Le guide définitif de la conception de serres souterraines : une perspective mondiale

À une époque où les préoccupations environnementales et la population mondiale ne cessent de croître, la quête de méthodes de production alimentaire durables et efficaces est plus essentielle que jamais. Une solution innovante qui gagne du terrain dans le monde entier est la serre souterraine, souvent appelée Walipini. Ce guide offre un aperçu complet de la conception, de la construction, des avantages et des applications mondiales des serres souterraines, fournissant des informations précieuses à toute personne intéressée par l'agriculture durable et la sécurité alimentaire.

Qu'est-ce qu'une serre souterraine (Walipini) ?

Une serre souterraine, ou Walipini (un mot aymara signifiant « lieu chaud »), est une structure construite partiellement ou entièrement sous le niveau du sol. Cette conception exploite les propriétés isolantes naturelles de la terre pour maintenir une température stable tout au long de l'année, ce qui la rend idéale pour la culture de plantes dans des régions aux climats extrêmes.

Les principes clés du fonctionnement d'une serre souterraine sont :

• Chauffage solaire passif : La serre est orientée pour maximiser l'exposition au soleil, en particulier pendant les mois d'hiver. Les conceptions orientées au sud (dans l'hémisphère nord) sont courantes.
• Chauffage géothermique : La température de la terre reste relativement constante à quelques pieds sous la surface. Cette énergie géothermique aide à réguler la température de la serre, fournissant de la chaleur en hiver et de la fraîcheur en été.
• Isolation : La terre environnante agit comme un isolant naturel, réduisant les pertes de chaleur en hiver et les gains de chaleur en été.

Avantages des serres souterraines

Les serres souterraines offrent une multitude d'avantages par rapport aux serres traditionnelles hors sol, en particulier dans les climats difficiles.

1. Production alimentaire tout au long de l'année

L'environnement à température stable permet une production agricole toute l'année, même dans les régions aux hivers rigoureux ou aux étés torrides. Cela peut considérablement améliorer la sécurité alimentaire et réduire la dépendance aux produits importés.

Exemple : Dans les régions de haute altitude des Andes en Amérique du Sud, d'où le Walipini est originaire, les saisons de croissance sont généralement courtes et imprévisibles. Les serres souterraines ont permis aux communautés de cultiver des légumes et des fruits frais tout au long de l'année, améliorant ainsi la nutrition et les moyens de subsistance.

2. Coûts énergétiques réduits

En utilisant l'énergie solaire passive et géothermique, les serres souterraines réduisent considérablement le besoin de chauffage et de climatisation artificiels. Cela se traduit par des factures d'énergie plus faibles et une empreinte carbone réduite.

3. Protection contre les conditions météorologiques extrêmes

La conception enterrée offre une protection contre les vents forts, les fortes chutes de neige, la grêle et les fluctuations extrêmes de température, protégeant les cultures des dommages et des pertes. Elle est également plus résistante aux événements météorologiques extrêmes comme les ouragans et les tornades.

Exemple : Dans les zones sujettes aux ouragans, comme les Caraïbes, une serre souterraine peut fournir un environnement sûr et protégé pour la culture de denrées alimentaires, même pendant les fortes tempêtes.

4. Conservation de l'eau

L'environnement clos aide à réduire les pertes d'eau par évaporation, ce qui rend les serres souterraines plus économes en eau que les jardins ou les serres traditionnels. La condensation peut également être collectée et réutilisée.

5. Contrôle des ravageurs et des maladies

L'environnement contrôlé d'une serre souterraine peut aider à minimiser les problèmes de ravageurs et de maladies, réduisant ainsi le besoin de pesticides et d'herbicides chimiques.

6. Saison de croissance prolongée

Le climat stable prolonge la saison de croissance, permettant la culture de plantes qui ne seraient pas possibles autrement dans le climat local. Vous pouvez également démarrer les semis plus tôt pour les transplanter dans les jardins extérieurs.

7. Qualité des cultures améliorée

L'environnement contrôlé peut conduire à une amélioration de la qualité des cultures, avec de meilleurs rendements, saveurs et valeurs nutritionnelles.

Considérations clés pour la conception de serres souterraines

La conception d'une serre souterraine efficace nécessite une attention particulière à plusieurs facteurs.

1. Sélection du site

Choisir le bon emplacement est crucial pour maximiser les avantages d'une serre souterraine.

• Exposition au soleil : Le site doit recevoir un ensoleillement abondant, en particulier pendant les mois d'hiver. Une pente orientée au sud (dans l'hémisphère nord) est idéale.
• Type de sol : Un sol bien drainé est essentiel pour éviter l'engorgement. Effectuez une analyse de sol pour déterminer sa composition et ses propriétés de drainage.
• Disponibilité en eau : L'accès à une source d'eau fiable est nécessaire pour l'irrigation. Considérez la collecte d'eau de pluie comme une option durable.
• Accessibilité : Le site doit être facilement accessible pour la construction et l'entretien.
• Réglementations locales : Vérifiez les codes du bâtiment et les réglementations locales avant de commencer la construction.

2. Dimensions et forme de la serre

Les dimensions et la forme de la serre dépendront de l'espace disponible, du budget et de l'utilisation prévue. Une forme rectangulaire est généralement la plus efficace pour maximiser l'espace et l'exposition au soleil.

La profondeur de la serre est également une considération importante. Une profondeur de 6-8 pieds (1,8-2,4 mètres) est généralement recommandée pour profiter des propriétés isolantes de la terre.

3. Matériaux de vitrage

Le choix du matériau de vitrage affectera la quantité de lumière qui entre dans la serre et la quantité de chaleur retenue. Les matériaux de vitrage courants comprennent :

• Polycarbonate : Durable, léger et offrant une bonne isolation.
• Verre : Offre une excellente transmission de la lumière et une grande longévité, mais est plus cher et plus lourd que le polycarbonate.
• Film de polyéthylène : Une option économique, mais moins durable et offrant moins d'isolation que le polycarbonate ou le verre.

4. Ventilation

Une ventilation adéquate est essentielle pour éviter la surchauffe et maintenir la qualité de l'air. Les systèmes de ventilation peuvent être passifs ou actifs.

• Ventilation passive : Repose sur le flux d'air naturel à travers les aérations et les portes. Les aérations doivent être situées en haut et en bas de la serre pour favoriser la circulation de l'air.
• Ventilation active : Utilise des ventilateurs pour faire circuler l'air. Ceci est particulièrement important dans les climats plus chauds.

5. Isolation

Une isolation supplémentaire peut être ajoutée aux murs et au toit de la serre pour réduire davantage les pertes de chaleur. Les matériaux d'isolation courants comprennent :

• Panneau de mousse : Offre une excellente isolation et est relativement facile à installer.
• Bermage de terre : L'accumulation de terre contre les murs extérieurs de la serre fournit une isolation supplémentaire.
• Bottes de paille : Une option d'isolation naturelle et durable.

6. Drainage

Un drainage adéquat est essentiel pour éviter l'engorgement. Installez des systèmes de drainage autour du périmètre de la serre pour détourner l'eau de la structure.

7. Éclairage

Dans les régions où l'ensoleillement est limité, un éclairage d'appoint peut être nécessaire pour assurer une croissance optimale des plantes. Les lampes de culture à LED sont une option économe en énergie.

8. Systèmes de chauffage et de climatisation

Bien que les serres souterraines soient conçues pour minimiser le besoin de chauffage et de climatisation artificiels, des systèmes supplémentaires peuvent être nécessaires dans les climats extrêmes. Les options comprennent :

• Chauffage/Climatisation géothermique : Utilise la température constante de la terre pour chauffer ou refroidir la serre.
• Chauffe-eau solaires : Utilisent l'énergie solaire pour chauffer l'eau, qui peut ensuite circuler dans la serre.
• Poêles à bois : Une option de chauffage à faible coût, mais qui nécessite une source de combustible fiable.
• Refroidisseurs par évaporation : Utilisent l'évaporation pour refroidir l'air. Efficaces dans les climats secs.

Processus de construction

La construction d'une serre souterraine peut être une entreprise importante, mais c'est un projet gratifiant pour ceux qui recherchent une solution de production alimentaire durable. Voici un aperçu général du processus de construction :

1. Planification et conception : Élaborez un plan détaillé qui inclut les dimensions, l'orientation et les matériaux de la serre. Consultez des professionnels si nécessaire.
2. Excavation : Excavez le site à la profondeur désirée. Assurez une pente adéquate pour le drainage.
3. Fondation : Construisez une fondation solide en utilisant du béton ou d'autres matériaux durables.
4. Murs : Construisez les murs en utilisant des blocs de béton, du bois ou d'autres matériaux appropriés.
5. Structure du toit : Construisez la structure du toit pour supporter le matériau de vitrage.
6. Vitrage : Installez le matériau de vitrage, en assurant une étanchéité parfaite pour éviter les pertes de chaleur.
7. Ventilation : Installez les systèmes de ventilation.
8. Isolation : Ajoutez de l'isolation aux murs et au toit.
9. Drainage : Installez les systèmes de drainage.
10. Finition intérieure : Ajoutez des lits de culture, des allées et d'autres éléments intérieurs.
11. Services publics : Raccordez l'eau et l'électricité (si nécessaire).

Exemples mondiaux et études de cas

Les serres souterraines sont utilisées dans diverses régions du monde pour relever les défis de la sécurité alimentaire et promouvoir l'agriculture durable.

1. Cordillère des Andes, Amérique du Sud

Le Walipini est originaire des régions de haute altitude de la cordillère des Andes en Amérique du Sud. Les communautés autochtones utilisent ces structures depuis des siècles pour cultiver des plantes dans ce climat rigoureux. Elles fournissent une source cruciale de produits frais pendant les longs mois d'hiver.

2. Climats froids : Amérique du Nord et Europe

En Amérique du Nord et en Europe, les serres souterraines gagnent en popularité dans les régions aux hivers froids. Elles permettent aux jardiniers et aux agriculteurs de prolonger la saison de croissance et de produire des aliments toute l'année, réduisant ainsi la dépendance aux produits importés et favorisant les systèmes alimentaires locaux.

Exemple : Au Canada et en Scandinavie, où les températures hivernales peuvent être extrêmement basses, les serres souterraines permettent la culture de légumes et d'herbes qui seraient autrement impossibles.

3. Régions arides : Moyen-Orient et Afrique

Dans les régions arides du Moyen-Orient et d'Afrique, les serres souterraines peuvent aider à conserver l'eau et à créer un environnement de culture plus stable. L'environnement clos réduit les pertes d'eau par évaporation, ce qui les rend idéales pour les zones où l'eau est rare.

Exemple : Dans certaines parties du Moyen-Orient, des projets sont en cours pour utiliser des serres souterraines en conjonction avec des usines de dessalement afin de créer des systèmes de production alimentaire durables.

4. Nations insulaires

Les nations insulaires, souvent vulnérables aux événements météorologiques extrêmes et disposant de terres arables limitées, peuvent grandement bénéficier des serres souterraines. Elles offrent un environnement protégé pour la culture de denrées alimentaires, même pendant les tempêtes, et peuvent contribuer à améliorer la sécurité alimentaire.

Exemple : Plusieurs îles des Caraïbes explorent l'utilisation de serres souterraines pour augmenter la production alimentaire locale et réduire la dépendance aux aliments importés, qui sont souvent chers et sujets à des perturbations.

Défis et considérations

Bien que les serres souterraines offrent de nombreux avantages, il y a aussi quelques défis et considérations à garder à l'esprit.

• Coûts de construction : La construction d'une serre souterraine peut être plus coûteuse que celle d'une serre traditionnelle hors sol, en raison des travaux d'excavation et de construction impliqués.
• Contrôle de l'humidité : La gestion des niveaux d'humidité peut être un défi dans les serres souterraines. Des systèmes de ventilation et de déshumidification adéquats peuvent être nécessaires.
• Accessibilité : L'accès à la serre peut être plus difficile, en particulier pour les personnes à mobilité réduite.
• Engorgement : Un mauvais drainage peut entraîner un engorgement, ce qui peut endommager les plantes et créer un environnement malsain.
• Radon : Dans certaines régions, le gaz radon peut être une préoccupation dans les structures souterraines. Des tests de radon et des mesures d'atténuation peuvent être nécessaires.
• Permis : Selon votre emplacement, des permis de construire peuvent être requis pour les serres souterraines.

Entretien et fonctionnement

Un entretien et un fonctionnement appropriés sont essentiels pour assurer le succès à long terme d'une serre souterraine.

• Inspections régulières : Inspectez régulièrement la serre pour tout signe de dommage ou d'usure.
• Gestion de la ventilation : Ajustez les systèmes de ventilation au besoin pour maintenir une température et des niveaux d'humidité optimaux.
• Arrosage : Arrosez les plantes régulièrement, mais évitez l'arrosage excessif.
• Contrôle des ravageurs et des maladies : Surveillez les plantes pour détecter les ravageurs et les maladies, et prenez les mesures appropriées.
• Gestion du sol : Amendez le sol régulièrement avec du compost ou d'autres matières organiques pour maintenir la fertilité.
• Nettoyage : Gardez la serre propre et exempte de débris.

Conclusion

Les serres souterraines offrent une solution durable et résiliente pour la production alimentaire dans un large éventail de climats. En exploitant les ressources naturelles de la terre, ces structures peuvent fournir un accès toute l'année à des produits frais, réduire les coûts énergétiques et améliorer la sécurité alimentaire. Bien qu'il y ait des défis à considérer, les avantages des serres souterraines en font un outil précieux pour créer un système alimentaire mondial plus durable et équitable. Alors que le changement climatique continue d'affecter notre planète, l'adoption de technologies innovantes comme la serre souterraine sera cruciale pour assurer la sécurité alimentaire et bâtir un avenir plus résilient. Avec une planification, une conception et une construction minutieuses, n'importe qui peut construire et exploiter une serre souterraine pour cultiver sa propre nourriture, soutenir sa communauté et contribuer à un monde plus durable. Cette approche s'aligne sur les objectifs de durabilité mondiaux et promeut des pratiques agricoles intelligentes face au climat.

Ressources

• Livres :
  • « The Earth Sheltered Solar Greenhouse Book » par Mike Oehler
  • « The Winter Harvest Handbook: Year Round Vegetable Production Using Deep Organic Techniques and Unheated Greenhouses » par Eliot Coleman
• Sites Web :
  • ATTRA (National Sustainable Agriculture Information Service) : https://attra.ncat.org/
  • Services locaux de vulgarisation coopérative