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RÉSUMÉ
L’humanité doit faire face à deux défis majeurs : l’augmentation de la demande en énergie et en nourriture d’une part et le changement climatique d’autre part. Au rythme actuel de la demande alimentaire, il est estimé que le taux de production à l’hectare devrait être augmenté de 50 % à l’horizon 2050 pour assurer notre sécurité alimentaire. Parmi les solutions envisagées, la culture en intérieur est une sérieuse alternative aux modes de cultures traditionnels en extérieur. Dans ce mode de culture, l’éclairage peut représenter à lui seul jusqu’à 80 % de la consommation électrique. Cet article fait le point sur l’éclairage horticole avec un focus sur l’apport de la technologie LED dans ce domaine.
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David BUSO : Enseignant-chercheur - Laboratoire LAPLACE, université Paul Sabatier, Toulouse, France
INTRODUCTION
L’humanité fait face à deux défis majeurs : l’augmentation de la demande en énergie et en nourriture d’une part et le changement climatique d’autre part. Avec l’augmentation de la population mondiale, ces deux enjeux de société semblent définitivement irréconciliables.
Au rythme actuel de la demande alimentaire, le taux de production à l’hectare devrait être augmenté de 50 % à l’horizon 2050 pour assurer notre sécurité alimentaire.
Parmi les solutions envisagées pour atteindre cet objectif, la culture en intérieur, quelles qu’en soient ses formes, est amenée à se développer pour complémenter les modes de culture traditionnels en extérieur.
La lumière joue un rôle majeur dans le développement des plantes, et une attention toute particulière doit y être portée dans le domaine de l’horticulture intérieure. Cet article fait le point sur l’impact de l’environnement lumineux sur la croissance des plantes en abordant ce thème d’un point de vue théorique, applicatif et technologique.
Ainsi dans un premier temps, la photobiologie des plantes est abordée. Ensuite, les différentes applications de la lumière artificielle que cela soit en phase de culture ou postculture sont examinées. Dans une troisième partie, l’apport des diodes électroluminescentes dans ce domaine est discuté. Enfin, une conclusion souligne que, grâce à l’apport technologique des LED dans le domaine, la lumière a plus d’un tour dans son sac et peut être utilisée dans des applications qui vont bien au-delà du « simple » éclairage efficace des cultures.
Points clés
Domaine : Photobiologie
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Diodes électroluminescentes
Domaines d'application : Horticulture intérieure
Principaux acteurs français :
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Pôles de compétitivité : Végépolys Valley
-
Centres de compétence : Société française de Photobiologie
-
Industriels : Agricool, Cycloponics
Autres acteurs dans le monde : Infarm, Bowery farming, Swegreen, Aerofarms
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Domaines d'application de la lumière artificielle en horticulture
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3. Influence de l’environnement lumineux sur le développement des plantes
L’environnement lumineux va jouer un rôle majeur sur le développement des plantes. Cet environnement peut se caractériser par trois paramètres :
-
la quantité de lumière (intensité) qui affecte principalement le rendement de la culture ;
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la qualité de la lumière (couleur) qui affecte principalement la morphologie et la composition biochimique de la plante ;
-
la durée d’exposition (photopériode) qui affecte principalement la floraison.
Néanmoins, comme le montre la figure 3, l’intensité, le spectre et la photopériode ont également une influence croisée sur les phases de croissance des plantes. Ces influences croisées sont extrêmement complexes et peuvent provoquer des phénomènes antagonistes ou synergiques. Une généralisation et une description exhaustive sont de fait impossibles à réaliser dans l’état actuel des connaissances sur le sujet.
Aujourd’hui encore les mécanismes gouvernant la réponse des plantes à la lumière ne sont pas complètement établis et de nombreux travaux de recherche sont conduits pour en déterminer précisément les principes.
3.1 Influence de l’intensité lumineuse
3.1.1 Unité de mesure utilisée en horticulture
On estime que les premières traces de photosynthèse remontent...
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Influence de l’environnement lumineux sur le développement des plantes
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MURCHIE (E.H.), PINTO (M.), HORTON (P.) - Agriculture and the new challenges for photosynthesis research. - New Phytologist., vol. 181, n° 3, p. 532-552 (2009).
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(2) - STELLA (L.), TENG (P.) - High-tech plant factories : challenges and way forward. - Way Forward, S. Rajaratnam, School of International Studies, p. 11-17 (2017).
-
(3) - KOZAI (T.), NIU (G.), TAKAGAKI (M.), eds - Plant factory : an indoor vertical farming system for efficient quality food production. - 2nd ed. Cambridge, Elsevier (2019).
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(4) - DOU (H.), NIU (G.) - Plant responses to light. - In : Plant Factory, B.m., Elsevier, p. 153-166 (2020).
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(5) - BORTHWICK (H.A.), HENDRICKS (S.B.), PARKER (M.W.) et al - A Reversible Photoreaction Controlling Seed Germination. - Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 38, n° 8, p. 662-666 (1952).
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