Plantes filtrantes

Un plan d’eau demande d’être épuré et filtré pour maintenir une qualité d’eau optimale pour la croissance des plantes (et la vie de la faune). Certaines plantes aquatiques remplissent ce rôle épurateur, que ce soit directement dans le bassin ou en système adjoint artificiel au bassin (lagunage).

La filtration avec épuration de l’eau d’un bassin est indispensable, et de nombreuses aux qualités filtrantes sont disponibles pour créer un filtre biologique naturel. Les principales plantes filtrantes dans bassin sont des joncs et roseaux (et apparentés comme les scirpes) et des iris à rhizomes.

La plupart des systèmes de lagunage professionnel sont des systèmes à écoulement horizontal à base de sol plantés de Typha latifolia ou de Phragmites australis.

En fait, joncs, roseaux, scirpes et associés sont parmi les meilleures plantes pour le filtrage. Les plantes filtrantes hélophytes les plus connues sont?: iris, roseaux, massettes, joncs, laîches, salicaires, glycéries, certaines sagittaires, menthe aquatique, cressons, châtaigne d’eau, certaines renouées, certains souchets, l’épinard d’eau, le trèfle d’eau.

Certains joncs et la menthe aquatique supportent des plantations en zone avec de l’ombre.

Pourquoi une filtration ?

Les plantes submergées, flottantes et émergentes apportent autant d’avantages qui dépassent leurs simples fonctions ornementales. En plus de naturaliser les étangs extérieurs et d’améliorer leur apparence générale, leurs caractéristiques physiques fournissent de l’ombre et une structure complexe. Elles répondent aux besoins de subsistance et d’habitat d’un large éventail d’animaux, mais ce sont leurs attributs fonctionnels qui peuvent vraiment les rendre intéressantes à cultiver dans des étangs et bassins.

Les plantes de bassins semi-aquatiques et aquatiques possèdent des caractéristiques végétatives très adaptées leur permettant d’obtenir l’essentiel de leurs besoins en eau. Tout comme les racines des plantes terrestres prélèvent des nutriments, des métaux lourds et des polluants du sol, celles des plantes aquatiques peuvent les puiser directement dans la colonne d’eau ou dans des substrats gorgés d’eau. Cette capacité à absorber les composés fluides (en particulier l’ammoniac et les nitrates) est au cœur de leur rôle de filtres vivants dans un bassin.

Dans tout type de système aquatique clos, l’élimination des nutriments est vitale car leur accumulation peut entraîner des conditions toxiques. Les plantes avec un taux métabolique élevé peuvent réduire considérablement les pressions sur les filtres artificiels et biologiques car elles sont simplement avides de nutriments. Les plantes filtrantes entrent également en concurrence avec les algues, limitant leur croissance au minimum et empêchant ainsi la prolifération d’algues. Elles peuvent être placées dans des zones stratégiques où leurs attributs physiques et fonctionnels sont maximisés.

Exemple avec le jonc épars (Juncus effusus) :

Le jonc épars est une plante très texturée qui peut prospérer le long des rives ou des bords d’un étang. Il peut tolérer des inondations minimales et une exposition prolongée à quelques centimètres d’eau stagnante. Les mottes ont tendance à s’étendre à partir du bord de l’étang si le substrat environnant est maintenu humide. Pour maintenir les racines en sécurité, il est conseillé de placer des pierres autour de la couronne de la plante.

Il a été démontré que Juncus effusus aide à éliminer les nutriments des eaux usées et des eaux de ruissellement agricoles. Les racines, ainsi que le biofilm qui s’accumule à leur surface, sont capables d’absorber efficacement les composés azotés et phosphorés. Cela met en évidence le potentiel de la plante non seulement en tant que filtre vivant le long des berges d’un étang, mais également en tant que tamis à travers lequel le ruissellement peut être dépouillé de nutriments avant d’entrer dans le bassin.

Bien que le jonc épars soit fréquemment utilisé pour l’aménagement paysager et la conception d’étangs, il a tendance à devenir envahissant. Son taux métabolique rapide et sa capacité à s’auto-ensemencer lui permettent de se propager rapidement. Les plantes matures peuvent avoir besoin d’être labourées ou étêtées régulièrement pour minimiser la propagation.

Exemple avec les quenouilles (Typha spp.) :

Présents le long des bords de pratiquement tous les grands plans d’eau douce de l’hémisphère nord, les quenouilles comptent environ 30 espèces. Leur caractéristique prédominante et distinctement unificatrice se présente sous la forme d’une inflorescence en forme de saucisse qui s’ouvre pour révéler des milliers de graines cotonneuses.

Avec des tiges entièrement aquatiques à semi-aquatiques, les quenouilles tolèrent une submersion partielle car leurs tiges spongieuses sont capables de transmettre l’oxygène nécessaire à leurs systèmes racinaires. Elles se propagent via une croissance rhizomateuse ou via leurs graines, qui sont capables de germer dans des substrats boueux.

Les espèces de Typha sont généralement efficaces pour éliminer les nutriments en raison de leur taux de croissance rapide. Typha latifolia, une quenouille commune souvent appelée massette, a montré un potentiel d’élimination de l’azote et du phosphore dans les eaux usées. Sa culture a ainsi été proposée comme moyen écologique d’assainissement des eaux usées. La simple plantation d’une petite colonie le long des berges d’un étang devrait fournir une filtration supplémentaire.

Exemple avec les iris de berge (Iris versicolor, laevigata et siberica) :

Idéal pour la croissance le long des marges peu profondes d’un étang, l’iris d’eau est une superbe plante ornementale aux qualités fonctionnelles favorables. Son système racinaire peut aider à prévenir l’érosion des rives tout en absorbant les nutriments en excès qui se sont infiltrés dans le substrat. Ses tiges émergentes offrent une protection aux alevins nouvellement éclos et aux visiteurs de l’étang lorsqu’ils entrent et sortent du système.

Des concentrations élevées de nutriments sont bénéfiques pour la croissance et la survie des semis et des plantes matures de Iris laevigata. Même la largeur des feuilles est affectée par la disponibilité des nutriments dans le sol. Les étangs piscicoles, qui produisent des quantités importantes de déchets, sont donc idéaux pour la culture de l’iris d’eau. Cette espèce préfère les substrats légèrement acides et doit être exposée à la lumière du soleil pour une production maximale de fleurs.

Tout en aidant à la filtration de l’eau, les iris apporteront sûrement une couleur désirable et attireront de nombreux pollinisateurs aux bords de votre bassin. L’effet décoratif de leurs pousses est le plus spectaculaire lorsqu’elles sont disposées en touffes denses. Un groupe d’iris d’eau généreusement planté serait également préférable pour une élimination rapide des nutriments.

Exemple avec la menthe aquatique (Mentha aquatica) :

Une autre plante nécessitant peu d’entretien favorisant les conditions peu profondes et marginales dans les étangs, Mentha aquatica est une plante vivace à fleurs aux usages multiples. Elle peut être cultivée comme fleur sauvage émergente pour attirer les pollinisateurs, récoltée pour faire des infusions à base de plantes ou plantée en grandes densités pour traiter les eaux usées.

Dans les zones humides artificielles contenant de grands peuplements de cette espèce, des réductions significatives des bactéries coliformes, des nutriments organiques et des métaux lourds ont été démontrées. Il est évident que la menthe aquatique a un fort potentiel phytoremédiateur.

La menthe aquatique se caractérise par ses pousses à 4 côtés, qui peuvent atteindre jusqu’à 90 cm de long. Ses feuilles dentelées, vert vif à violet, sont ovales et à poils variables. En été, des inflorescences denses apparaissent à l’extrémité des tiges. Le système racinaire, qui est en grande partie fibreux, se développe par croissance rhizomateuse.

Exemple avec le cresson de fontaine (Nasturtium officinale) :

Avec sa riche histoire de culture, le cresson est l’une des premières plantes semi-aquatiques à être cultivées comme légume. Cette culture est maintenant fréquemment cultivée dans des systèmes hydroponiques, bien que l’eau doive être complétée par des nutriments pour obtenir des rendements favorables.

Un étang ou un système aquaponique associé à un bassin avec sa propre communauté de poissons producteurs de déchets serait parfait pour la croissance du cresson. La présence de polluants ou de métaux lourds dans l’eau peut cependant affecter la sécurité des légumes pour la consommation humaine.

L’azote et le phosphore sont facilement absorbés par les racines de Nasturtium officinale et sont éliminés le plus efficacement pendant les périodes de croissance maximale des plantes. L’élimination des composés à base d’azote est également influencée par les fluctuations des concentrations d’oxygène dans la colonne d’eau. Une concentration élevée de nutriments a été liée à l’augmentation rapide de la biomasse de cette espèce, ce qui laisse entendre que des espèces potentiellement envahissantes peuvent se propager rapidement dans des systèmes riches en nutriments.

Cas des plantes de surface (nénuphars) :

Même sans système spécifique, de nombreuses plantes aquatiques (immergées, semi-aquatiques et à feuilles flottantes) participent directement à la filtration de l’eau d’un bassin. Par exemple, les nénuphars (Nymphaea spp.) aident à purifier l’eau en absorbant les nutriments.

Les nénuphars tropicaux sont rustiques dans les zones USDA 10 à 12 tandis que les nénuphars locaux sont rustiques dans les zones USDA 4 à 10.

Souvent, les nénuphars sont les premiers qui viennent à l’esprit à l’idée de plantes pour bassins d’ornement. Ce groupe très populaire de vivaces aquatiques flottantes se compose de quelques dizaines d’espèces tendres. Certains des cultivars les plus couramment cultivés sont ceux de N. odorata , N. capensis , N. elegans et N. alba.

Les nénuphars aident à garder la colonne d’eau claire de deux manières principales. Premièrement, leurs grands nénuphars fournissent de l’ombre, ce qui est vital pour la prévention des proliférations d’algues. Deuxièmement, leurs parties végétatives sont capables d’accumuler des quantités considérables de composés riches en azote et en phosphore. L’efficacité de l’élimination peut être associée aux conditions saisonnières, car celles-ci affectent le taux de croissance des plantes. Il a également été démontré que certaines espèces adsorbent les éléments toxiques des effluents.

Pour éliminer efficacement les nutriments, les feuilles de Nymphaea doivent être en bon état et ne doivent pas elles-mêmes pourrir à la surface de l’étang. Le matériel foliaire en décomposition libère des nutriments dans l’eau, il faut donc les enlever dès qu’ils sont repérés.

Les zones de lagunage sont des zones humides artificielles comprenant des systèmes de traitement qui utilisent des processus naturels impliquant la végétation des zones humides, les sols et leurs assemblages microbiens associés pour améliorer la qualité de l’eau.

Les systèmes de zones humides naturelles ont souvent été décrits comme les « reins de la Terre », car ils filtrent les polluants de l’eau qui s’écoule vers les lacs, les ruisseaux et les océans récepteurs. Parce que ces systèmes peuvent améliorer la qualité de l’eau, le lagunage est un système qui reproduit les fonctions des zones humides naturelles.

Les zones humides remplissent de nombreuses fonctions bénéfiques tant pour les humains que pour la faune. L’une de leurs fonctions les plus importantes est la filtration de l’eau. Au fur et à mesure que l’eau s’écoule dans une zone humide, elle ralentit et de nombreux solides en suspension sont piégés par la végétation et se déposent.

D’autres polluants sont transformés en des formes moins solubles absorbées par les plantes ou deviennent inactifs. Les plantes des milieux humides favorisent également les conditions nécessaires à la vie des micro-organismes.

Grâce à une série de processus complexes, ces micro-organismes transforment et éliminent également les polluants de l’eau. Les éléments nutritifs, comme l’azote et le phosphore, sont déposés dans les terres humides à partir des eaux de ruissellement, des zones où des engrais ou du fumier ont été appliqués et des fuites de champs d’épuration.

Ces nutriments en excès sont souvent absorbés par les sols des zones humides et absorbés par les plantes et les micro-organismes. Par exemple, les microbes des zones humides peuvent convertir l’azote organique en formes inorganiques utilisables (NO3 et NH4) nécessaires à la croissance des plantes et en gaz qui s’échappent dans l’atmosphère.

Pourquoi construire un système de lagunage ?

Les zones humides comptent parmi les écosystèmes naturels les plus biologiquement diversifiés et les plus productifs au monde. Bien que tous les milieux humides artificiels ne reproduisent pas les milieux naturels, il est logique de construire des milieux humides qui améliorent la qualité de l’eau et soutiennent l’habitat faunique.

Les zones humides artificielles peuvent également être une approche rentable et techniquement réalisable pour le traitement des eaux usées. Les zones humides sont souvent moins coûteuses à construire que les options traditionnelles de traitement des eaux polluées, ont de faibles dépenses d’exploitation et d’entretien et peuvent supporter des niveaux d’eau fluctuants. De plus, ils sont esthétiques et peuvent réduire ou éliminer les odeurs associées aux eaux polluées.

Toutefois, un système de lagunage n’est pas sans inconvénient pour les petits bassins. Effectivement, les zones artificielles de lagunage comprennent des exigences élevées en matière de surface de terrain. Ainsi, selon la conception, elles peuvent nécessiter une surface de terrain relativement grande par rapport à une installation conventionnelle de filtration pour un bassin de jardin.