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DOI: https://doi.org/10.7451/CBE.2024.66.1.1
Description:

Aeroponic systems offer an efficient method for growing vegetables in cold regions, like Canada’s northern and urban areas during winter. Rock wool, a commonly used growth medium, is synthetic, non-environmentally friendly, and not locally available. This study explored cattail blocks (Typha latifolia) as a sustainable alternative by comparing germination rates, plant survival, plant weights, and reusability for arugula (Eruca sativa), lettuce (Lactuca sativa), and tomato (Solanum lycopersicum).

      Results showed that germination was initially faster in cattail blocks than in rock wool, with significant differences (p < 0.05) across all three vegetables. Plant survival in aeroponic systems was significantly higher in cattail blocks (p < 0.05). After 35 days, fresh plant mass was higher in rock wool, but the difference was not significant for arugula, though it was significant for lettuce and tomato (p < 0.05).

      Rock wool degraded and developed mould, making it unsuitable for reuse, while cattail fibres retained their structural integrity. Fourier Transform Infrared (FTIR) analysis indicated nutrient loss in used cattail fibres, as peaks at 2360 cm⁻¹ and 1597 cm⁻¹ were absent.

      Overall, cattail fibres showed potential as an eco-friendly, locally available alternative to rock wool for aeroponic systems, supporting sustainable agriculture in cold climates.

Keywords: Aeroponic systems, cattail fibre, rock wool, germination, plant growth, reusability
Résumé:

Les systèmes aéroponiques offrent une méthode efficace pour cultiver des légumes dans les régions froides, comme le nord du Canada, et dans les zones urbaines pendant l'hiver. La laine de roche, un substrat de culture couramment utilisé, est synthétique, non écologique et n'est pas disponible localement. Cette étude a exploré les blocs de massette (Typha latifolia) comme alternative durable en comparant les taux de germination, la survie des plants, leur poids et leur réutilisabilité pour la roquette (Eruca sativa), la laitue (Lactuca sativa) et la tomate (Solanum lycopersicum).

      Les résultats ont montré que la germination était initialement plus rapide dans les blocs de massette que dans la laine de roche, avec des différences significatives (p < 0,05) pour les trois légumes. La survie des plants en système aéroponique était significativement plus élevée dans les blocs de massette (p < 0,05). Après 35 jours, la masse fraîche des plants était supérieure dans la laine de roche, mais la différence n'était pas significative pour la roquette (p > 0,05), contrairement à la laitue et à la tomate (p < 0,05).

      La laine de roche s'est dégradée et a développé des moisissures, la rendant impropre à la réutilisation, tandis que les fibres de massette ont conservé leur intégrité structurelle. L'analyse par spectroscopie infrarouge transformée de Fourier (FTIR) a indiqué une perte de nutriments dans les fibres de massette usagées, car les pics à 2360 cm⁻¹ et 1597 cm⁻¹ étaient absents.

      Globalement, les fibres de massette ont démontré leur potentiel en tant qu'alternative écologique et locale à la laine de roche pour les systèmes aéroponiques, favorisant une agriculture durable en climat froid.

Mots-clés:

Systèmes aéroponiques, fibre de massette, laine de roche, germination, croissance des plantes, réutilisabilité.

Citation: Nabi, F., R. Sri Ranjan and M. Rahman. 2024. Evaluation of cattail fibre as a sustainable alternative to rock wool as a substrate in aeroponic systems. Canadian Biosystems Engineering/Le génie des biosystèmes au Canada 66: 1.1-1.14. https://doi.org/10.7451/CBE.2024.66.1.1
Volume: 66
Issue:
Pages 1.01 - 1.14
Contributor: R. Sri Ranjan
Date: June 1, 2026
Technical field: Soil and Water Systems Engineering
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Other information:
Type: Text.Article
Format: PDF
Publication type: Journal
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Coverage:
Language 1: en
Language 2: fr
Rights: Canadian Society for Bioengineering / Société Canadienne de Génie Agroalimentaire et de Bioingénierie
Notes:
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