du matelas est choisie en fonction de la zone d'enracinement du végétal à planter de sorte que le matelas s'étend sensiblement dans la partie basse de la zone d'enracinement du végétal. En effet, si le matelas est placé trop près de la 25 surface, il risque de limiter le développement racinaire et de s'assécher en devenant cassant. S'il est au contraire enfoui de manière trop profonde, il risque d'obliger le végétal à développer un système racinaire extrêmement profond pour atteindre la réserve d'eau. Le matelas rétenteur d'eau utilise l'eau de pluie perdue (écoulement, infiltration) pour former une réserve d'eau directe 30 apte à approvisionner en eau les racines du végétal. La présence de ce matelas permet de réaliser des économies d'eau non négligeables. La récupération et le stockage de l'eau de pluie permettent ainsi de réduire la fréquence des arrosages. Une véritable "nappe phréatique artificielle" est créée. En conséquence, la présence d'un tel matelas rétenteur d'eau permet de garder à long terme une végétation verte, dense et luxuriante.

Les molécules d'eau au contact du matelas sont absorbées par le polymère présent à la surface et à l'intérieur du tissu fibreux. La structure du tapis fibreux permet alors le gonflement du polymère. Le développement des racines à l'intérieur du matelas permet de puiser l'eau directement dans la réserve constituée qui se dégonfle progressivement. Rien n'empêche le matelas de capter à nouveau de l'eau par infiltration et d'accroître sa réserve en eau. Le phénomène de gonflement est réversible. Dans un mode de mise en oeuvre préféré du procédé, le procédé comprend, après la phase de réticulation, et avant ou après une phase éventuelle de 15 séchage par soufflage d'air chaud dudit matelas, une phase de perforation du matelas. Les perforations permettent à l'eau de traverser plus aisément le matelas. Cela est particulièrement important dans le cas de certaines applications, telles que 20 la fixation de dunes où le matelas est appliqué sur de grandes surfaces. Les perforations permettent le passage des racines pour une croissance en profondeur et une meilleure efficacité dans le processus de végétalisation et de fixation des dunes. 25 De préférence, la solution d'imprégnation comprend en outre un épaississant choisi de préférence dans le groupe formé par la gomme xanthane et la silice colloïdale. La présence d'au moins un épaississant permet d'augmenter la viscosité de la 30 solution en lui conférant un caractère viscoélastique. Cette viscosité est nécessaire pour assurer une bonne tenue de la solution sur le tapis support fibreux. En effet, après l'imprégnation et l'essorage, tel qu'il sera décrit ci- après, il ne faut pas que la solution coule du tapis fibreux, notamment pour d'une part, ne pas endommager l'équipement de fabrication et en particulier les filtres des lampes d'ultraviolets utilisées pour initier la polymérisation, d'autre part, assurer le rapport pondéral polymère : support fibreux. De préférence, l'épaississant est choisi de sorte que la solution présente une viscosité dynamique au moins égale à 0,3 Pa.s à température ambiante de 20°C et à pression atmosphérique. De préférence, la solution d'imprégnation comprend en outre un fertilisant. La 10 présence d'un tel produit favorise encore la croissance des végétaux. De préférence, à l'issue de la phase de polymérisation, le polymère super-absorbant d'eau représente entre 50 et 90%, de préférence environ 75%, en poids du poids total du matelas. 15 Grâce à la nature du tapis fibreux et au mode de fabrication retenu, notamment par imprégnation, (c'est-à-dire par trempage ou pulvérisation), une concentration élevée du matelas en polymère est obtenue, ce qui permet au matelas d'absorber et de restituer une quantité d'eau égale à plusieurs fois le 20 poids du matelas rendant ce dernier particulièrement performant. De préférence, la solution d'imprégnation comprend en outre un photo-initiateur, de préférence de type Irgacure (marque déposée) formé d'un mélange 1:1 en poids de 1-hydroxy-cyclohexyl-phényl-cétone et de 25 benzophénone et en ce que la phase de réticulation comprend au moins une irradiation par rayons ultra violets dudit matelas. De préférence, le procédé comprend en outre, entre la phase d'imprégnation et la phase de réticulation, une phase d'essorage du matelas, de préférence par 30 passage du matelas entre deux rouleaux. Cette phase d'essorage permet d'enlever, si nécessaire, le surplus de matière et de définir, par la valeur de l'intervalle choisi entre rouleaux, la quantité de polymère souhaitée dans ledit matelas. De préférence, le tapis fibreux est un non tissé formé au moins de fibres 5 polyester et de fibres bi-composantes et dont la couche ou les couches de densité supérieure sont densifiées par aiguilletage. L'invention a encore pour objet un matelas rétenteur d'eau pour la mise en oeuvre d'un procédé de culture du type précité, caractérisé en ce que le 10 matelas rétenteur d'eau est en un matériau composite hydrophile composé d'un tapis fibreux et d'un polymère super-absorbant d'eau, en ce que le polymère super-absorbant d'eau contient un polymère (méth)acrylique, en ce que le tissu fibreux est un non tissé à au moins deux couches de fibres de densité différentes, lesdites fibres comprenant au moins des fibres polyester et des 15 fibres bi-composantes et en ce que ledit matelas comporte des ouvertures traversantes. De préférence, le polymère super absorbant représente en poids au moins entre 50 et 90%, de préférence environ 75%, du poids sec total du matelas. 20 L'invention a encore pour objet un bac de culture de végétaux, caractérisé en ce que le fond du bac est surmonté d'un matelas rétenteur d'eau du type précité. 25 L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un matelas conforme à l'invention ; 30 la figure 2 représente une vue schématique des différentes phases de la fabrication d'un matelas conforme à l'invention ; la figure 3 représente une vue schématique en coupe d'un bac de culture logeant un matelas conforme à l'invention.

Comme mentionné ci-dessus, l'invention a pour objet un procédé de culture de végétaux à l'aide d'un matelas 1 rétenteur d'eau et le matelas 1 rétenteur d'eau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé. Le but de l'invention est d'utiliser le matelas 1 rétenteur d'eau comme réservoir d'eau au niveau de la zone d'enracinement des végétaux. Le matelas est donc utilisé comme une réserve d'eau directe pour approvisionner en eau les racines des végétaux en formant un substitut de nappe phréatique. Pour l'obtention d'un tel résultat, le procédé de culture comprend donc deux étapes, à savoir une étape de fabrication dudit matelas 1 et une étape de mise en culture. Pour la fabrication d'un tel matelas 1 rétenteur d'eau conforme aux caractéristiques souhaitées, on procède dans un premier temps à la sélection d'un tapis 2 de fibres formé d'un non-tissé à au moins deux couches 21, 22 de fibres de densité différente. Ce tapis fibreux comprend au moins des fibres de polyester et des fibres bi-composantes. La couche de densité supérieure est densifiée par aiguilletage. Ainsi, un tapis fibreux du type de celui proposé par le groupe LIBELTEX sous l'appellation Liflet PB donne d'excellents résultats. Ce tapis fibreux est stocké à l'état bobiné. On déroule ledit tapis pour procéder à son imprégnation avec une solution aqueuse 31. L'imprégnation peut s'opérer par trempage ou pulvérisation. Dans l'exemple représenté, elle s'opère par trempage, c'est-à-dire par défilement dans un bac contenant la solution 31 d'imprégnation. Cette mise en oeuvre est préférée. La solution 31 d'imprégnation est une solution aqueuse comprenant au moins des monomères polymérisables de type acide (méth)acrylique et/ou de type sel d'acide (méth)acrylique et un agent de réticulation desdits monomères.

Au moins l'un des monomères polymérisables de la solution d'imprégnation est un monomère choisi dans le groupe formé par l'acide acrylamide-2 méthyl-2 propane sulfonique, l'acide acryloyl-2 éthane sulfonique, l'acide acryloyl-2 propane sulfonique, l'acide méthacrylique et leurs sels de métaux alcalins ou sels d'ammonium, l'acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, le N,N-diméthylméthacrylam ide, l'hydroxy-2 éthyle acrylamide, l'hydroxy-2 éthyle méthacrylamide, la vinyl-2 pyridine, l'acrylate d'hydroxy-2 éthyle, le méthacrylate d'hydroxy-2 éthyle, l'acrylate d'hydroxy-2 propyle, le méthacrylate d'hydroxy-2 propyle, le monoacrylate de polyéthylène glycol, le monométhacrylate de polyéthylène glycol, le N,N'-méthylène bis-acrylamide, le N,N'-méthylène bis-méthacrylamide, le diacrylate de polyéthylène glycol et le diméthacrylate de polyéthylène glycol, de préférence un monomère de l'acide acrylamide-2-méthyl-2 propane sulfonique (AMPS) ou un monomère d'un sel de métal alcalin ou d'ammonium dudit acide, tel que l'acrylamide-2-méthyl-2 propanesulfonate de sodium. L'agent de réticulation peut être choisi dans le groupe formé par le méthylène 15 bisacrylamide. L'agent de réticulation est de préférence présent dans la solution à une concentration comprise entre 0,1 et 2,5 % exprimé en poids par rapport au poids total de ladite solution. 20 De préférence, cet agent de réticulation est le méthylène bis acrylamine. La solution d'imprégnation peut encore contenir un épaississant choisi dans le groupe formé par la gomme xanthane et la silice colloïdale. 25 Cette solution d'imprégnation peut comprendre en outre un photo-initiateur formé d'Irgacure 500 (marque déposée). Enfin, ladite solution peut comprendre un fertilisant. 30 A titre d'exemple, la solution d'imprégnation comprend une composition telle que suit : Réactif Quantité Unité Eau 1250 mL AMPS 1000 g Agent de réticulation 5 g Photoinitiateur (Irgacure) 2,26 mL Xanthane 18,04 g Masse Totale 2255 g Volume Total 1954,47 mL Le pH de la solution est toujours ajusté à une valeur comprise dans la plage pH 5 5,5 à pH 7 à l'aide d'une base. La base utilisée est ici la potasse. La phase d'imprégnation est donc suivie d'une phase d'essorage au cours de laquelle le tapis fibreux imprégné de la solution est placé entre deux rouleaux 5 qui définissent entre eux un intervalle fonction de la quantité de solution 10 souhaitée dans le tapis 2 fibreux. La phase d'essorage est suivie d'une phase de réticulation par défilement de la bande à l'intérieur d'un tunnel équipé de lampes 6 UV au niveau du plafond de la première section du tunnel et au niveau du plancher de la deuxième section du tunnel. Cette phase de réticulation peut être suivie d'une phase de séchage du matelas au cours de 15 laquelle le matelas défile sous au moins une bouche 8 de soufflage d'air chaud. Généralement, la phase d'exposition aux UV correspond à un temps d'exposition voisin de 5 secondes à une densité de puissance équivalente à 200 MW/cm2 plus ou moins 10 %. D'autre part, la distance entre la bande défilant et les lampes UV doit être nécessairement supérieure à 100 mm pour 20 ne pas altérer les fibres en polyester du tapis fibreux. La phase de séchage est suivie d'une phase de perforation du matelas. Une matrice 7 de perforation, disposée à la verticale et au-dessus du matelas 1 défilant, et animée d'un mouvement de va-et-vient en monte et baisse peut être utilisée comme moyen de perforation. Le matelas 1 obtenu peut présenter des perforations qui comportent au moins une dimension d'ouverture au moins égale à 24 mm.

La densité de perforations peut être telle que le matelas présente un rapport surface des vides/surface pleine compris dans la plage [15 % - 25 %]. Dans l'exemple représenté, le matelas présente des ouvertures 9 traversantes.

Le polymère super-absorbant d'eau représente en poids sec 75 % du poids total du matelas. Une fois la fabrication achevée, le matelas 1, se présentant sous forme de bande, est bobiné et filmé pour le préserver d'un contact direct avec l'air. Ce film sera éliminé au moment de l'étape de mise en culture. Le matelas peut également être découpé en plaques et filmé de manière similaire à ce qui est décrit ci-dessus. Lors de l'étape de mise en culture du matelas, on enterre le matelas dans une couche de milieu de culture de végétaux pour limiter le contact avec l'air du matelas et assurer un positionnement prédéterminé du matelas dans la zone d'enracinement des végétaux. Lorsque le matelas est disposé dans un bac de culture comme l'illustre la figure 3, le matelas 1 peut venir en contact direct avec le fond du bac ou être écarté du fond du bac par au moins une couche du milieu de culture qui peut être de nature diverse et variée.

Dans l'exemple représenté, le matelas repose sur une couche de sable d'une épaisseur voisine de 2,5 cm et est surmonté d'une couche de sable de 1 cm et d'une couche de terreau de l'ordre de 3 cm. La profondeur d'enfouissement est fonction de la nature du sol et des végétaux. Il est connu qu'un sol sablonneux facilite l'infiltration d'eau et donc le gonflement du tapis alors qu'un sol argileux absorbe quant à lui une partie de l'eau. A titre d'exemple, pour les gram inés, généralement le matelas est enfoui dans le sol à une profondeur comprise dans la plage 15-25 cm. Il a été procédé à un test comparatif de végétaux cultivés en pot en plastique de 5 L, contenant un mélange sol-agricole-terreau-sable (1:1:1) sous serre. Les 5 conditions expérimentales sont les suivantes. Trois lots de plantes ont été comparés. Deux lots de huit plantes témoins ont été cultivés dans des pots dépourvus de matelas rétenteur d'eau. Un de ces deux lots a été irrigué à 100 % de sa demande évapotranspirante journalière et 10 dénommé témoin irrigué ad libitum. L'autre de ces lots a été irrigué à 50 % de sa demande évapotranspirante journalière et dénommé témoin économe en eau. Enfin, un troisième lot de huit plantes a été cultivé dans des pots équipés d'un matelas rétenteur d'eau et irrigué à 50 % du témoin irrigué ad libitum.

15 Sur un cycle de production, il a été constaté que le lot des plantes dans les pots avec matelas rétenteur d'eau : 1) a produit plus de biomasse que le témoin dit économe en eau 2) à production de biomasse équivalente, a consommé 16 % d'eau en moins 20 que le témoin irrigué ad libitum.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de culture de végétaux à l'aide d'un matelas (1) rétenteur d'eau, 5 ledit procédé comprenant au moins une étape de fabrication dudit matelas (1) et une étape de mise en culture, caractérisé en ce que ledit matelas (1) rétenteur d'eau étant en un matériau composite hydrophile composé d'un tapis (2) fibreux et d'un polymère (3) super-absorbant d'eau, l'étape de fabrication dudit matelas (1) comprend au 10 moins une phase de sélection du tapis (2) fibreux formé d'un non-tissé à au moins deux couches de fibres de densité différente, une phase d'imprégnation du tapis (2) fibreux avec une solution (31) aqueuse comprenant des monomères polymérisables de type acide (méth)acrylique et/ou de type sel d'acide (méth)acrylique et un agent de réticulation desdits monomères, et une 15 phase de réticulation desdits monomères afin de former ledit polymère (3) super-absorbant d'eau et, par suite, le matériau composite hydrophile, et en ce que l'étape de mise en culture dudit matelas (1) comprend au moins une phase de recouvrement dudit matelas (1) d'un substrat de culture des végétaux sur une hauteur de préférence au moins égale à 2 centimètres. 20
2. 2. Procédé de culture selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, après la phase de réticulation, et une phase éventuelle de séchage par soufflage d'air chaud dudit matelas, une phase de perforation du matelas. 25
3. 3. Procédé de culture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des monomères polymérisables de la solution d'imprégnation est un monomère choisi dans le groupe formé par l'acide acrylamide-2 méthyl-2 propane sulfonique, l'acide acryloyl-2 éthane 30 sulfonique, l'acide acryloyl-2 propane sulfonique, l'acide méthacrylique et leurs sels de métaux alcalins ou sels d'ammonium, l'acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, le N,N-diméthylméthacrylamide, l'hydroxy-2 éthylacrylamide, l'hydroxy-2 éthyle m éthacrylamide, la vinyl-2 pyridine, l'acrylate d'hydroxy-2 éthyle, le méthacrylate d'hydroxy-2 éthyle, l'acrylate d'hydroxy-2 propyle, le méthacrylate d'hydroxy-2 propyle, le monoacrylate de polyéthylène glycol, le monométhacrylate de polyéthylène glycol, le N,N'-méthylène bis- acrylamide, le N,N'-méthylèn e b i s-méthacrylamide, le diacrylate de polyéthylène glycol et le diméthacrylate de polyéthylène glycol, de préférence un monomère de l'acide acrylamide-2 méthyl-2 propane sulfonique (AMPS) ou un monomère d'un sel de métal alcalin ou d'ammonium dudit acide, tel que l'acrylamide-2-méthy1-2 propanesulfonate de sodium.
4. 4. Procédé de culture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution d'imprégnation comprend en outre un épaississant, choisi de préférence dans le groupe formé par la gomme xanthane et la silice colloïdale.
5. 5. Procédé de culture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution d'imprégnation comprend en outre un fertilisant.
6. 6. Procédé de culture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution d'imprégnation comprend en outre un photo-initiateur, et en ce que la phase de réticulation comprend au moins une irradiation par rayons ultra violets dudit matelas.
7. 7. Procédé de culture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre la phase d'imprégnation et la phase de réticulation, une phase d'essorage du matelas, de préférence par passage du matelas entre deux rouleaux.
8. 8. Matelas (1) rétenteur d'eau pour la mise en oeuvre d'un procédé de culture conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matelas (1) rétenteur d'eau est en un matériaucomposite hydrophile composé d'un tapis (2) fibreux et d'un polymère (3) super-absorbant d'eau, en ce que le polymère (3) super-absorbant d'eau contient un polymère (méth)acrylique, en ce que le tapis (2) fibreux est un non tissé à au moins deux couches de fibres de densité différentes, lesdites fibres comprenant au moins des fibres polyester et des fibres bi-composantes et en ce que ledit matelas comporte des ouvertures (9) traversantes.
9. 9. Matelas (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le polymère super absorbant représente en poids au 10 moins entre 50 et 90%, de préférence environ 75%, du poids sec total du matelas.
10. 10. Bac (4) de culture de végétaux, caractérisé en ce que le fond du bac (4) est surmonté d'un matelas (1) 15 rétenteur d'eau conforme à l'une des revendications 8 ou 9.