Un bon support de culture hors sol dépasse 85 % de porosité totale. C’est le seuil retenu par le chapitre consacré aux supports de culture du guide FAO sur les bonnes pratiques en serre. Tout découle de ce chiffre : le substrat ne nourrit pas la plante, il tient l’eau et l’air autour des racines, et la nutrition arrive par la solution. Pour une serre de concombre en Afrique de l’Ouest et du Centre, trois matériaux se trouvent sur place ou s’importent sans difficulté : la fibre de coco, la balle de riz et le sable. Leurs porosités, leurs pH et les volumes qu’il faut en prévoir ne se ressemblent pas, et le choix se fait avant la commande des bacs, pas après.
Le cahier des charges d’un substrat
Le guide FAO de 2013 sur les bonnes pratiques en culture maraîchère sous serre, dans son chapitre rédigé par Nazim Gruda, Muien Qaryouti et Cherubino Leonardi, fixe quatre repères mesurables.
- Porosité totale. Au-delà de 85 % pour un substrat idéal. Les matériaux organiques se situent entre 85 et 95 %, les autres entre 60 et 90 %.
- Granulométrie. La rétention en eau suit la proportion de particules inférieures à 1 mm : la capacité maximale en eau approche 95 % avec 100 % de particules fines, contre environ 70 % sans elles. Un substrat trop fin retient l’eau et étouffe les racines, un substrat trop grossier sèche entre deux apports.
- Capacité d’échange cationique. Elle va d’environ 1,5 à 3,5 meq pour 100 g sur la perlite, matériau inerte, à 100 à 180 meq pour 100 g sur la tourbe de sphaigne. Un substrat à forte capacité d’échange tamponne mieux la fertilisation et demande une fertigation moins fréquente. Un substrat inerte impose l’inverse : des apports courts et répétés.
- pH de la solution. La disponibilité des éléments est optimale entre 5,5 et 6,5. Au-dessus de 7,5, les carbonates de calcium et de magnésium précipitent et bouchent les goutteurs. Avant de choisir un substrat, faites analyser l’eau du forage.
Ces quatre points décident du matériel autant que du matériau. Une serre conduite sur substrat inerte a besoin d’une tête de réseau fiable et d’un pilotage à la conductivité, là où un substrat organique pardonne un apport manqué.
Fibre de coco
C’est le substrat le plus simple à conduire pour un premier atelier de concombre. Les valeurs publiées par la FAO sont les suivantes : porosité totale de 86 à 94 % pour la poudre de coco et jusqu’à 98 % pour la fibre, eau facilement disponible d’environ 35 %, pH naturel de 5,5 à 6,8, soit directement dans la plage utile.
Le coco apporte aussi des éléments : de 6 à 60 ppm de phosphore et de 170 à 600 ppm de potassium selon le lot. Cet apport n’est pas un défaut, à condition d’en tenir compte dans la formulation de la solution plutôt que de le découvrir sur une analyse de drainage.
Le vrai point de vigilance est la salinité. La FAO relève une conductivité variant de 0,4 à 6,0 dS/m entre produits commerciaux. L’écart est tel qu’un lot non rincé peut bloquer la levée. La règle de chantier est donc fixe : mesurer la conductivité du lot reçu, rincer à l’eau claire jusqu’à retomber dans la plage visée, puis seulement remplir les bacs.
Balle de riz
La balle de riz est disponible autour de toutes les rizeries d’Afrique de l’Ouest, et c’est l’alternative la plus crédible à la tourbe importée. Un essai publié en mars 2024 dans Scientific Reports par Li, Meng et leurs coauteurs l’a testée sous forme de cendre de balle de riz, mélangée à de la tourbe, de la vermiculite et de la perlite, sur concombre et sur melon conduits en bacs de 10 litres, sous serre à 22 à 28 °C le jour et 16 à 18 °C la nuit.
Six formulations ont été comparées. La densité apparente des mélanges s’est située entre 0,17 et 0,23 g/cm³ et le pH entre 6,0 et 7,0, en augmentant avec la proportion de cendre. La porosité totale progresse elle aussi : la formulation à 50 % de cendre affiche 18,88 % de porosité en plus que le témoin, et un volume d’air supérieur de 98,32 %.
Le meilleur compromis mesuré n’est pourtant pas le plus chargé. Le mélange retenu par les auteurs associe cendre de balle de riz, tourbe, vermiculite et perlite dans un rapport volumique de 4:4:1:1. Sur concombre, il a donné un poids moyen du fruit supérieur de 34,62 % et un rendement par plant supérieur de 38,20 % au témoin tourbe, vermiculite et perlite à parts égales.
Deux précisions avant de transposer. L’essai porte sur de la balle carbonisée, pas sur de la balle crue : la carbonisation stabilise le matériau et relève le pH. Et elle est employée en mélange, pas seule. Une balle crue utilisée pure se tasse, se décompose en cours de cycle et immobilise de l’azote, comme le rappelle la FAO pour les substrats ligneux dont le rapport carbone sur azote va de 100 à 272 pour 1 et qui exigent une fertilisation azotée complémentaire.
Sable
Le sable est partout et ne coûte que le transport, mais ses caractéristiques physiques l’éloignent du cahier des charges. La FAO lui attribue une porosité totale de seulement 0,30 à 0,45, soit 30 à 45 %, pour une densité apparente de 1,48 à 1,80 g/cm³. C’est quatre à dix fois plus lourd que le coco, pour deux à trois fois moins de porosité.
Il garde un intérêt précis : la FAO signale que les profils stratifiés sur sable, tels qu’ils sont conduits à Almería, permettent d’utiliser une eau plus saline sans perte de récolte. Là où le forage est chargé en sels, c’est un argument. Partout ailleurs, le sable conviendra mieux à une planche surélevée qu’à un bac suspendu, simplement à cause du poids à porter.
Comparer les trois sur les mêmes critères
| Critère | Fibre de coco | Cendre de balle de riz en mélange | Sable |
|---|---|---|---|
| Porosité totale | 86 à 94 % (poudre), jusqu’à 98 % (fibre) | Supérieure au témoin tourbe, jusqu’à 18,88 % de plus | 30 à 45 % |
| pH de départ | 5,5 à 6,8 | 6,0 à 7,0 selon la dose de cendre | Variable selon l’origine, à analyser |
| Densité apparente | Faible | 0,17 à 0,23 g/cm³ pour les mélanges testés | 1,48 à 1,80 g/cm³ |
| Préparation obligatoire | Mesure de conductivité et rinçage | Carbonisation et mélange | Lavage et criblage |
| Disponibilité locale | Zones de palmier à huile et de cocotier, sinon importation | Toutes les zones rizicoles | Partout |
| Situation où il s’impose | Premier atelier, conduite simple | Substitution de la tourbe importée | Eau d’irrigation chargée en sels |
Quel volume par plant, et dans quoi
Le volume compte autant que le matériau, parce qu’il fixe la réserve d’eau entre deux apports. La fiche ANR-2926 sur la production de concombre sous serre publiée par le service de vulgarisation de l’université d’Auburn, en Alabama, retient des pots de 3 à 5 gallons, soit environ 11 à 19 litres par plant, ou des bacs de type seau hollandais percés d’un trou de drainage. L’essai de 2024 cité plus haut a travaillé en bacs de 10 litres. Entre 10 et 19 litres par plant, vous êtes dans les repères publiés.
La même fiche donne les écartements : des rangs tous les 5 pieds, soit environ 1,50 m, et sur le rang 12 à 18 pouces, soit 30 à 46 cm, en conduite verticale à une tige. En double rang, l’écartement sur le rang passe à 18 à 24 pouces, soit 46 à 61 cm.
Côté pilotage, la fiche d’Auburn fixe une conductivité de solution de 2,0 à 2,5, un pH de 5,5 à 6,5, des solutions à 150 à 200 ppm d’azote et un drainage maintenu entre 10 et 25 % du volume apporté. Elle situe la température optimale entre 80 et 85 °F, soit environ 27 à 29 °C, avec un ralentissement de croissance en dessous de 65 °F, soit 18 °C, et une première récolte possible sept semaines après le semis. Sous climat tropical, c’est la ventilation de l’abri qui tient ces températures, pas le substrat : les règles de conception chiffrées sont réunies dans notre dossier sur les serres agricoles en Afrique tropicale.
Réutiliser un substrat d’un cycle au suivant
La réutilisation est tentante et elle se pratique, à condition de savoir ce qu’elle modifie. La FAO indique qu’un substrat réemployé voit sa rétention en eau augmenter et sa porosité à l’air diminuer. Autrement dit, le même volume devient plus humide et moins aéré à chaque cycle, et le calendrier de fertigation doit être desserré en conséquence.
Elle ajoute un avertissement de méthode : avec des matériaux à pores fermés comme la perlite, la pouzzolane ou l’argile expansée, la densité apparente ne permet plus d’estimer correctement la porosité totale. Sur un substrat de deuxième ou de troisième cycle, fiez-vous au comportement du drainage plutôt qu’à un calcul.
Les erreurs qui coûtent un cycle
- Adopter un matériau local sans le caractériser. La recommandation de la FAO est explicite : déterminer les caractéristiques physiques et chimiques du substrat et les corriger si besoin, plutôt que d’adopter un matériau local non standardisé sans l’avoir testé.
- Remplir les bacs avec un coco non rincé. Avec une conductivité qui peut atteindre 6,0 dS/m selon le lot, le risque n’est pas théorique.
- Utiliser de la balle de riz crue et pure. Tassement, décomposition et immobilisation d’azote en cours de cycle.
- Ignorer le pH de l’eau. Au-dessus de 7,5, ce sont les goutteurs qui s’entartrent, et le diagnostic se fait alors sur un symptôme d’irrigation et non de nutrition. Les causes de bouchage et la filtration sont détaillées dans notre article sur les erreurs qui font échouer les petits périmètres en goutte à goutte.
- Sous-dimensionner le volume par plant. En dessous de 10 litres, la marge d’erreur sur une coupure de pompe se compte en heures.
- Repiquer des plants déjà faibles. Un substrat correct ne rattrape pas une pépinière mal conduite. Les règles de hauteur, de ventilation et d’arrosage valables pour toutes les espèces maraîchères sont décrites dans notre guide sur la pépinière sous filet d’ombrage.
Passer à la pratique
Le choix se résume à trois questions dans cet ordre : quelle est la qualité de votre eau, quel matériau pouvez-vous approvisionner de façon régulière, et quel volume par plant vos bacs peuvent porter. Pour le détail de la conduite de la solution nutritive et du drainage une fois les bacs remplis, voir notre article sur la tomate hors sol, substrat et solution nutritive, dont les repères de conduite s’appliquent largement au concombre.
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Sources et références
- FAO, 2013, Good Agricultural Practices for greenhouse vegetable crops, chapitre Growing Media par N. Gruda, M. Qaryouti et C. Leonardi
- Texte intégral du chapitre Growing Media, FAO AGP217
- Li, Meng et coauteurs, 2024, Rice husk ash based growing media impact on cucumber and melon growth and quality, Scientific Reports 14, article 5147
- Blanchard, Pickens et Wells, 2022, Greenhouse Cucumber Production, Alabama Cooperative Extension System, publication ANR-2926
Questions fréquentes
Quelle porosité viser pour un substrat hors sol ?
Plus de 85 % de porosité totale selon le chapitre Growing Media du guide FAO de 2013. Les matériaux organiques se situent entre 85 et 95 %, les autres entre 60 et 90 %.
Faut-il rincer la fibre de coco avant de remplir les bacs ?
Oui, après mesure. La FAO relève une conductivité variant de 0,4 à 6,0 dS/m selon les produits commerciaux, un écart suffisant pour bloquer une levée. Mesurez la conductivité du lot, rincez à l’eau claire, puis vérifiez à nouveau.
Peut-on remplacer la tourbe par de la balle de riz ?
Sous forme de cendre et en mélange, oui. L’essai publié en 2024 dans Scientific Reports retient un rapport volumique de 4:4:1:1 entre cendre de balle de riz, tourbe, vermiculite et perlite, avec sur concombre un rendement par plant supérieur de 38,20 % au témoin.
Quel volume de substrat par plant de concombre ?
Entre 10 et 19 litres. La fiche ANR-2926 de l’université d’Auburn retient des pots de 3 à 5 gallons, soit 11 à 19 litres, et l’essai de 2024 a travaillé en bacs de 10 litres.
Quelle conductivité et quel pH pour la solution ?
La fiche d’Auburn retient une conductivité de 2,0 à 2,5 et un pH de 5,5 à 6,5 sur concombre, avec un drainage maintenu entre 10 et 25 % du volume apporté. La FAO situe l’optimum de disponibilité des éléments entre 5,5 et 6,5 de pH.
Le sable convient-il à une culture hors sol ?
Il reste utile quand l’eau d’irrigation est chargée en sels, puisque la FAO signale que les profils sur sable permettent d’employer une eau plus saline sans perte de récolte. Sa porosité totale de 30 à 45 % et sa densité de 1,48 à 1,80 g/cm³ en font toutefois un matériau lourd et peu aéré.
Pour aller plus loin
- Tomate hors sol : substrat, solution nutritive et conduite sous serre : conductivité, pH et drainage une fois les bacs en place.
- Serres agricoles en Afrique tropicale : ventilation, hauteur et orientation, les paramètres qui tiennent la température autour des bacs.
- Monter une pépinière sous filet d’ombrage : produire des plants sains avant le repiquage en bac.
- Mildiou de la tomate en climat tropical : pourquoi un couvert humide sous abri reste le premier facteur de risque sanitaire.
