Quelle couleur de lumière convient le mieux à la culture des plantes ?

Les plantes nécessitent des longueurs d'onde spécifiques de lumière pour photosynthèse. Les plantes absorbent des longueurs d'onde de lumière dans la même plage que le spectre visible entre 400 nm (bleu) et 700 nm (vert). La proportion de chaque couleur peut déterminer la forme de la plante. Les LED blanches fournissent un équilibre de bleu, vert et rouge pour une croissance saine.

La science derrière la lumière et la croissance des plantes

Avant d'entrer dans les détails des différents spectres lumineux, il est essentiel de comprendre la science derrière la lumière et la croissance des plantes. Les plantes dépendent du processus de photosynthèse pour convertir l'énergie lumineuse en énergie chimique (sous forme de glucose) et en oxygène qui alimente la croissance des plantes.

La photosynthèse se produit principalement dans des structures cellulaires spécialisées appelées chloroplastes, où des pigments, tels que la chlorophylle, capturent l'énergie lumineuse. Cependant, toutes les longueurs d'onde de la lumière ne sont pas égales en ce qui concerne la photosynthèse. Certains spectres sont plus efficaces pour stimuler ce processus essentiel, et les comprendre est vital pour une croissance optimale des plantes.

Quelles couleurs de lumière provoquent la croissance des plantes

Le Rayonnement Photosynthétiquement Actif (PAR) est un concept crucial pour les cultivateurs en intérieur à comprendre car il se réfère à la portion du spectre électromagnétique entre 400 nanomètres (nm) et 700 nm, soit la lumière bleue, verte et rouge, qui est essentielle à la photosynthèse chez les plantes.

Cependant, toutes les longueurs d'onde de la lumière n'ont pas le même effet sur la photosynthèse. La courbe de McCree, également connue sous le nom de spectre d'action de McCree, est une représentation graphique de l'efficacité relative des différentes longueurs d'onde de la lumière dans la stimulation de la photosynthèse chez les plantes. Elle a été développée par le botaniste américain Warren L. McCree dans les années 1970. Bien qu'un peu dépassée et pas précise pour tous les types de plantes, la courbe de McCree propose que différentes longueurs d'onde de la lumière ont des niveaux d'efficacité variables dans la photosynthèse.

Vous pouvez voir sur la courbe de McCree qu'en général les photons rouges (600 nm à 700 nm) sont les plus efficaces photosynthétiquement, les verts (500 nm à 600 nm) un peu moins efficaces et les bleus (400 à 700 nm) les moins efficaces.

Les photons UVA et infrarouges lointains contribuent également à la croissance des plantes mais avec une efficacité décroissante pour les longueurs d'onde à mesure que l'on s'éloigne de la plage PAR.

L'effet de la lumière bleue sur la croissance des plantes

La lumière bleue, qui se situe dans une plage d'environ 400 à 500 nanomètres, joue un rôle crucial dans la croissance des plantes. La lumière bleue est la moins efficace photosynthétiquement dans le spectre PAR mais est essentielle pour réguler la forme des plantes.

Une augmentation du bleu maintient les plantes courtes et denses

La lumière bleue peut inhiber l'élongation de la tige, favorisant une croissance compacte et robuste des plantes. Cela est particulièrement important pour éviter une croissance étiolée ou filiforme chez les plantes d'intérieur. Moins de 5 % de lumière bleue dans le spectre entraînera des plantes très "étirées" ou grandes, ce qui n'est pas souhaitable dans un environnement de culture intérieur. Augmenter le pourcentage de bleu dans le spectre à environ 15 % réduira la hauteur des plantes, mais des quantités plus importantes de bleu ne réduiront pas davantage la hauteur.

Le rôle de la lumière verte dans la croissance des plantes

La lumière verte se situe dans une plage d'environ 500 à 600 nanomètres. Bien que la lumière verte soit souvent considérée comme moins essentielle pour la photosynthèse, ce n'est pas le cas. Le vert est plus efficace photosynthétiquement que la lumière bleue et il y a des avantages supplémentaires concernant la photosynthèse de la plante entière.

Pénétration de la lumière verte et photosynthèse

La lumière verte pénètre plus profondément dans les feuilles et la canopée des plantes, atteignant plus profondément chaque feuille et les feuilles inférieures qui pourraient ne pas recevoir autant de lumière bleue ou rouge. Ces feuilles inférieures peuvent toujours contribuer à la photosynthèse, améliorant la productivité globale de la plante.

La lumière verte se mélange avec le bleu et le rouge pour produire du blanc

Comme vous vous en souvenez peut-être de l'école, le mélange de lumière bleue, verte et rouge donne une lumière blanche. Une lumière blanche claire est bénéfique pour le jardinier d'intérieur afin d'observer la santé des plantes. Il est beaucoup plus facile de voir les parasites, les maladies, les carences en nutriments, etc. sous une lumière blanche de haute qualité provenant de LED grow lights que sous la lumière orange des HPS ou la lumière violette des lampes de culture LED rouges et bleues utilisées auparavant.

La lumière rouge est efficace photosynthétiquement

La lumière rouge, avec des longueurs d'onde allant d'environ 600 à 700 nanomètres, est un composant essentiel pour la croissance des plantes. Les photons rouges sont les plus efficaces photosynthétiquement de tous, c'est pourquoi les cultivateurs en intérieur veulent maximiser la quantité de rouge dans le spectre de la lampe de croissance.

Le rouge représente environ 30 à 40 % de toute sortie spectrale LED blanche. Pour augmenter la proportion de photons rouges dans une lampe de croissance, des LED rouge profond avec une longueur d'onde de pointe de 660nm peuvent être ajoutées.

Non seulement les diodes LED rouges 660nm sont efficaces photosynthétiquement, mais elles sont aussi efficaces électriquement. Elles émettent plus de photons par watt que tout autre type de LED disponible dans le commerce. Par conséquent, ajouter des rouges 660nm améliore à la fois l'efficacité électrique et photosynthétique d'un luminaire LED de croissance.

Lumière ultraviolette, UVA et UVB

Souvent appelée lumière UV en abrégé, la lumière ultraviolette fait partie du rayonnement électromagnétique présent dans la lumière naturelle du soleil. Chaque fois que vous êtes au soleil, vous êtes exposé à la lumière UV. Elle est divisée en trois catégories de longueurs d'onde - UVA, UVB et UVC. Elle aide les plantes à pousser de plusieurs façons et peut aussi améliorer la puissance et la qualité globale de votre fleur. Mais, seuls certains types de lumière UV sont vraiment bénéfiques pour les plantes.

Les différents types de lumière UV

Les UVB et UVA sont des éléments essentiels à la vie sur terre, mais les UVC ne le sont pas. Ils sont filtrés par la couche d'ozone et n'atteignent jamais vraiment nos plantes naturellement en extérieur. Les UVC sont extrêmement dangereux pour la vie et endommagent les cellules, provoquant la mort des organismes vivants en cas d'exposition élevée et peuvent causer le cancer. Puisque nous parlons de lumière UV pour les plantes en particulier, nous allons seulement couvrir les deux types que vous devez connaître : UVA et UVB. Maintenant, décomposons les longueurs d'onde auxquelles chaque type de lumière se produit.

Les ultraviolets A (UVA) maintiennent les plantes courtes et améliorent leur santé

L'ultraviolet A, ou lumière UVA, est un rayonnement électromagnétique avec des longueurs d'onde comprises entre 320 nm et 400 nm. L'UVA est photosynthétique à des longueurs d'onde plus élevées mais avec une efficacité relativement faible comparée à la plage PAR. L'UVA influence la forme des plantes de la même manière que le bleu, c'est-à-dire qu'il maintient les plantes courtes et denses

Il n'a aucun effet nocif sur l'ADN et l'UVA peut augmenter l'épaisseur et la santé de la paroi cellulaire, rendant la plante plus résistante aux UV intenses, aux parasites, à la moisissure et au mildiou.

L'ultraviolet B (UVB) améliore la qualité de la récolte

Le type suivant de lumière ultraviolette est l'UVB, ou ultraviolet B. Ce type de lumière a des longueurs d'onde comprises entre 280 nm et 320 nm. Il contient environ un cinquième de 1 % de la lumière naturelle globale du soleil. Contrairement à l'UVA, il peut endommager l'ADN et est connu pour avoir des effets cancérigènes sur les humains et les animaux sous forme de coups de soleil.

Cependant, si utilisé sur les plantes l'UVB augmente la production de métabolites secondaires sous forme de flavonoïdes et terpènes pour améliorer le goût et l'odeur de votre récolte.

Il n'est pas rentable commercialement de fournir des photons UVB avec des LED, les luminaires fluorescents UV sont la méthode la plus efficace pour délivrer UVA et UVB dans votre salle de culture.

Le rouge lointain fait étirer les plantes

Le rayonnement électromagnétique rouge lointain est en dehors de la plage PAR et ne provoque pas la photosynthèse, ou du moins à une efficacité bien moindre que le rouge. Il existe des LED rouge lointain efficaces à 730 nm, c'est pourquoi il est souvent ajouté aux lumières de culture, mais cela peut avoir un effet indésirable.

Le rouge lointain en proportions élevées (supérieures à 5 %) dans le spectre de la lumière de culture peut provoquer l'étirement des plantes en augmentant les distances inter-nodales ou la distance entre les branches. Cependant, il peut aussi provoquer l'expansion des feuilles, c'est-à-dire des feuilles plus grandes, ce qui peut être bénéfique en début de végétation pour étendre le couvert végétal plus rapidement afin de capter plus de lumière.

Cependant, selon nous, il n'y a pas d'argument solide pour ajouter des LED rouge lointain au spectre de la lumière de culture car la plupart des LED blanches émettent de 3 % à 5 % dans leur sortie. Cela suffit à améliorer l'expansion des feuilles sans les effets négatifs de l'étirement des plantes.

Tests expérimentaux des effets de la lumière bleue, rouge et blanche (spectre complet)

Nous avons installé trois chambres de culture avec des plantes en floraison et des plantes comestibles productives. Nous avons réalisé une comparaison de croissance sous lumière bleue, rouge et spectre complet sur trois semaines pour voir quel type de croissance en résulterait. L'intensité lumineuse dans chaque chambre de culture était la même. Nous avons testé chaque chambre avec un mètre PAR (Rayonnement Photosynthétiquement Actif) et ajusté la sortie de la lumière de culture ainsi que la hauteur de suspension pour garantir que chaque chambre avait le même niveau moyen de PAR. Les résultats étaient très intéressants...

L'effet de la lumière bleue sur la croissance des plantes

Plantes à fleurs et laitue cultivées sous lumière bleue. Croissance serrée et dense mais faible productivité et rendement

Les plantes à fleurs sous lumière bleue ont continué à fleurir mais avec moins de vigueur que sous lumière rouge ou blanche. Les plantes à fleurs n'ont pas autant poussé et avaient moins de pétales et de feuilles, plus petits. Le taux de croissance de la laitue était très faible mais la croissance était compacte et la couleur d'un vert plus profond. Globalement, le rendement était inférieur à 50 % des autres cultures.

L'effet de la lumière rouge sur la croissance des plantes

Plantes à fleurs et laitue cultivées sous lumière rouge. Forte production de fleurs et rendement mais plantes étirées

La lumière rouge était très bonne pour les plantes à fleurs qui avaient le plus de fleurs et la plus grande taille de feuilles et de pétales. Cependant, une autre caractéristique des plantes cultivées sous lumière rouge est l'étirement. Les plantes à fleurs et la laitue se sont toutes deux étirées par rapport aux autres cultures. Cela signifie que les feuilles étaient plus longues et que les distances entre les nœuds ou les branches étaient plus grandes.

Une plante avec de longues branches et des fleurs espacées ne produira pas autant de rendement dans un petit espace qu'une plante à croissance courte et dense. Malgré l'étirement, la laitue avait des taux de croissance élevés et le rendement était le meilleur des trois tests. Cependant, l'épaisseur, la couleur et la compacité des feuilles n'étaient pas aussi bonnes que sous la lumière à spectre complet.

L'effet de la lumière à spectre complet (blanche) sur la croissance des plantes

Plantes à fleurs et laitue cultivées sous lumière à spectre complet (blanche). Croissance très saine. Bonne production de fleurs, croissance dense, haute productivité et rendement.

La lumière à spectre complet était également excellente pour les plantes à fleurs et produisait des fleurs et des feuilles de qualité similaire à celle de la lumière rouge. Les feuilles étaient plus petites et la croissance beaucoup plus dense, c'est-à-dire des distances plus courtes entre les pousses sur les branches. Cela signifie que la croissance sera plus compacte et productive dans un espace confiné comme une tente de culture. Le spectre MIGRO contient 15 % de lumière bleue et donc suffisamment de lumière bleue pour empêcher l'étirement sans en avoir trop pour réduire la productivité. Le rendement de la laitue était dans les 5 % du rendement sous la lumière rouge, donc la productivité de la lumière à spectre complet était presque équivalente à celle de la lumière ROUGE. Comme la lumière à spectre complet contient 45 % de lumière verte, cela montre clairement que la lumière verte contribue à la croissance des plantes. Sinon, le rendement serait au moins 45 % inférieur à celui de la culture ROUGE. La couleur, l'épaisseur et l'aspect général des feuilles de laitue étaient bien meilleurs avec la lumière à spectre complet comparé aux autres cultures.