Éclairage artificiel dans l'agriculture
On sait depuis longtemps que les plantes ne peuvent pas pousser sans lumière ; Néanmoins, ce n'est qu'au cours des cent dernières années, grâce aux progrès de la science et de la technologie, que l'effet précis de la lumière sur les plantes a été pleinement découvert.
L'utilisation de l'éclairage artificiel en agriculture vise à fournir une source de lumière analogue à la lumière fournie par le soleil. En raison des progrès technologiques, les lampes à LED sont devenues la meilleure option pour l'éclairage horticole, en particulier celles dont le spectre peut être spécifiquement adapté aux besoins de la plante. Par rapport aux options d'éclairage plus conventionnelles, telles que le sodium haute pression (HPS) et les lampes fluorescentes, les lampes à LED offrent des avantages significatifs en termes d'impact sur l'environnement et d'efficacité de production.
Un rapport sur l'utilisation de l'éclairage artificiel dans l'agriculture a été rédigé par Valoya et co-écrit par des chercheurs de l'Université d'Almeria et de Buresinnova. Le rapport a été publié en janvier 2018. La recherche présente des tests qui utilisent différents spectres et types de lumière afin de déterminer l'impact que chaque forme de lumière peut avoir sur les plantes en fonction des circonstances dans lesquelles elles sont cultivées. Ce qui suit est un extrait de l'étude que vous pouvez lire.
1. La lumière et la communication entre les plantes
Les ondes électromagnétiques sont responsables de la transmission de l'énergie à travers l'atmosphère. Des exemples d'ondes électromagnétiques comprennent les micro-ondes, les ondes de radio ou de télévision, les rayons X, les rayons ultraviolets ou la lumière visible. Les ondes électromagnétiques se distinguent les unes des autres par leurs fréquences et leurs longueurs d'onde variables. Le spectre électromagnétique est composé d'une large gamme de fréquences et de longueurs d'onde, dont certaines sont mieux reconnues que d'autres (par exemple, les micro-ondes, les ondes radio, la lumière visible, etc.).
Le rayonnement électromagnétique possède une double nature ; alors qu'il se déplace dans l'espace sous forme d'ondes, il échange également de l'énergie sous forme de particules (photons). En 1905, Albert Einstein a été le premier à affirmer que la lumière possédait simultanément les caractéristiques des particules et des ondes. Les photons sont les noms des particules contenues dans un faisceau de lumière. Les photons dont les longueurs d'onde correspondent à des distances plus longues (fréquences plus basses) transportent moins d'énergie que les photons dont les longueurs d'onde correspondent à des distances plus courtes.
L'œil humain est capable de détecter la lumière avec des longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nanomètres (nm), ce qui correspond à peu près à la partie du spectre électromagnétique utilisée par les plantes au cours du processus de photosynthèse. Par conséquent, la lumière avec une longueur d'onde comprise entre 400 et 700 nm est appelée rayonnement photosynthétiquement actif (ou simplement PAR). Le spectre des longueurs d'onde visibles à la lumière du soleil est continu et s'étend bien au-delà de la plage visuelle. L'œil humain est responsable de la conversion de diverses longueurs d'onde en couleurs, qui sont ensuite traitées dans le cerveau humain. La couleur bleue est produite par la lumière dont la longueur d'onde est plus proche de 400 nm, tandis que la couleur rouge est produite par la lumière dont la longueur d'onde est plus proche de 600 nm. La gamme de longueurs d'onde jaune-vert est celle à laquelle l'œil humain réagit le plus avec sensibilité.
2. Pigments, photorécepteurs et processus chimique de la photosynthèse chez les plantes
Dans presque la même gamme que l'œil humain, le spectre lumineux est absorbé par les plantes ; Cependant, contrairement aux humains, les plantes sont mieux à même de capter la lumière rouge et bleue.
La chlorophylle est l'un des principaux produits chimiques qui permet aux plantes d'absorber la lumière et d'utiliser l'énergie qu'elle fournit pour transformer l'eau et le dioxyde de carbone en oxygène et autres molécules organiques complexes. Ce processus est connu sous le nom de photosynthèse. La chlorophylle est un pigment végétal présent dans les chloroplastes intracellulaires. Les molécules de chlorophylle sont de couleur verte et sont en fait à l'origine de la coloration verte des tiges et des feuilles. Il existe deux formes principales de chlorophylle que l'on peut trouver dans les plantes supérieures. Il s'agit de la chlorophylle a et de la chlorophylle b, et leurs courbes d'absorption de la lumière diffèrent l'une de l'autre de façon infime. En raison de cette distinction relativement mineure, ils sont capables de capturer différentes longueurs d'onde, capturant ainsi une plus grande partie du spectre de la lumière solaire. En raison de la capacité des chlorophylles à absorber principalement la lumière rouge et bleue tout en réfléchissant les longueurs d'onde vertes, les plantes semblent vertes à nos yeux.
Cependant, la chlorophylle n'est pas le seul pigment présent dans les plantes ; les pigments dits accessoires (tels que les caroténoïdes et les xanthophylles, entre autres) et les substances phénoliques (telles que les flavonoïdes, les anthocyanes, les flavones et les flavonoïdes) absorbent les longueurs d'onde autres que le rouge et le bleu. Le jaune, le rouge et le violet sont les couleurs qui composent les pigments accessoires. En plus d'attirer les oiseaux et les insectes, l'utilisation de ces teintes aide à protéger les tissus des effets néfastes des facteurs de stress externes tels que l'irradiation lumineuse intense.
Les photorécepteurs sont un autre type de particules capables d'absorber la lumière. Les trois principales classes de photorécepteurs sont appelées phytochromes, phototropines et cryptochromes. De plus, le photorécepteur UVR8 est un photorécepteur spécialisé qui ne répond qu'à la lumière ultraviolette. Chaque type de photorécepteur est sensible à une gamme de longueurs d'onde spécifique de la lumière et est responsable d'une réaction physiologique particulière chez les plantes. Ces réponses sont les suivantes :
Les phototropines ont un effet à la fois sur la position physique des chloroplastes et sur l'ouverture des stomates. Ils sont capables d'absorber la lumière bleue.
L'horloge interne des plantes est contrôlée par des cryptochromes, qui surveillent leur environnement pour les signaux liés à la lumière. En plus de cela, ils sont associés à des réponses morphologiques, telles que la suppression de l'allongement de la tige, l'élargissement des cotylédons, le développement d'anthocyanes et la floraison photopériodique. Les longueurs d'onde de la lumière UVA (ultraviolet), bleue et verte sont absorbées par les cryptochromes.
La floraison est déclenchée par les phytochromes, également responsables de la formation des graines. L'allongement de la tige, l'expansion des feuilles et le "syndrome d'évitement de l'ombre" sont tous contrôlés par les phytochromes des plantes. Le rapport entre la lumière rouge et la lumière rouge lointaine présente dans l'environnement a un effet sur l'état photostationnaire de la molécule de phytochrome, qui à son tour médie les réactions régulées par les phytochromes.
La floraison, le développement des graines et d'autres fonctions telles que la germination, le moment de la floraison et la forme de la plante sont toutes des activités qui dépendent de la lumière. La photosynthèse, le processus qui fournit l'énergie nécessaire à la formation de la biomasse, n'est qu'un de ces processus. Ces comportements sont étroitement liés à la qualité de la lumière que la plante reçoit de son environnement, c'est ainsi que la plante interprète les signaux de son environnement. Ces réponses sont médiées par des longueurs d'onde qui sont à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la région PAR, y compris l'irradiation UV et rouge lointain.
Pour plus d'informations, veuillez prêter attention àsite officiel benwei!
