La lumière est peut-être le facteur le plus important pour optimiser la croissance des plantes dans une serre ou une ferme verticale. Dans ces environnements horticoles, l’éclairage artificiel est utilisé lorsque la lumière naturelle du jour fait défaut ou n’est pas disponible du tout. Il existe plusieurs mythes entourant les spectres lumineux spécifiques utilisés pour la culture des cultures et, plus spécifiquement, l’utilisation de la lumière blanche, verte ou à large spectre. Voici le premier entretien d’une série où nous nous sommes tournés vers la spécialiste des plantes de Signify, Esther de Beer, pour briser ce mythe autour de la lumière blanche. Dans cette première interview, nous avons posé la question suivante : la lumière verte pénètre-t-elle plus profondément dans le couvert végétal ?

La lumière du soleil contient des quantités à peu près égales de rouge, vert, bleu et rouge lointain. Chez Signify, nos solutions d’éclairage LED offrent une combinaison de couleurs optimisées pour la croissance des plantes et l’efficacité énergétique. L’un des avantages de l’éclairage LED est que ce spectre peut être adapté. Différentes cultures nécessitent des spectres différents, mais la plupart de nos spectres lumineux ont relativement peu de lumière verte. Il existe plusieurs mythes autour de l’utilisation à la fois de la lumière blanche et de la lumière verte, par exemple que cette dernière pénètre plus profondément dans le couvert végétal et conduit donc à une meilleure croissance.

Les plantes sont vertes, ce qui signifie que la lumière verte est partiellement réfléchie par les feuilles des plantes. Par conséquent, il semble très plausible que la lumière verte pénètre plus profondément dans le couvert végétal. Pour étudier cela, nous avons effectué plusieurs mesures dans les couverts végétaux et avons trouvé des résultats surprenants.

Jusqu’à présent, de nombreux chercheurs ont mesuré les propriétés optiques de feuilles individuelles. Comme nous le savons, la lumière est soit absorbée, réfléchie ou transmise par les feuilles. À partir de ces mesures sur une seule feuille, ils ont trouvé que l’absorption de la lumière verte est d’environ 80 % alors que celle de la lumière bleue et rouge est plus élevée, d’environ 90 %. De plus, environ 10 % de la lumière verte est transmise par la feuille, contre seulement quelques pour cent de la lumière rouge et bleue. L’absorption de la lumière rouge lointain est également beaucoup plus faible. De là, il semble plausible que la lumière verte pénètre plus profondément que la lumière rouge et bleue.

Cependant, il est risqué de tirer des conclusions de la mesure d’une seule feuille, car la transmission de la lumière dans un plus grand couvert de feuilles est beaucoup plus compliquée. Pour voir comment le spectre et l’intensité changent à travers un couvert végétal, nous avons décidé d’adopter une approche pratique et de mesurer le spectre à différentes hauteurs dans des couverts végétaux réels telles qu’elles se produisent dans des conditions de serre commerciales.

Commençons par regarder le graphique 1. Ici, nous avons mesuré la lumière à trois hauteurs différentes dans un couvert de rosiers (mesurée dans une serre du Centre d’amélioration Delphy, 2018). Tout d’abord, la ligne bleue vous montre la quantité de lumière et la distribution spectrale mesurée juste au-dessus de la culture (qui est le spectre de la lumière du soleil). Après cela, nous avons mesuré à mi-hauteur du couvert végétal (la ligne rouge) et enfin nous avons mesuré au bas du couvert végétal, à la hauteur où vous couperiez la récolte (la ligne grise).

Graphique 1 : La lumière mesurée à trois hauteurs différentes dans un abri de roses

La première chose que nous remarquons est que, à mesure que vous descendez dans les végétaux, le niveau de lumière du rayonnement actif photosynthétique (lumière RPA, couvrant les longueurs d’onde allant de 400-700 nm) diminue fortement. Il s’avère que 95 % de la lumière RPA est absorbée par les végétaux. La deuxième chose à remarquer est que cette diminution d’intensité est bien moindre pour la lumière rouge lointain (qui se situe entre 700 et 800 nm). Il faut s’y attendre en raison de la faible absorption des feuilles et de la transmission élevée des longueurs d’onde supérieures à 700 nm. Malheureusement, dans ce graphique, il est encore difficile de dire si la lumière verte - qui se situe entre 500 et 600 nm - pénètre plus profondément dans le couvert végétal par rapport à la lumière rouge et bleue.

Pour étudier cela plus en détail, nous avons examiné les quantités relatives des différentes couleurs dans la lumière RPA. Dans le graphique 2, les barres vertes représentent la quantité relative de vert dans l’éclairage PAR. Au sommet du couvert végétal, 26 % de la lumière RPA (400-700 nm) se situe dans la plage verte. Si la lumière verte pénètre plus profondément dans le couvert végétal, vous vous attendriez à ce que la barre verte augmente, mais elle reste exactement la même.

Graphique 2 Les quantités relatives de rouge et de vert dans la lumière RPA

Ce qui change, cependant, c’est le rapport entre le rouge et le rouge lointain. Si nous revenons en arrière pour nous pencher sur le sommet du couvert végétal dans le graphique 1, il y a des quantités à peu près égales de rouge et de rouge lointain (qui se situe entre 700 et 800 nm), à mesure que nous descendons, ce rapport change assez radicalement : il y a relativement plus de rouge lointain à mesure que nous descendons dans le couvert végétal.

Ce qui précède a également été testé dans une culture de tomates dans une serre de l’Université de Wageningen & Research Bleiswijk en 2020. Vous pouvez voir les résultats sur le graphique 3. Ces mesures étaient comparables à celles du couvert de roses, mais maintenant le spectre a été mesuré avec des intervalles de seulement 50 cm. La même chose s’est produite ; le rapport vert/RPA est constant en termes de hauteur, tandis que le rapport rouge/rouge lointain change.

Dans les cultures de roses et de tomates, de loin la plus grande partie de la lumière RPA est absorbée par la culture. Une petite fraction traverse le couvert végétal « sans être gênée » par les feuilles. C’est cette petite quantité qui détermine la découverte surprenante qu’au bas du couvert végétal il y a une quantité égale de lumière verte par rapport au rouge et au bleu. 

Graphique 3 La lumière mesurée à différentes hauteurs dans un couvert de tomates

Ce qui change, cependant, c’est le rapport entre le rouge et le rouge lointain. Si nous revenons en arrière pour nous pencher sur le sommet du couvert végétal dans le graphique 1, il y a des quantités à peu près égales de rouge et de rouge lointain (qui se situe entre 700 et 800 nm), à mesure que nous descendons, ce rapport change assez radicalement : il y a relativement plus de rouge lointain à mesure que nous descendons dans le couvert végétal.

Nous avons détruit ce mythe : ces résultats démontrent très clairement que la lumière verte ne pénètre pas plus profondément dans le couvert végétal par rapport à la lumière rouge ou bleue. Nous pouvons tirer cette conclusion, car le rapport vert/RPA est constant à différentes hauteurs et n’est donc pas absorbé par le couvert végétal et ne pénètre pas plus profondément dans la culture. De plus, nous pouvons conclure que le rapport rouge/rouge lointain diminue considérablement avec la hauteur. Ces essais montrent clairement que le rouge lointain est la seule lumière qui pénètre plus profondément dans un couvert végétal que les autres couleurs.