Les maisons vertes intelligentes sont l'avenir de l'agriculture

Au cours des 30 prochaines années, la population mondiale devrait augmenter de 34% et l'urbanisation d'environ 20%. Pour nourrir cette population plus riche et plus nombreuse, la production alimentaire devra augmenter d'environ 70%.

Les plantes sont les seuls organismes capables de réaliser l'incroyable exploit appelé photosynthèse, par lequel le dioxyde de carbone et l'eau sont transformés en carbohydrates à l'aide de la lumière. La lumière du soleil ou d'autres sources alimente la serre. La serre doit fournir un espace avec des conditions optimales (lumière, température, nutrition, contrôle des parasites, etc.) pour les plantes afin qu'elles puissent effectuer la photosynthèse. 

La serre doit fournir un espace avec des conditions optimales (lumière, température, nutrition, contrôle des parasites, etc.) pour les plantes afin qu'elles puissent effectuer la photosynthèse. 

À propos du supplément dans la serre, il y a quelque chose que vous devez savoir.

Comment fonctionne-t-il avec les lumières complémentaires et la croissance des cultures ?

L'un des facteurs clés d'une croissance optimale des plantes est la fourniture d'une lumière suffisante pour la photosynthèse. La feuille est conçue pour absorber près de 95% des longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nm, mais seulement 5% de la bande d'onde 700-850 nm est absorbée. Sur les 95% restants de la bande d'ondes 700-850 nm, 45% sont réfléchis et 45% sont transmis. De nombreux équipements d'horticulture empêchent également la lumière d'atteindre l'intérieur de la plante.

En conclusion, une grande partie du rayonnement solaire (entre 30 et 50 %) n'atteint pas les plantes. La couverture de l'abri, en plastique ou en verre, aura également un impact important sur la transmission de la lumière. C'est pourquoi des lumières complémentaires sont nécessaires pour les cultures.

Trois paramètres de la lumière de croissance utilisée dans les industries de serre sont importants : la qualité, la quantité et la durée. Ces trois paramètres ont des effets différents sur la performance des plantes : 

Quantité de lumière (intensité) : la quantité ou l'intensité de lumière est le paramètre principal qui affecte la photosynthèse, une réaction photochimique au sein des chloroplastes des plantes dans laquelle l'énergie lumineuse est utilisée pour convertir le CO2 atmosphérique en carbohydrate. 

Qualité de la lumière (distribution spectrale) : La qualité de la lumière se réfère à la répartition spectrale de la radiation, c'est-à-dire à la partie de l'émission qui se trouve dans les régions de longueur d'onde bleue, verte, rouge ou autres, visibles ou invisibles. Pour la photosynthèse, les plantes réagissent plus fortement à la lumière rouge et bleue. La répartition spectrale de la lumière affecte également la forme, le développement et la floraison des plantes (photomorphogenèse). 

Durée de la lumière (photopériode) : La photopériode affecte principalement la floraison. La période de floraison des plantes peut être contrôlée en régulant la photopériode.

Concepts que vous devez connaître :

DLI--LaDaily Light Integral (DLI) a été développée par des scientifiques pour fournir une mesure du rayonnement photosynthétique actif (PAR) cumulé reçu par les plantes au cours de la journée. Le concept est similaire au total des précipitations quotidiennes mesurées en pouces par jour.

Il intègre l'intensité lumineuse en micromoles par mètre carré par seconde (μmol/sqm/s) et les totaux sur 24 heures. L'intégrale quotidienne totale est exprimée en moles par mètre carré par jour (mols/sqm/day).

Les besoins quotidiens totaux en lumière varient considérablement d'une espèce végétale à l'autre. Si le DLI mesuré est inférieur à celui recommandé, une lumière supplémentaire peut être fournie pour combler la différence.

Physiologie des plantes

Les plantes poussent en convertissant les photons (lumière du soleil ou lumière supplémentaire), l'eau et le CO2 en sugars et en oxygène. Les conditions environnementales et la physiologie de chaque plante déterminent le taux de photosynthèse. Dans les réactions lumineuses de la photosynthèse, les photons sont absorbés par des pigments photosynthétiques, et l'énergie est utilisée pour transporter des électrons. Ce transport d'électrons aboutit ensuite à la production de substances chimiques nécessaires à la synthèse de sugars. Le taux de transport d'électrons (ETR) est une mesure directe des réactions lumineuses de la photosynthèse en réponse au flux de photons photosynthétiques (PPF). L'ETR est le moteur de la photosynthèse et, en fin de compte, de la croissance des cultures.

Comment augmenter le DLI pour obtenir des rendements de récolte ?

En effet, l'augmentation de la DLI est un moyen efficace d'accroître les rendements. Par conséquent, donner aux plantes une lumière plus intense ou leur donner plus d'heures de lumière par jour peut inciter les plantes à produire davantage. Toutefois, une lumière excessive peut nuire aux rendements et gaspiller de l'énergie, les cultivateurs doivent se baser sur les cultures pour décider du nombre d'heures pendant lesquelles ils utilisent leurs lampes d'appoint et de la quantité de PPFD fournie par les lampes d'appoint. 

Pour obtenir ce résultat, les cultivateurs doivent savoir que le DLI à l'extérieur varie en fonction de la latitude, de la période de l'année et de la quantité de couverture nuageuse. Lorsque le DLI est faible, il serait judicieux pour les cultivateurs de maximiser la quantité de lumière naturelle qui peut atteindre la culture.

Les structures de la maison verte sont un obstacle au rayonnement solaire : cadres, barres de vitrage, saletés, filtres, parce qu'ils sont opaques, absorbent ou reflètent toute la lumière qui les atteint. En été, avec de longues journées et des angles d'ensoleillement élevés, ce n'est pas un problème ; mais en automne, en hiver et au printemps, les niveaux de lumière sont généralement marginaux. Tout au long de l'année, le DLI en extérieur varie de 5 à 60 mol/m2/jour, mais dans la serre, les valeurs ne dépassent que rarement 25 mol-/m2/jour. A cela s'ajoute la perte de lumière due aux vitrages de la serre et aux obstructions dans la serre, et la lumière qui parvient aux plantes est généralement inférieure à ce qui est nécessaire pour une croissance optimale des plantes.

Essentiellement, de faibles niveaux d'éclairage pour de longues périodes sont plus efficaces en termes d'énergie que des niveaux élevés pour de courtes périodes. De plus, la lumière supplémentaire fournie lorsque les niveaux d'ensoleillement sont faibles sera utilisée de manière plus efficace que la lumière supplémentaire fournie lorsque les niveaux d'ensoleillement sont élevés.

La formule pour calculer la DLI est : μmol m-2s-1 (ou PPFD) x (3600 x photopériode) / 1,000,000 = DLI (ou moles/m2/jour)

PPFD est le nombre de photons qui arrivent sur une zone spécifique (m2) chaque seconde, mesuré en micromoles(µmol m-2 s-1)

1.000.000 micromoles = 1 molécule

3600 secondes = 1 heure

Par exemple, si vous savez que la tomate a besoin de 30 DLI par jour, l'ensoleillement normal fournit 20 DLI par jour. Vous avez besoin de 10 DLI supplémentaires. Vous voulez utiliser la lumière de complément pendant 18 heures pour la tomate, alors quel type de PPFD faut-il envisager pour la lumière de complément ?

PPFD=(10*1,000,000)/(3600*18)=154.32

Si vous voulez accrocher les lampes au-dessus d'une distance de 80 cm, vous devez chercher une lampe de culture qui a une valeur PPFD de 154,32 µmol m-2 s-1@80 cm.