Fermes agricoles verticales projets futuristes

Fermes agricoles verticales projets futuristes

Ce projet, appelé en anglais Seawater Vertical Farm, est l’œuvred’un cabinet d’architecture italien, Studio Mobile, habitué àtravailler avec l’émirat. Si Dubaï, en ces temps de crise, ne manquecertainement pas de bureaux et de logements, elle manque en revanchedans un périmètre restreint de ressources agricoles. La ville del’émirat éponyme est en effet plus cernée par le désert que par lesvergers et autres types de cultures.

Etcomme Dubaï a l’habitude de prendre les choses de haut, Studio Mobile acogité sur un projet vertical plutôt qu’horizontal. Où bien sûr il estquestion d’une tour, dont la silhouette s’apparente à celle d’un arbrechargé de fruits. Des fruits qui sont autant de serres suspendues.
Techniquement, c’est la mer, située à proximité, qui va permettre defaire pousser salades, carottes et autres légumes en plein désert. Mêmes’il n’est pas question d’arroser les plantes avec de l’eau salée. Lemiracle, on le doit plutôt a un ingénieux système d’évaporation et decondensation.
L’eau de mer est utilisée dans un premier tempspour refroidir la terre de culture, et du même coup l’air ambiant.C’est la différence de température entre cet air ambiant et celle dutoit de la serre suspendue qui va générer une condensation. Lesgouttelettes d’eau ainsi obtenues vont alors ruisseler doucement audessus des cultures et s’écouler petit à petit.
La Seawater Vertical Farm n’est qu’un projet pour l’instant, maiselle s’inscrit dans la volonté de Dubaï de faire construire ce type destructure. Tout comme d’autres villes dans le monde. Le concept a sespartisans, dont le plus connu est Dickson Despommier (le bien nommé).L’homme y voit une réponse à la fois écologique et économique auproblème de surpopulation de la planète à l’horizon 2050.
Dans 50ans, on estime que la population mondiale dépassera 8,3 milliardsd’êtres humains et qu’il n’y aura plus assez de terres cultivées sur laplanète pour nourrir cette population. Une des solutions envisagées auproblème de l’alimentation est la construction de fermes verticales aucœur des villes.
Les enjeux de ce projet
Aujourd’hui, notre planète compte environ 6,4 milliards d’individuset l’agriculture utilise plus de 800 millions d’hectares, soit près de38% de la surface de la Terre.
Avec l’augmentation prévisible de la population mondiale d’ici à 50ans et le développement des villes, les terres cultivées telles quenous les connaissons aujourd’hui ne suffiront plus à nous nourrir.
Pour répondre à cette crise alimentaire, une solution originale est envisagée : les fermes verticales.
Un concept futuriste

L’inventeur du concept de ferme verticale est l’Américain DicksonDespommier, professeur en sciences environnementales et microbiologie àla Columbia University de New York.
Son projet de fermes verticales consiste en de grandes Tours destinéesà accueillir des exploitations agricoles au sein même des métropoles.
Selon Dickson Despommier, chaque tour coûterait environ 84 millionsde dollars mais permettrait de subvenir aux besoins de près de 50.000personnes.
Ainsi, 150 Tours de cette sorte permettraient de nourrir toute la population de New-York.
Ces fermes du futur seraient donc une solution possible aux problèmes de faim dans le monde et au manque de terres cultivables.
Les projets de fermes verticales
Les fermes verticales imaginées par Dickson Despommier auraient unehauteur d’au moins 200 mètres (entre 30 et 40 étages) et seraiententièrement dédiées à la production agricole, ainsi qu’à l’élevage deporcs et de volailles.
Elles permettraient de produire des fruits et légumes par culturehydroponique, mais aussi de cultiver du maïs ou du blé et d’abriter desélevages aux étages inférieurs.
Selon leur concepteur, ces fermes offriraient un rendement 5 à 30fois supérieur à l’agriculture actuelle et auraient plusieurs avantages:
• des récepteurs situés dans le plafond des étages pourraientrecueillir l’évapotranspiration des plantes pour produire de l’eau pure
• les sous-sols pourraient servir au traitement des eaux usées en accueillant une unité de traitement des eaux
• en fonctionnant en système fermé, sans approvisionnement extérieur demarchandises, ces Tours agricoles permettraient de limiter la pollution.
Néanmoins, ce concept en est encore au stade de projet. Aucun de ces buildings agricoles n’a encore été construit…
Un autre projet mené par le cabinet d’architectes français SOA estla Tour Vivante. Il s’agit d’une tour haute de 30 étages accueillant unprogramme mixte d’activités (ferme urbaine verticale et bureaux) et delogements

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Généralités sur la végétation désertique

Généralités sur la végétation désertique

1- Notion de
flore et de végétation (GUIGNARD, 2001)

1.1-la flore

La flore est
la liste des espèces présentes dans une région déterminée plus ou moins étendue
(flore du bassin méditerranéen, flore
l'Algérie, par exemple).

Suivant leur origine on peut distinguer plusieurs
différents types de plantes:

- Les plantes indigènes ou spontanées, qui ont peuplé la région
depuis un temps fort long (à l'échelle géologique) ; elle constituent le fond de la flore. Suivant
l'aire qu'elle occupent on reconnaît
des plantes de large répartition qui ont souvent une grande souplesse d'adaptation à
des conditions de vie divers
(procédés de dissémination, multiplication très efficaces, etc.) ; et des plantes endémiques (du grec endemion, maladie
indigène) plus ou moins strictement limitées
à certaines régions.

- Les plantes
naturalisées, dont
l'introduction est postérieure à l'époque historique. Ces plantes occupent par fois une surface
considérable et se sont incorporées à la flore locale.

- Les plantes
adventives, Elles ont été introduites,
souvent accidentellement, par l'homme et
peuvent représenter un pourcentage important de la flore (plus de 25%
aux îles de Hawaii, par exemple), mais elles
ne se naturalisent pas entièrement, faute de trouver les conditions de climats, sols... leur permettant de résister à la
concurrence vitale des plantes indigènes.

1.2- Végétation

On appelle végétation l'ensemble
des végétaux qui couvrent un territoire et en forment le paysage. En première approximativement, cette
notion est indépendante de toute connaissance floristique : la végétation,
c'est la forêt, la lande, le gazon ... qu'ils soient respectivement formés
de hêtres ou de chênes, de bruyère ou de genêts, de dactyles ou de bromes. En
fait la, végétation d'un territoire
déterminé traduit la manière dont les éléments de la flore s'harmonisent ou se
concurrencent en fonction des exigences propres de chaque espèce, ceci par rapport aux conditions du milieu dans lequel
elles vivent.

D'une manière plus
précise, chaque type de végétation, quel que soit le niveau de précision que l'on recherche, est défini par deux éléments
:

-
la structure générale : forêt,
landes, pelouses...

- la composition floristique.

La
structure permet de délimiter les formations végétales, en se basant
notamment sur l'analyse du volume occupé par les diverses espèces ou
stratification. On s'intéressera aussi à l'importance relative des différents
types biologiques rencontrés : plantes vivaces, annuelles, à bulbes ou à
rhizomes, au caractère ouvert ou fermé.

La composition
floristique, permet soit de rendre plus précise la définition des formations
végétales et de parvenir à la mise en évidence de ‹‹groupes écologiques››,
soit, par une connaissance du pourcentage des différentes espèces rencontrées,
de délimiter les associations végétales.

Définition générale des déserts

Les déserts ou zones arides peuvent être définies comme le
régions ou la pluviosité est très
irrégulière et inférieure à 200 mm/an (OZENDA, 1983; RAMAD, 1998; DALAGE et MATAILIE, 2000). Ces
déserts occupent trente millions de kilomètres carrés soit le cinquième des
terres immergées (MICHELL, 1999). Le
Sahara qui s'étend de la cote atlantique de l'Afrique jusqu'à la péninsule arabique, et la plus vaste
désert du monde (MITCHELL et MALLIS, 1977; RAVEN et AL, 2000). La
végétation y est rare elle comprend
d'une part des plantes annuelles a croissance rapide qui fleurissent et fructifient après les rares
périodes humides, d'autre part des plantes vivaces adaptées à la sécheresse (MITCHELL et MALLIS, 1977; DAJOZE, 1985).

3- Pauvreté et origine de la flore saharienne

Avec l'aridité croissante la végétation s'ouvre de plus en plus, le
cortège floristique s'appauvrit et
s'uniformise : le nombre d'espèces
animales et végétales diminue, spécialement quand à la sécheresse de l'été s'ajoute le froid de l'hiver (ELIHAI,
1982). Dans les déserts la végétation est caractérisée par une pauvreté
spécifique (DAJOZ, 1985). Au Sahara on compte 1200
espèces végétales dont l'origine est à chercher soit au Nord (régions méditerranéennes)
soit au Sud (régions sahéliennes), ou qui se sont maintenus sur place après
l'assèchement du climat au quaternaire récente (ELHAI, 1982).
L'endémisme est accentue, atteignant jusqu'à 20%
des espèces dans le Sahara occidentale ou dans les massifs montagneux ;
toute fois le nombre de genres endémiques est faibles et aucune famille dominante
n'est spéciale au Sahara (OZENDA,
1977). Les familles dominantes sont les Graminées, les Légumineuses et les Composées. Les plus typiques sont les
Chénopodiacées, les Crucifères, les Zygophyllacées, les Cryptogames sont rares (DAJOZ, 1985).

4- Les adaptations
des végétaux aux conditions extrêmes du milieu

Une adaptation peut
être considérer comme ^‹‹le
résultat^» de la mise en oeuvre des processus morphologiques et physiologiques (surtout) afin de permettre la
survie d'une plante dans un milieu
écologiquement marqué. Elle permet à la
plante d'utiliser mieux les quantités
de lumière, de matières nutritives, d'eau offertes par le milieu extérieur : c'est aussi qui la protège
contre les facteurs défavorables, comme les extrêmes températures ou de
sécheresse ou des parasites (DIVINEAUD, 1980; MERRMANN et WUNSCH, 1998).

4-1- L'adaptation à la sécheresse

La sécheresse est un
phénomène météorologique complexe où la pluviosité, la température, l'évaporation, le vent et
l'emmagasinage de l'eau dans le sol sont impliqués. Une période de sécheresse est une période sa
pluviosité significative induisant un déficit hydrique substantiel, soit dans le sol soit dans l'atmosphère
affectant la bonne croissance de la végétation
(GAUSSENT et REGNON, 1995).

L'adaptation à la sécheresse peut se présenter sous
déférentes manières :

a)- Les végétaux temporaires

Les plantes annuelle
désignées comme éphémères et qui accomplissent leur cycle végétative en
quelques semaines ou quelques moins après une pluie suffisante 'a déclancher la
germination (BOUGHDIRI, 2000 ; DALAGE et
METAILIE, 2000, MAKENZI et AL, 2000). Les graines une fois formées, après la fructification, la plante se
dessèche. Les graines attendant la pluie suivante pour germer. Les graines de ces plantes peuvent
persister dans le sol durant les longues périodes de sécheresse qui couvre par fois de nombreuses années (HELLER,
1976 ; GAUSSENT et REGNON, 1995;
RAVEN et AL, 2000).

Ces éphémères sont les
plus souvent, nains ; elles dépassent
rarement 30 à 40 cm,
et bon nombre d'entre elles n'ont que
1 à 2 cm². Aucun dispositif de limitation de l'évaporation
n'est perceptible ; elles ont la même
structure que les plantes des lieux humides ; leur cuticule est mince et flétrissement intervient dés que l'eau a
disparu (ELHAI, 1982).

Les mêmes remarques
peuvent être s'appliquer à propos des géophytes soit bulbeuses, soit rhizomateurs, dont le développement est
rapide (ORIA, 1969 ; OZENDA, 1982).

b)-
Les végétaux permanents

Les végétaux
permanents (persistants) des régions désertiques adaptés à la sécheresse sont
dits xérophytes (MITCHELL et MALLIS, 1977;
RAMAD, 1998 ; DALAGE et METAILIE, 2000 ;
MAAROUF, 2000). Ils montrent des
adaptations anatomiques et morphologiques plus nettes.

- Accroissement très important des systèmes racinaire
: la croissance principale des racines peut être verticale, horizontale ou les
deux et semble dépendre des conditions du site. Certaines plantes possèdent des
racines qui s'enfoncent très profondément et puisent l'eau dans la nappe
phréatique. Celles de Prosopis et D'Acacia descendent à 15 m et
celles d'arbrisseaux tels qu'Atriplex halimus atteint de 18 à 21 m de
long. Á l'opposé, quelques plantes ont un système radiculaire très étendu mais
superficiel, qui capte le maximum d'eau de pluie car elle s'allonge parfois sur
plus d'un kilomètre (MITCHELL et MALLIS,
1977).

- Réduction de la surface foliaire ; les feuilles peuvent être cylindriques (certaines
graminées), transformées en épines (les épineux). Il peut être ne pas s'y avoir
des feuilles (certains genêts)
(THÉRON, 1964). L'enroulement des feuilles est aussi un phénomène d'adaptation.
Il en résulte une diminution
considérable de la surface d'échange avec l'environnement (GAUSSEN et REGNON, 1995).

- Protection de la
surface transpirante ; par
une cutinisation très importante des épidermes, un enfoncement des stomates
dans des sillons ou des cryptes (HELLER, 1976 ; MAZILIAK, 1974). Les épidermes peuvent être recouverte de poils entre
les quels l'atmosphère est moins sèche (THÉRON, 1964).

- L'emmagasinement
de l'eau dans les tissus ; la
succulence qui atteint son apogée évolutif chez les cactacées, diverses
crassulacées et chez certaines
euphorbes africaines, constitue une autre forme d'adaptation à la sécheresse des
végétaux croissants dans les zones désertiques. Elle se caractérisent par
l'accumulation d'importance réserve d'eau
tissulaire et par une réduction extrême des pertes par transpiration. (HELLER, 1976
; RAMADE, 1984; HERRMANN et WUNSCH, 1998) (Voir fig. 09).

4-2- L'adaptation
à la forte salinité

Les végétaux
croissants sur des sols sur salés (plantes halophiles) présentent diverses adaptations leur permettant de pallier les
concentrations excessives en sels de sodium et autres éléments alcalins ou alcalino-terreux (HALLER,
1976 ; RAMAD, 1984).

Diverses espèces
appartenants en particulier aux familles des chénopodiacées sont susceptibles
de croître dans les sols dont la concentration en sels peut dépasser 10% (RAMAD, 1984).

Les adaptations des halophytes sont diverses
(RAVEN et AL, 2000) :

- Une pompe sodium /
potassium semble jouer un rôle majeur chez beaucoup des halophytes en maintenant
une faible concentration en sodium à l'intérieur des cellules tout en assurant
un approvisionnement suffisant en
ions potassium à la plante ;

- Chez certaines
espèces la pompe fonctionne principalement dans les cellules des racines en
pompant le sodium vers le milieu externe et le potassium vers la racine ;

- D'autres halophytes
absorbent le sodium par les racines, mais elles l'évacuent en suite ou l'isolent
du cytoplasme des cellules vivaces.

Souvent en observe une
sécrétion (qui est une excrétion) de sel (principalement le chlorure) au niveau de cellules spécialisées des
feuilles (Tamarix, Limonium.... ), le sel peut aussi être
accumulé activement dans les poils, qui meurent ensuite, se détachent et sont remplacés par des nouveaux (LCLERC, 1999).

En tout état de cause, le
sel qui reste dans la plante est compartimenté d'abord entre les divers organes avec par exemple, des effets
régulateurs par transport dans le phloème. Au niveau des cellulaire, les sels étant accumulés dans les vacuoles, il
y'a obligatoirement des solutés compensateurs de potentiel hydrique au niveau
du hyaloplasme et des chloroplastes (LECLERC,
1999).

Les solutés compensateurs peuvent être des acides
organiques. des oses, des dérive d'odes ou
d'acides aminés, quelques fois des ions proches de CI et de Na mais moins agressifs pour les enzymes tel que SO₄^-2 et K⁺
(LECLERC, 1999).

Selon MAZILIAK (1974)
et HELLER (1976) la pression osmotique interne des cellules des plantes
halophiles est beaucoup plus élevée que la pression osmotique des espèces non halophiles.
Le tableau 4 donne quelques exemples.





Tableau : Pression osmotique moyennes des cellules de
quelques espèces halophiles ou non halophiles (MAZILIAK, 1974).

Plantes halophiles	Pression osmotique (en atmosphères)
Salicornia europia Spartina patens Triglochin maritima Glaux maritima	39.7 20.3 24.6 14.6 8 12
Plantes non halophiles
Caladium sp. Rhoeo sp.

Les plantes halophiles
sont souvent succulentes ce qui indique une convergence évolutive remarquable
avec les xérophytes, en vue de la résistance à la dessiccation, dans des stations écologiques très différentes (MAZLIAK,
1994).

5-Les interactions sol végétation

L'influence du sol -
ou facteur édaphique - sur la végétation est très grande. Les propriétés
physiques des sols (porosité, rétention d'eau), sa nature (argileuses,
sableuse..) sa composition (teneur en sels, terrains calcaires...), son origine
(à partir d'alluvions, ou roches mère, son
évolution .... etc., sont des facteurs déterminants pour la végétation (HERRMANN et WUNSCH, 1998; GUIGNARD, 2001).

Parallèlement, la végétation joue un fondamental dans le
processus de formation des sols en faisant
éclater les particules de roche et en enrichissant le sol par des matières
organiques provenant de ses parties
aériennes et souterrains. Cependant, le rôle de la végétation est réduit dans les zones arides du fait de la
faiblesse du couvert et du développement limité des parties aériennes. Cela dit, les systèmes
radiculaires présentent souvent un développement exceptionnel et ce sont eux qui ont le plus d'influence sur le sol.

6- Les principaux
groupements végétaux sahariennes

La végétation en
général est très diffuse en zones arides, et pratiquement absente de régions hyperaride (ALAIN et ROBERT, 1981).

- En régions arides les particularité locales du substratum et la quantité d'eau douce ou salées disponible, jouent un rôle capitale dans la
localisation des espèces végétales (ALAIN et ROBERT, 1981). Nous nous limiterons ici à quelques exemples

• Les dunes et les
sols ensablés. Sur les sables les
groupements psammophiles sont dominées
par une graminée, le drinn (Aristidapungens)à rhizome traçant (comme l'Oyat des dunes d'Europe). Des buissons d'ephydra (un
gymnosperme des sables) et divers genêts (g. Retama et Genisia)ysont
associés (OZENDA,
1982, MICHEL, 1999).

• Les plateaux
rocheux (Hamada). C'est la
formation qui couvre les surfaces les plus importantes. La surface de ces formations est ordinairement très pauvre.
(OZENDA, 1982). Seules s'accommodent
de cette situation une graminée (genre Aristida) et quelques chénopodiacées
(ELHAI, 1982)

• La flore halophile est pratiquement développée dans les dépressions
et les cuvettes salines, sur les
pleines argilo-limoneuses plus ou moins salines (ALAIN et ROBERT, 1981). Les espèces
les plus courantes comprennent beaucoup de chénopodiacées (Atriplex ssp, Salsola spp,
Halocnemum strobilaceum, Suaeda spp). Mais aussi des plumbaginacées (Limoniasrum spp), des Zygophyllacées (Zygophyllum spp), des Frankeniacées (Frankenia
spp). (LE HOUEROU, 1995).

• Les dépressions
à nappe phréatique proche de la surface sont peuplées de Jones maritimes, Schoenus nigracans, Phragmites communs...
.etc.(POGET, 1980).

• Le lit et le bord des oueds où il y'a
de l'eau en permanence, au moins en profondeur sont peuplés de Neurium, Tamarix spp
(surtout T. articulata), Vitex ; le Jujubier (Zizyphus)
occupe les lits et les dépressions qui ne sont pas humidifiées
qu'accidentellement (EMBERGER, 1979).

- En régions
hyperarides, la vie n'est possible que dans les conditions particulières :
une pluie peut permettre une brutale croissance des Éphémérophytes ; les oasis
alimentées en eau sont peuplées d'Acacia et de Tamarix (ALAIN et ROBERT,
1981).





7-Groupes floristiques
d'espèces indicatrices de la zone aride de Biskra


Á partir de l'étude
phytosociologique établit par GAGIU (1998), BAKHOUCHE (2004), LAADJEL
(2005), et GALI (2006) dans la région de
Ziban (Biskra), les principaux groupements végétaux indicatrices de la régions
aride de Biskra sont

Les groupements psamophiles

- Aristida pyngens

- Reatama retam

- Limonium guyonianum

- Cersum vilgare

Les groupements gypsophiles

- Herniaria mauritanica,

- Pitranthos battandieri,

- Zygophyllum cornitum ,

-
Anabasis articulata).

Les groupements halophiles

- Salsola tetragona

- Suaeda mollis

- Atriplex halimus

- Tamarix africana

- Suaeda fruticosa

Les groupements hygrophiles

- Joncus maritimum

- Phragmites comminus

- Amperata cylindrica

المصدر: Généralités sur la végétation désertique http://www.wadilarab.com/t13419-topic#ixzz1XUTu3fTd
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MEMOIRES MAGISTER D'AGRONOMIE - BATNA

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