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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 :
-
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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MOTS-CLÉS
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Apport de la technologie LED en horticulture
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4. Domaines d'application de la lumière artificielle en horticulture
Bien que la lumière soit principalement utilisée pour faire croître les plantes, elle a également un rôle à jouer sur des sujets connexes, comme la protection des plantes contre les maladies et les nuisibles, la surveillance automatisée des cultures, ou encore la conservation postculture de la production fruitière ou légumière. Cette section fait le point sur les différents domaines d’utilisation de la lumière dans l’horticulture au sens large.
4.1 Culture intérieure
En horticulture intérieure, il convient de distinguer deux modes de culture qui nécessitent un éclairage artificiel : les serres et les fermes verticales.
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Les serres sont des environnements semi-contrôlés, souvent situés en dehors des zones urbaines, qui utilisent l’énergie solaire pour la photosynthèse et pour le chauffage. De la lumière artificielle peut être apportée en supplément de la lumière naturelle notamment en période hivernale et au début du printemps lorsque la DLI est faible (< 10 mol−1.m−2.j−1). Cette lumière supplémentaire est également utilisée pour manipuler la photopériode et contrôler la floraison des plantes de jours longs. Traditionnellement des lampes à décharge de forte puissance de type sodium haute pression ou aux halogénures métalliques sont utilisées, mais sont de plus en plus remplacées par des diodes électroluminescentes qui sont plus efficaces. L’apport de lumière artificielle peut être zénithal (figure 9) ou se faire par un éclairage intracanopée (figure 10) en particulier pour les plantes grimpantes de façon à limiter les effets d’ombrage. Des modules LED de forte puissance (> 1 kW) sont généralement utilisés pour réaliser l’éclairage zénithal.
HAUT DE PAGE
Les fermes urbaines ou fermes verticales, appelées...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
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(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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