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De nos jours, la culture hydroponique en intérieur devient de plus en plus populaire, que ce soit dans des appartements urbains exigus ou dans des serres agricoles modernes. La culture hydroponique est comme un petit sortilège magique qui nous permet de cultiver une verdure luxuriante dans des espaces limités.
Pourquoi est-ce tellement populaire?
Il y a deux points forts principaux : premièrement, le taux d’utilisation de l’espace ultra élevé. Vous n’avez plus besoin de vastes étendues de terre pour créer une oasis verte ; Deuxièmement, la culture hors sol réduit les problèmes liés au sol, comme la lutte contre les ravageurs et les maladies. Le nettoyage est beaucoup plus facile que la plantation traditionnelle à base de sol.
Cependant, le point central dont nous devons discuter est le suivant : lorsque vous décidez de vous lancer dans la culture hydroponique à la maison ou dans des installations commerciales, est-il nécessaire d'avoir un grandir la lumière?
Nous avons tous entendu dire que la lumière est essentielle à la croissance des plantes, mais avec la culture hydroponique comme type spécifique de culture, la lumière doit-elle changer ? Et quel rôle les lampes de culture peuvent-elles jouer dans tout cela ? Suivez-nous pendant que nous explorons la route !
Dans la culture hydroponique à domicile ou en serre, la disponibilité naturelle de la lumière solaire peut être considérablement influencée par les saisons et l’emplacement géographique.
Par exemple, à Pékin, en Chine, en hiver, les heures d’ensoleillement sont sensiblement réduites et l’intensité de la lumière solaire est plus faible. Cette réduction de l’exposition au soleil peut limiter la croissance des plantes hydroponiques, car elles reçoivent moins d’énergie pour la photosynthèse. Par conséquent, les plantes peuvent présenter un retard de croissance et des feuilles jaunies, indiquant un manque de soleil.
En revanche, en été, l’ensoleillement peut être intense, surtout vers midi. La lumière directe du soleil peut augmenter la température du réservoir d’eau dans les systèmes hydroponiques, provoquant potentiellement une gêne pour les plantes. Ce stress thermique peut entraîner des brûlures des feuilles et une croissance restreinte, en particulier si les installations hydroponiques sont placées près de fenêtres où l'exposition au soleil est intense.
Dans l’ensemble, la variabilité de la disponibilité naturelle de la lumière solaire présente des défis pour les producteurs hydroponiques, affectant la croissance et la santé des plantes. Pour atténuer ces limitations, les producteurs complètent souvent la lumière naturelle du soleil avec des lampes de culture artificielles afin de fournir des conditions d'éclairage constantes et optimales à leurs plantes hydroponiques tout au long de l'année.
De plus, l’emplacement au sein de la maison est crucial pour la culture hydroponique. Les emplacements plus proches des fenêtres bénéficient généralement d'une meilleure exposition au soleil que les zones situées au milieu de la maison, en particulier celles exposées au sud, qui reçoivent un ensoleillement relativement abondant tout au long de l'année.
Cependant, même dans ces endroits favorables, les éléments intérieurs tels que le verre, les rideaux et les meubles peuvent bloquer et filtrer partiellement la lumière du soleil, réduisant ainsi la lumière réelle atteignant les plantes hydroponiques et la transformant en une lumière diffuse plus douce.
Même si les serres permettent de contrôler la température et l’humidité, elles restent soumises à des influences saisonnières et géographiques. En particulier dans les régions plus éloignées de l’équateur, des problèmes tels que des heures de clarté plus courtes et une intensité solaire plus faible deviennent plus importants en hiver.
Sans éclairage supplémentaire, les plantes hydroponiques peuvent connaître une croissance lente, un feuillage clairsemé et une coloration terne, semblable à la façon dont les enfants carencés en calcium ont des os faibles. Une lumière insuffisante peut nuire à la croissance et au développement normaux des plantes.
Chers jardiniers, lorsque vous prenez soin de plantes hydroponiques, n'oubliez pas d'observer les conditions de lumière naturelle de votre maison, d'ajuster leur positionnement en conséquence et d'utiliser un éclairage artificiel si nécessaire pour compléter la lumière du soleil. C’est essentiel pour maintenir leur vitalité verte et saine !
La raison pour laquelle les lampes de culture sont si puissantes est qu’elles peuvent simuler la lumière du soleil, agissant comme des répliques fidèles de la lumière du soleil. Il est important de noter que la lumière du soleil contient différentes couleurs de lumière et que chaque couleur de lumière a un effet unique sur la croissance des plantes.
Voyons ensuite comment les lampes de culture opèrent leur magie dans les serres hydroponiques.
Le parc industriel agricole Polaris de Pékin est situé dans le district de Miyun, à Pékin (40,4°N, 117°E). Le climat du district de Miyun est caractérisé par un climat continental tempéré chaud influencé par la mousson, avec des conditions semi-humides et semi-arides. L’exposition au soleil est nettement plus élevée en été et en automne qu’en hiver et au printemps.
Par exemple, en 2021, la lumière solaire totale accumulée a atteint 492 177 J/cm2 tout au long de l’année, la lumière solaire en été et en automne étant 1,67 fois plus élevée qu’en hiver et au printemps.
Cependant, étant donné que la serre est utilisée pour planter des tomates d'hiver, avec une plantation en septembre et une récolte en juin, même si l'intensité et la qualité du soleil sont plus élevées pendant la saison estivale, cela ne peut pas se traduire directement par des rendements plus élevés.
Par conséquent, l’objectif principal est d’améliorer l’exposition au soleil dans la serre pendant les saisons d’été et d’automne afin d’augmenter les rendements.
De nombreux facteurs influencent l’intensité lumineuse disponible pour les plantes à l’intérieur de la serre :
Cependant, malgré les efforts visant à maintenir une transmission lumineuse optimale, divers facteurs peuvent encore entraîner une transmission réduite dans la serre. Des facteurs tels que le vieillissement des équipements, du verre et des matériaux de revêtement, ainsi que la présence de structures matérielles comme les fermes et les rideaux d'ombrage, peuvent contribuer à un ombrage partiel dans certaines zones.
Chaque luminaire supplémentaire couvre une superficie de 0,1058 mètres carrés, tandis que la zone d'ombrage d'une seule ferme et d'un rideau rétracté est de 25,76 mètres carrés. En excluant les zones de chevauchement entre les appareils d'éclairage supplémentaires et les fermes, la zone d'ombrage totale peut atteindre 811,44 mètres carrés.
La serre du parc a été construite en 2016. Pour effectuer des tests de transmission, 10 points de test aléatoires ont été sélectionnés à l'intérieur de la serre en décembre 2021 à midi. La transmission moyenne a été mesurée à 86,64 %, ce qui est inférieur à la valeur originale enregistrée lors de la construction initiale de la serre.
En réponse aux rendements inférieurs aux prévisions au cours des saisons de plantation d'hiver et du début du printemps 2020-2021 en raison de la réduction de l'ensoleillement, au cours de la saison de plantation 2021-2022, Polar Agriculture a pris en compte le coût et les exigences de température nocturne des plantes.
De novembre 2021 à mars 2022 (de la semaine 45 de 2021 à la semaine 13 de 2022, soit un total de 22 semaines), un éclairage d'appoint avec des lampes au sodium haute pression a été utilisé de 23h00 à 7h00 le lendemain.
Parallèlement, la fréquence d’irrigation nocturne a été augmentée pour répondre aux besoins de croissance des plantes. La durée de l'éclairage d'appoint en novembre et mars a été ajustée en fonction de la diminution/augmentation des heures de clarté.
L'expérience a été menée dans la serre en verre contiguë de Polar Agriculture Co., Ltd. La serre a une superficie de 3,3 hectares, orientée dans une direction nord-sud avec 28 travées dans la direction est-ouest.
Chaque travée a une largeur de 8 mètres et contient 6 casiers de culture. Les auges de culture mesurent 80 mètres de long avec un espacement des rangs de 1,6 mètre. L'expérience a utilisé une variété de tomate cocktail introduite.
Pendant le processus de croissance de la tomate, la solution nutritive est délivrée par irrigation goutte à goutte à l'aide d'un système de fertirrigation automatique intégré au système d'irrigation. Le moment et la fréquence d’irrigation sont automatiquement ajustés en fonction des heures de lever et de coucher du soleil et de l’exposition quotidienne cumulée à la lumière.
Les données cumulées d'exposition à la lumière externe à l'extérieur de la serre sont surveillées et téléchargées par la station météo Priva, tandis que les données de rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) à l'intérieur de la serre sont capturées et enregistrées par des capteurs de lumière.
Divers paramètres de croissance des plantes, tels que l'allongement hebdomadaire de la tige, le nombre hebdomadaire de grappes de fruits et les fruits par grappe, sont enregistrés chaque semaine par les techniciens. Le rendement est enregistré quotidiennement et des statistiques agrégées sont compilées pendant les week-ends.
Dans l’ensemble, l’exposition cumulée à la lumière extérieure ne variait pas de manière significative entre les deux saisons de croissance, avec une exposition cumulée à la lumière relativement moyenne au cours de la saison hivernale.
L'exposition à la lumière a montré une tendance à la hausse avec les saisons, particulièrement visible de février à mars 2022. La tendance globale du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) intérieur a suivi un schéma similaire à celui de l'exposition cumulée à la lumière extérieure au fil du temps.
Cependant, après l'introduction de l'éclairage supplémentaire, l'intensité du PAR disponible pour les plantes à l'intérieur pendant la saison de croissance 2021-2022 a augmenté jusqu'à 1,24 à 1,75 fois celle de la saison de croissance 2020-2021.
Les plantes ont besoin de lumière pour croître et, généralement, une intensité lumineuse plus forte favorise une meilleure croissance des plantes dans une certaine plage. Grâce à l'éclairage supplémentaire fourni pendant la saison de croissance 2021-2022, les plants de tomates pourraient présenter un développement physiologique amélioré par rapport à la saison précédente.
Sur la base des relevés hebdomadaires des cultures, le taux de croissance des plantes au cours de la saison de croissance 2021-2022 est égal ou supérieur à celui de la saison de croissance 2020-2021, ce qui indique des performances de croissance relativement meilleures.
De plus, par comparaison, il a été observé que les tendances globales des deux saisons de croissance étaient similaires. Au cours de la cinquième semaine de la saison de croissance 2021-2022, l’allongement des tiges a fortement augmenté, mais au cours de la sixième semaine, il y a eu une diminution soudaine.
Cela pourrait être dû au fait que le Nouvel An chinois tombe dans la cinquième semaine de 2022, ce qui entraînerait des retards dans les mesures et l’accumulation de données sur la croissance. L’intervention humaine est donc également un facteur indispensable à la production.
Le nombre de grappes de fruits et de fruits par semaine peut refléter la capacité de croissance reproductive des cultures. Début novembre, le nombre de fruits par plante était le même pour les deux saisons.
Cependant, à mesure que la saison de croissance avançait, l’écart entre le nombre de fruits par plante bénéficiant d’un éclairage supplémentaire et ceux sans éclairage s’est progressivement creusé.
À la fin de la période d'éclairage d'appoint, les plantes de la saison de croissance 2021-2022 avaient produit 27,5 grappes de fruits, tandis que celles de la saison de croissance 2020-2021 sans éclairage d'appoint se terminaient avec 26 grappes de fruits, soit une différence de 1,5. grappes de fruits.
Bien que le nombre de fruits par semaine ait fluctué, dans l’ensemble, la saison de croissance 2021-2022 a eu un rendement hebdomadaire en fruits plus élevé que la saison de croissance 2020-2021, avec une différence significative.
Aux Pays-Bas, parmi les producteurs et les chercheurs, on croit que pour chaque augmentation de 1 % de l’intensité lumineuse, il y a une augmentation correspondante de 1 % du rendement. Cela est attribué au fait que les cultures sont capables d’améliorer la photosynthèse en absorbant plus de lumière, ce qui conduit finalement à une augmentation du rendement.
Au cours des deux saisons de plantation, la densité des plants a été maintenue à 3,75 plants par mètre carré. Cependant, le rendement après éclairage d'appoint était nettement plus élevé que sans éclairage d'appoint, avec une augmentation moyenne du rendement de 31,63 %. La plus grande différence a été observée en janvier.
Au cours de la saison de semis 2021-2022, le rendement mensuel a été 1,44 fois supérieur à celui de la saison de semis 2020-2021. Cette augmentation du rendement pourrait être attribuée à l’augmentation de la température résultant de l’éclairage supplémentaire supplémentaire, qui a accéléré le taux de maturation et de coloration des fruits.
En outre, le rendement des tomates a montré une tendance à la hausse, puis à la diminution, puis à la hausse. Cette tendance était contraire à la variation de l’intensité lumineuse à l’intérieur de la serre, qui a d’abord diminué, puis augmenté, puis diminué à nouveau.
Cette observation suggère qu'il existe un décalage d'environ un mois entre la perception des changements environnementaux par les parties inférieures et supérieures des plants de tomates.
Sur la base des indicateurs de culture obtenus, on peut conclure que l'ajout d'un éclairage supplémentaire est plus bénéfique pour la croissance des cultures. L’éclairage supplémentaire, associé à l’augmentation de la température, accélère la nouaison et la maturation des fruits, améliore la vitesse de maturité et conduit par conséquent à des rendements plus élevés.
De plus, concernant la stratégie d'éclairage supplémentaire, en particulier la stratégie d'éclairage matinal, afin d'éviter les fluctuations de lumière et de s'aligner sur le rythme de croissance naturel des plantes, le nombre de lumières supplémentaires diminue progressivement avec le lever du soleil.
Le matin après le lever du soleil, vers 7h30, la moitié des lumières supplémentaires sont éteintes. Lorsque l'intensité lumineuse externe atteint 300 W/m2, toutes les lumières supplémentaires sont éteintes.
La décision de fournir un éclairage supplémentaire pendant la nuit prend également en compte la consommation d'énergie et les prix de l'électricité en période de pointe/hors pointe.
Dans la banlieue de Pékin, le prix de l'électricité la nuit est de 0,3 yuan/(kW.h), tandis que les prix en période de pointe et hors pointe sont respectivement de 0,89 et 0,59 yuan/(kW.h). Fournir un éclairage supplémentaire pendant la nuit permet d'économiser près de la moitié des coûts.
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