Culture sous lumière artificielle

  Ce qui fonctionne chez moi...

                       ...fonctionne chez moi !

N'ayant pas la possibilité de cultiver en serre d'extérieure,
j'ai construis une serre d'intérieure.

Le plus gros point noir dans cette situation fut l'apport de lumière

indispensable pour un bon développement des plantes.

Cette apport de lumière se fait d'une part par l'emplacement

de la serre au plus près d'une fenêtre et par l'apport de lumière 

artificielle indispensable.

Bien souvent,

nous faisons une fixation sur la quantité de lumière apportée (lux)

en oubliant la qualité de lumière (couleur) mais également la duré

de cet apport.

Dans ce chapitre je vais essayé d' y mettre un peu de lumière

le plus simplement possible en soulevant le côté obscur de la chose.

Les mesures photométriques sont à la base de toutes les mesures

en éclairage et il en existe 4 fondamentales,

auquel je rajoute une cinquième importante à nos plantes :

a/- l’intensité lumineuse (la candela),

     qui est une  unité du système international mais qui

     est peu utilisée seule dans l’éclairage à part pour des

     luminaires très directifs.

b/- le flux lumineux (lumen),

     notamment utilisé pour exprimer le flux total émis par

     une source lumineuse.

c/- l’éclairement (lux),

     utilisé pour exprimer la quantité de lumière souhaitée

     sur une surface ou sur une plante.

d/- la luminance (candela/m²),

     qui porte la notion d’éblouissement et qui est la seule

     avec une partie de la couleur,

     à être appréciable par l’être humain.

e/- la couleur (kelvin),

     qui devrait au minimum se rapprocher au plus près

     de la lumière blanche,

     autrement dit du spectre solaire.

Schéma 1

Un autre facteur non négligeable est la durée d'éclairement,

ou plutôt l'alternance du clair/obscur sur une période

de 24 heures. 

Nous allons ici nous intéresser seulement à deux mesures

photométriques qui pour moi sont les plus importantes

pour une bonne culture ;

même si elles sont toutes intimement liées :

- L’éclairement (lux)

- La couleur (kelvin) 

mais également de la durée d'éclairement.

Néanmoins,

nous allons survoler les autres mesures à titre indicatif.

Mais vous me direz,

"vous oubliez les watts, la puissance des ampoules

ou tubes fluorescents",

et bien non ;

 pourquoi ??"

Pour choisir la puissance de notre éclairage,

nous regardions le nombre de watts sur l’emballage

d’une ampoule ou d'un tube ;
plus l’éclairage était puissant,

plus l'énergie consommée était grande et plus le nombre

de watts était élevé.

Or, les watts ne reflètent que la quantité d'énergie consommée

pour obtenir une quantité de flux lumineux,

ou si vous préférez, la consommation d'électricité.

De nos jours,

les ampoules modernes consomment de moins en moins

de courant pour un rendement lumineux égal voir supérieur ;

par conséquent, nous passons outre.

1 watt correspond à environ 10 lumens, pour une ampoule classique

il vous suffit de multiplier le nombre de watts de votre ampoule

classique par 10 pour trouver le nombre de lumens.

Ce n’est pas toujours exact mais cela vous donnera une idée…

Exemple ampoule LED 3 watts :           Exemple tube fluode 58 watts :

Rendement 100 lumen par watt           Rendement 60 lumen par watt

100 lumen multiplié par 3                   60 multiplié par 58

égal 300 lumen en rendement.            égal 3480 lumen en rendement.

a sur schéma 1/= L'intensité lumineuse (candela ou cd)

C'est une mesure qui exprime la capacité d'une source

de lumière à éclairer dans une direction donnée.

Une plus grande quantité de lumière entraîne généralement

des niveaux de photosynthèse plus élevés.

Mais attention, avec l'augmentation de l'intensité de la lumière,

le taux de photosynthèse atteint éventuellement un point maximum

appelé point de saturation lumineuse.

une fois ce point atteint,

l'intensité de la lumière ne fait pas augmenter le taux

de photosynthèse mais la ralentie voir la stoppe. (Figure 1).

Figure 1
Rayonnement Actif Photosynthétique (RAP)

           Le point de saturation lumineuse varie suivant les genres ou espèces.

b sur schéma 1/= Le flux lumineux (lumen ou lm)

Quantité totale de lumière émise par la source en une seconde.

C’est une unité subjective car elle quantifie la quantité de lumière

perçue par un être humain.

Cette mesure nous permet de nous faire une idée sur le choix

de l'éclairage car il est indiqué sur l'emballage des ampoules.

Peut être remplacé par le lux.

d sur schéma 1/= La luminance (L ou Lv, candela/m²)

En photométrie,

la grandeur étalon de référence est l’intensité lumineuse mesurée

en candela (cd).

La luminance en découle directement pour ne retenir que l’éclat

lumineux en se passant de la dimension surface :
Luminance = intensité lumineuse / surface apparente
L = cd / m²

Plus simplement,

c'est uniquement l’éclat de la lumière telle qu’on la ressent

qui définit la luminance ;

Dans ce cas,

c’est l’intensité lumineuse sans tenir compte de la surface.

LES PLUS IMPORTANTS POUR NOUS SONT ! 

c sur schéma 1/= L'éclairement (lux ou lx)

Le lux permet de déterminer le flux lumineux

ou si vous préférez,

la quantité de lumière perçue par mètre carré

ou une surface donnée,

la feuille d'une plante par exemple.

Il est calculé de la façon suivante :

1 lux = lumen divisé par mètre carré

(de la surface de ce qui est éclairé).

Pour être plus précis,
Le lux se défini en fonction de la candela,

ou du lumen :

         1cd.sr                          1lm
1lx=                      et  1lx=               

            m²                              m²

Cette mesure peux également être exprimée en foot candle

1 foot candle =  10,7639 lux.

En fait,

il est question ici de la quantité de lumière délivrée à la plante

sur une durée donnée,

ou plutôt la quantité de lumière perçue par les feuilles ;

quantité de lumière correspondant, ou qui devrait correspondre

au besoin de la plante (Voir là ).

Cette mesure peux se faire à l'aide d'un luxmètre

comme la photo ci-dessous, pour ce qui est du plus simple.

Une autre technique de mesure se fait à l'aide d'un

appareil photo. 

Pour ce faire,

1- Réglez la sensibilité de l'appareil sur 200 asa et celle
    de l'obturateur à 1/125 seconde.
2- Tenez une feuille de papier blanche là où vous voulez

    connaître la luminosité.
    Le viseur ne doit montré que du blanc.
3- Réglez la bague d'ouverture de diaphragme jusqu'à ce que
    l'exposition désirée apparaisse au photomètre.
    pour une ouverture du diaphragme de :
    4 = 685 lux
    5.6 = 1338 lux
    8 = 2675 lux
   11 = 5350 lux
   16 = 10700 lux
   22 = 21400 lux

Pour se faire une idée :
- Eclairage domestique = 100 à 200 lx
En extérieur
- Nuit de pleine lune = 0.5 lx
- Ombre, temps nuageux = 10000 à 30000 lx
- Plein soleil = 50000 à 100000 lx ( 120000 )

e sur schéma 1/

= Température de la lumière ou couleur (kelvin ou k)

Vous allez me dire,

en quoi c’est important ?

Et bien ;

la température de la lumière permet en fait de classer

la couleur de la lumière. Ainsi on obtient que :
une ampoule à incandescence (filament en tungstène) 2800 à 3200 K
lumière du jour au lever et au coucher su soleil 2500 à 3800 K
lumière du jour à midi 6500 K

Il est primordial lors d'une culture sous lumière artificielle,
de se rapprocher au plus près du spectre solaire afin de délivrer

toutes les couleurs dont une plante a besoin pour une bonne 

photosynthèse.

C'est pourquoi, en exemple :

Si vous prodiguez un éclairement disons de 20000 lux

(ce qui correspond à une moyenne de besoin pour les plantes)

mais que la couleur n'est que de 2500 kelvin,

il y aura une faible voir aucune photosynthèse correcte,

vous aurez beau y mettre les watts et les lux. 

Pour cette raison il est très important de se rapprocher au 

plus près du spectre solaire par une lumière dite blanche

ou lumière du jour qui délivre au minimum une couleur

de 6000 kelvin et là,

6000 kelvin est vraiment un minimum,

6500 étant nettement mieux.

Pour mieux comprendre :

Nous savons que les plantes en utilisant l'énergie lumineuse

produisent à partir du CO2 et de l'eau,
du sucre et d'autres hydrates de carbone en rejetant de l'oxygène.
La coloration verte des feuilles (la chlorophylle)

est "l'usine chimique" dans laquelle a lieu cette transformation.
Nous savons aujourd'hui que la chlorophylle n'est pas la seule

responsable de la photosynthèse mais qu'un système plus ou moins

complexe selon la plante,

composé de plusieurs pigments adaptés les uns aux autres,

travaillent en synergie avec la chlorophylle ;

chlorophylle B, carotènes, xanthopylles, chlorophylle A etc...

Les plantes ont adapté, au cours de leur évolution,

ce système complexe aux conditions lumineuses présentes

dans leur milieu naturel.
C'est pourquoi,

afin de garantir la meilleure croissance possible pour les plantes,

leur floraison et un bon état phytosanitaire,

la lumière naturelle doit être prodiguée à bon escient ou l'éclairage
artificiel se rapprocher le plus possible de la lumière naturelle.
Pendant longtemps,

l'on pensait que la coloration verte des feuilles (la chlorophylle)
était caractérisée par deux maximums d'absorption dans les parties

bleues et rouges du spectre lumineux.

A partir de là,

s'est formée l'idée que les plantes ont surtout besoin de lumière

bleue ou rouge.
Au fil des années de recherches sur la photosynthèse,

on a découvert que les plantes ;

disposent non seulement de chlorophylle,

mais également divers pigments qui travaillent dans un système

pigmentaire très compliqué utilisant la lumière du spectre complet

(rouge, jaune, bleu, indigo, violet) pour la croissance des plantes

auquel s'ajoute des hormones synthétisées par ces dernières

tel que l'auxine ; la gibberelline.
C'est pour cette raison,

que les différentes couleurs du spectre n'ont pas seulement

une influence sur la photosynthèse,

mais également sur un grand nombre d'autres facteurs

comme par exemple la croissance en longueur et en largeur,

la couleur et la taille des feuilles, la maturation des fruits
pour en citer que quelques-uns (photomorphogénèse*).
- Une lumière trop rouge conduit à une croissance en longueur.
- Une lumière trop bleue conduit à une croissance tassée.

Spectre d'absorption de la lumière solaire par différents pigments végétaux
(d'après http://www.whfreeman.com/life/update/, modifié).

c'est pourquoi,  
l'éclairage des plantes devrait se rapprocher le plus possible

des courbes ci-dessous,
c'est-à-dire couvrir tout le spectre lumineux pour une température

lumineuse d'environ 6000 à 6500 K voir plus.

Lumière rouge :

Le photorécepteur est un pigment bleu-vert nommé phytochrome.

Effet sur la plante :

- Accroissement de la production d’une hormone végétale la métatopoline,

  hormone empêche la chlorophylle de se dégrader.

- Sous plus de lumière rouge,

  les plantes se développent en longueur, plus hautes,

  portants de nombreuses branches.

- Inhibe l'induction florale ou prolonge la période de non-floraison

  en exposant la plante à de la lumière rouge durant la période

  d’obscurité (plante de jour cour).

Le bleu :

Le photorécepteur est nommé cryptochrome.
Effet sur la plante :

- Ralentit voir inhibe les effets d’une hormone nommée auxine

  responsable de la croissance et régulation de cette croissance

  des tiges et des racines.

  L’auxine est également responsable du phénomène de la dominance

  apicale.

- Sous plus de lumière bleue,

  les plantes développent plus de tiges latérales courtes,

  donnants des plantes courtes, buissonnantes,

  avec une structure plus robuste.

- Coté positif et important pour les semis et les jeunes plants,

  parce qu'elle réduit l'étirement.

Lumière ultraviolette (UV) :

Le photorécepteur est nommé cryptochrome.

Effet sur la plante :

- En augmentant la quantité de lumière UV,

  on augmente la concentration d'un pigments mauve nommée

  anthocyane présents uniquement dans la vacuole des plantes.

  L’anthocyane protège la plante contre les rayons UV,

  contre les microorganismes qui tentent de la pénétrer.

- Un excès d' UV endommage l’ADN des plantes et ses membranes,

- Perturbe et réduit le processus de la photosynthèse.

- Réduit la floraison et la pollinisation.

- Affecte le développement des semences.

- La lumière ultraviolette A (une sous-catégorie) peut causer

  l'allongement des plantes.

Un excédent de lumière UV est donc néfaste aux plantes.

Les autres couleurs :

Les plantes n’absorbent pas le vert mais la renvoie d'où la couleur

verte des feuilles.

Par contre,

elles réagissent à la lumière orange et à la lumière jaune de façon

similaire à la lumière rouge,

de même qu'elles réagissent de façon similaire à la lumière bleue

aux couleurs indigo et violet.

= Clair/obscur

Sans entrer dans les détails,
la photosynthèse se dévoile en deux phases,
d'où l'importance de bien respecter la durée de
clair/obscur sous lumière artificielle correspondant
au métabolisme de la plante.
- En phase lumineuse,
ce sont les réactions claires comme la décomposition de l'eau.
- En phase obscure,

ce sont les réactions sombres qui, à partir de H+ et de CO2,
aboutissent aux glucides en passant par des composés
phosphorés.
Bien souvent nous pensons que la nuit il ne se passe
pas grand chose.
Hors ! C'est tout le contraire.
Il faut savoir également que la lumière ou le noir joue
un rôle très important dans les différentes étapes de la vie
d'une plante,
non seulement au niveau du métabolisme,
mais également au niveau de la floraison c'est ce que l'on

nomme le photopériodisme**.
Un exemple en est le Cattleya qui ne fleurit pas si la période
obscure n'est pas assez importante.
Vous ne vous êtes jamais posé la question de savoir pourquoi
telles ou telles plantes fleurissent plutôt en automne qu'en été ?
C'est parce qu'elles réagissent à la durée du jour.
En culture générale des orchidées, on préconise,
en fonction de leurs origines,
une fréquence de clair/obscure de 12 heures ou 11 heures,

se traduisant par 12/12 ou 11/13 ;

le premier chiffre correspondant toujours au claire.

= En conclusion 
Nous savions déjà que la lumière est un facteur primordial

pour une bonne culture des plantes,

mais il ne suffi pas simplement d'éclairer ;

mais également d'analyser la qualité et la quantité de cet apport.

 

= Information complémentaire

Pour ceux qui cultive en serre à l'extérieur.

Transmission de la lumière de différents matériaux :

- Polyester armé à fibre de verre 80 à 85%.

- P.V.C. semi-rigide 88% pour la qualité cristal

  et 77% pour la qualité dépolit.

- Polymétacrylate de méthyle 93% le simple et 92% le double.

- Polycarbonate double paroi 75 à 80%.

- Verre horticole 90 à 91%.

- Verre thermique 89%. 

Pour ceux qui cultive sous lumière artificielle

Ne cultivant qu'en lumière artificielle,

j'ai pu depuis toutes ces années me faire

une idée sur le meilleur éclairage possible,

alliant efficacité et moindre coût.

Mon choix s'orienta rapidement vers les tubes fluo,

- Peu d'émissions de chaleur,

  très important pour la culture des Pleurothallidinae 

- Une plus faible consommation électrique,

  important pour le portefeuille.

- Un bon choix en longueur de tube,

  appréciable selon la surface à éclairer.

Mon choix définitif fut :  

tube de 1500mm en T 8, 58w, de 6000 k à 10000 k.

Montage de trois tubes sur réglette sans vasque ou capot.

Sur un montage à deux tubes (à mon avis un peu légers),

il est préférable de mélanger un blanc chaud et un blanc froid.

Pour un montage à trois tubes,

il est préférable de mélanger deux blancs chauds et un blanc froid.

Pour un montage à quatre tubes,

utilisez un froid et trois chauds pour favoriser la floraison

en l’absence total de lumière extérieure,

sinon deux froids et deux chauds.

Pour un montage à 6 tubes,

utilisez quatre blancs chauds et deux blancs froids

ou trois blancs froids et trois blancs chauds.

Attention, retenez que le remplacement des tubes se fera

impérativement une fois tous les 12/14 mois afin de maintenir

un flux lumineux suffisant pour le bien être de vos plantes.

En effet, les tubes perdent de leur puissance au bout d’un temps

d’utilisation donné, à savoir d'environ 5 000 heures.

Exemple des caractéristiques de tubes que j'utilise :

- Tube AQUASTAR 58 SYLVANIA T8 -35€

• Diamètre du tube : 26mm
• IRC : 6
• Longueur : 150 cm
• Lumens : 3550
• Puissance : 58 Watts
• Température couleur : 10000 °K

- Tube SYLVANIA Tube T8 Luxline Plus - 28€

• Diamètre du tube : 26mm
• IRC : 85
• Longueur : 150 cm
• Lumens : 5000
• Puissance : 58 Watts
• Température couleur : 6500 °K
• Couleur proche de celle de la lumière du jour

Ce sont tous bonnement des tubes utilisés en aquariophilie.

- Tube SYLVANIA Tube T8 Luxline Plus F58W 865 | 150cm

   Lumière du Jour - 2.64€

• Diamètre du tube : 26 mm
• IRC : 80/89
• Longueur ; 150 cm
• Lumens : 5000 
• Puissance : 58 Watts
• Température couleur : 6500 °K

- * Photomorphogénèse

en botanique,

ensemble des phénomènes induits par la lumière,

qui modifie la forme et la couleur des plantes en utilisant

de faibles quantités d'énergie par rapport à la photosynthèse.

- ** Photopériodisme

traduit l'influence de la durée du jour et de la nuit sur diverses

réactions physiologiques.

plus simplement,

c'est l'action de la lumière sur les plantes.
En jouant sur la durée d'éclairage (artificiel ou naturel)

nous pouvons influencer les plantes à la floraison ou inhiber

cette dernière (culture dirigée) comme pour exemple le Cattleya.
L'intensité lumineuse influe également sur la couleur des fleurs.

Plante de :

- jours cours (nyctipériodique) 8 heures d'ensoleillement
(Chrysanthème, Pensé, Kalanchoé, Poinsettia, Cattleya, etc.).
- jours longs (héméropériodique) 12 heures d'ensoleillement
(la plupart des Orchidées, Œillet, Pétunia, etc.).
- indifférente : entre 8 et 12 heures d'ensoleillement,
voire plus ou moins (Cyclamen, Rosier, Pélargonium, etc.).
Ainsi,

le photopériodisme apparaît comme un remarquable processus

régulateur de la floraison et est utilisé de ce fait  pour diverses

applications en horticulture.

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