Une découverte sur l’éclairage continu met en lumière une nouvelle façon écoénergétique de produire des cultures à l’intérieur

Les plantes ont un cycle de sommeil semblable à celui des êtres humains : elles sont naturellement éveillées le jour et endormies la nuit, tout comme nous. Les producteurs reproduisent ce cycle par le biais des applications d'éclairage qu'ils utilisent dans toutes leurs activités d'exploitation des serres — mais cela peut s'avérer coûteux sur le plan énergétique. En tant que tel, ce rythme circadien conventionnel est remis en question chez les plantes cultivées à l'intérieur, grâce aux efforts de M. Jason Lanoue et de l'équipe de physiologie en serre, y compris M. Xiuming Hao et Mme Celeste Little, du Centre de recherche et de développement (CRD) de Harrow d'Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC).

Ils ont découvert que l'utilisation de la lumière continue sur les tomates, les concombres et les poivrons cultivés en serre peut être plus durable et plus rentable que l'utilisation d'une stratégie d'éclairage plus traditionnelle, à savoir une journée de 16 heures suivie d'une nuit de 8 heures. Il s'agit d'un nouveau procédé qui, selon M. Lanoue, « était auparavant considéré comme impossible ».

Mais comment cela fonctionne-t-il?

L'éclairage est dispensé — à une intensité plus faible — en continu pendant 24 heures, par opposition à une intensité plus élevée pendant une photopériode plus courte de 16 à 18 heures. Cette méthode permet de répondre aux besoins globaux de la plante en matière d'éclairage, soit à ses besoins en matière d'intégrale de lumière quotidienne (DLI).

« L'éclairage continu consiste à fournir constamment de la lumière à la plante, en combinant la lumière du soleil avec celle produite par des appareils d'éclairage d'appoint. De cette manière, la plante est toujours éclairée et toujours en train de photosynthétiser, ce qui peut se traduire par plus de croissance. M. Hao et moi avons eu pour la première fois cette idée en raison de la demande croissante en électricité de l'industrie des serres, à mesure qu'elle évolue vers une production de légumes tout au long de l'année. Cela réduit la pression sur le réseau électrique. De plus, les tarifs d'électricité sont généralement moins élevés la nuit, donc en utilisant la lumière la nuit, le producteur y gagne aussi financièrement. »

M. Jason Lanoue, chercheur postdoctoral à Agriculture et Agroalimentaire Canada

Cependant, comme les plantes n'aiment généralement pas pousser sous une lumière continue, l'équipe a élaboré une stratégie d'éclairage unique, appelée « éclairage 24 heures dynamique », qui repose sur un changement du spectre lumineux et/ou de l'intensité lumineuse entre le jour et la nuit. Cela a permis aux plantes de continuer à pousser, sans être soumises à un stress, aussi bien que dans des conditions de photopériode traditionnelle.

Le recours à cette stratégie permettrait au producteur d'obtenir le même rendement que celui des plantes cultivées sous un éclairage conventionnel, mais elle présente l'avantage supplémentaire de réduire les coûts en capital et les coûts de l'électricité — ce qui pourrait réduire la pression sur le réseau électrique.

« En réduisant l'intensité lumineuse pendant la journée, les producteurs auront besoin de moins d'appareils d'éclairage », explique M. Lanoue, « ce qui diminue les coûts en capital et permet de consommer moins d'électricité pendant les heures de pointe, grâce à notre stratégie d'éclairage 24 heures dynamique. »

Au CRD de Harrow, M. Lanoue fait partie d'une équipe plus vaste qui effectue des travaux de recherche sur la production et la physiologie en serre. Les travaux des chercheurs portent sur tous les aspects de la biologie des plantes cultivées en serre, depuis les différentes stratégies de production aux analyses génétiques et biochimiques approfondies. Les travaux de recherche de M. Lanoue portent principalement sur l'incidence de différentes stratégies d'éclairage sur le rendement photosynthétique et le rendement des plantes. 

La découverte de M. Lanoue sur l'éclairage continu lui a valu une place parmi les 4 meilleurs chefs de file de moins de 40 ans de la revue Fruit & Vegetable (en anglais seulement) — une réalisation qu'il partage avec toute l'équipe des serres du CRD de Harrow.

« Découvrir que nous pouvons réellement faire pousser des plantes sous une lumière continue pendant toute leur période de production tout en obtenant le même rendement et en réduisant le coût de l'électricité jusqu'à 30 % est un grand pas vers la production durable de légumes en serre. »

Les prochaines étapes de la recherche consisteront notamment à optimiser les stratégies d'éclairage afin de minimiser les coûts pour les producteurs et de maximiser le rendement. Les chercheurs mettront également à l'essai la lumière continue sur une plus grande variété de cultures en serre.

Principales découvertes (avantages)

• Les plantes cultivées à l'intérieur suivent un rythme circadien traditionnel semblable à celui des êtres humains qui en prennent soin, mais une nouvelle découverte faite par une équipe du Centre de recherche et de développement de Harrow d'Agriculture et Agroalimentaire Canada a révélé qu'il est possible de cultiver certaines plantes en appliquant un éclairage de plus faible intensité sur une période continue.
• Les applications d'éclairage actuelles utilisées dans toutes les activités d'exploitation des serres peuvent s'avérer coûteuses pour les producteurs — et mettre le réseau électrique à rude épreuve. Le recours à une stratégie d'éclairage continu permettrait au producteur de bénéficier du même rendement en tomates, en concombres et en poivrons, mais de voir les coûts en électricité et en capital réduits.
• L'équipe de recherche étudie actuellement cette découverte plus en profondeur afin d'optimiser les stratégies d'éclairage en vue d'une possible application industrielle à l'avenir, et de mettre à l'essai l'éclairage continu sur une plus grande variété de cultures en serre.

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Renseignements connexes

• Centre de recherche et de développement de Harrow
• Alternating Red and Blue Light-Emitting Diodes Allows for Injury-Free Tomato Production With Continuous Lighting. 2019. Lanoue, J., Zheng, J., Little, C., Thibodeau, A., Grodzinski, B., Hao, X. Frontiers in Plant Science. Doi: 10.3389/fpls.2019.01114. (en anglais seulement)
• Continuous Light Does Not Compromise Growth and Yield in Mini-Cucumber Greenhouse Production with Supplemental LED Light. 2021. Lanoue, J., Zheng, J., Little, C., Grodzinski, B., Hao, X. Plants. Doi: 10.3390/plants10020378. (en anglais seulement)
• Light Spectra and Root Stocks Affect Response of Greenhouse Tomatoes to Long Photoperiod of Supplemental Lighting. 2021. Lanoue, J., Thibodeau, A., Little, C., Zheng, J., Grodzinski, B., Hao, X. Plants. Doi: 10.3390/plants10081674. (en anglais seulement)
• The Power of Far-Red Light at Night: Photomorphogenic, Physiological, and Yield Response in Pepper During Dynamic 24 Hour Lighting. 2022. Lanoue, J., Little, C., Hao, X. Frontiers in Plant Science. Doi: 10.3389/fpls.2022.857616. (en anglais seulement)