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Jun 13, 2023

Loin

Note de l'éditeur : ceci est le premier d'une série en deux parties. Dans l'agriculture environnementale contrôlée, des efforts considérables se sont concentrés sur l'amélioration du rendement, de la qualité et de l'uniformité des cultures grâce à l'application

Note de l'éditeur : ceci est le premier d'une série en deux parties.

Dans l'agriculture environnementale contrôlée, des efforts considérables se sont concentrés sur l'amélioration du rendement, de la qualité et de l'uniformité des cultures grâce à l'application de l'éclairage électrique, soit en complément, soit en remplacement de la lumière du soleil. Parmi les diverses sources d'éclairage électrique, les diodes électroluminescentes (DEL) gagnent en popularité en raison de leur efficacité énergétique, de leur longue durée de vie et de leur faible émission de chaleur. Les progrès de la technologie LED ont également permis une régulation précise de la qualité spectrale de la lumière, conduisant au développement de stratégies de culture innovantes basées sur des réponses photobiologiques. L’une de ces stratégies implique l’application de lumière rouge lointain (FR) (700-800 nm), qui s’est révélée très efficace pour réguler les traits morphologiques des plantes et potentiellement améliorer le rendement des cultures dans les systèmes agricoles en serre et verticaux. Les changements morphologiques induits par la lumière FR, tels que l’élongation des tiges/feuilles et l’expansion des feuilles, peuvent améliorer la capture des photons et la photosynthèse et, par conséquent, favoriser la croissance des plantes.

En plus du contrôle de l'éclairage, l'augmentation de la température a souvent été utilisée pour accélérer la croissance des plantes dans une plage de température optimale. Cependant, les températures chaudes induisent également des changements morphologiques similaires à ceux causés par la lumière FR. Les caractéristiques morphologiques partagées suggèrent une régulation interactive de la morphologie et de la croissance des plantes par la lumière FR et les températures chaudes. Étant donné que la température et la lumière peuvent être étroitement contrôlées dans le cadre d’une production agricole en environnement contrôlé, il est important de comprendre leurs effets interactifs sur la croissance et la morphologie des plantes afin d’optimiser la production et d’éviter les pertes involontaires.

Pour étudier l'effet interactif entre la lumière FR et la température sur la croissance et la morphologie des plantes, une série d'expériences ont été menées en collaboration à la Colorado State University (CSU) et à AgriLife Research de la Texas A&M University. Ces expériences visaient à fournir des informations applicables à la fois à la production de cultures en serre et en intérieur. Dans cette première moitié d'un article en deux parties, nous aborderons principalement la gestion de la température et l'application de la lumière FR pour la production de cultures en intérieur.

Deux expériences ont été menées dans des chambres de croissance de la Texas A&M University à College Station. Notre première étude a étudié les effets interactifs entre la lumière FR et la température sur la croissance et la morphologie des plantes de la laitue 'Rex' et du basilic 'Genovese'. Trois traitements spectraux (0%FR, 10%FR et 20%FR) ont été créés en remplaçant partiellement les photons rouges par des photons FR dans trois conditions de température (20°C, 24°C et 28°C). Tous les traitements avaient la même densité totale de flux photonique (TPFD ; 400-800 nm) de 250 μmol·m-2·s-1 (intensité lumineuse typique utilisée pour les légumes-feuilles dans les fermes verticales) avec une photopériode de 12 heures [intégrale de lumière quotidienne (DLI) de 10,8 mol·m-2·d-1]. Dans une deuxième étude, nous avons examiné plus en détail si les effets interactifs entre le FR et la température sur la croissance et la morphologie des plantes dépendaient de l'intensité lumineuse. Nous avons doublé l'intensité lumineuse (le TPFD est passé de 250 à 500 μmol·m-2·s-1) tout en gardant toutes les autres conditions expérimentales identiques.

Dans les deux études, les graines ont été semées dans des pots carrés en plastique de 1,6 L dans une serre. Les plants ont été déplacés dans des chambres pour être traités six jours après la germination. Lors de la récolte (20 à 30 jours après le traitement), les poids frais et secs ainsi que les données morphologiques, notamment le nombre de feuilles, la longueur et la largeur des feuilles, la hauteur et la largeur de la plante et la surface totale des feuilles, ont été collectés.

Des températures plus chaudes ont accéléré le taux de croissance des plantes et augmenté le poids sec des pousses de laitue et de basilic. L'augmentation de la température de 20 °C à 28 °C a entraîné une augmentation du poids sec des pousses de 93 % pour la laitue et de 498 % pour le basilic à 0 %FR. Cependant, l'effet de la lumière FR sur la biomasse végétale dépendait des conditions de température (Fig. 1). Par exemple, à mesure que le pourcentage de FR augmentait de 0 % à 20 %, le poids sec des pousses de laitue augmentait de manière significative de 26 % à une température fraîche de 20 °C, mais diminuait de 32 % à une température élevée de 28 °C. Dans le basilic, l'augmentation du FR la lumière de 0 à 20 % a augmenté de manière significative le poids sec des pousses de 49 % à des températures plus fraîches (20-24 °C), mais n'a eu aucun effet sur la biomasse végétale à 28 °C. L'effet de la lumière et de la température FR sur la surface totale des feuilles était similaire à celui du poids sec des pousses chez les deux espèces. Ces effets interactifs entre FR et température indiquent que la température de l'environnement de culture doit être soigneusement prise en compte lors de l'application de la lumière FR dans les fermes intérieures.