Auteurs : Yamin Li et Houcheng Liu, etc., du Collège d’horticulture de l’Université agricole de Chine du Sud

Source de l'article : Horticulture en serre

Les types d'installations horticoles comprennent principalement les serres en plastique, les serres solaires, les serres à travées multiples et les usines de production végétale. Ces bâtiments, en bloquant partiellement la lumière naturelle, entraînent un éclairage intérieur insuffisant, ce qui réduit les rendements et la qualité des cultures. Par conséquent, l'éclairage artificiel est indispensable pour obtenir des cultures abondantes et de haute qualité, mais il représente également un facteur majeur d'augmentation de la consommation d'énergie et des coûts d'exploitation.

Pendant longtemps, les sources de lumière artificielle utilisées en horticulture sous serre comprenaient principalement les lampes à sodium haute pression, les lampes fluorescentes, les lampes halogènes et les lampes à incandescence. Leurs principaux inconvénients étaient une forte production de chaleur, une consommation d'énergie élevée et un coût d'exploitation important. Le développement de la diode électroluminescente (DEL) de nouvelle génération permet désormais d'utiliser des sources de lumière artificielle à faible consommation d'énergie en horticulture sous serre. Les DEL présentent les avantages suivants : rendement de conversion photoélectrique élevé, alimentation en courant continu, faible encombrement, longue durée de vie, faible consommation d'énergie, longueur d'onde fixe, faible rayonnement thermique et respect de l'environnement. Comparées aux lampes à sodium haute pression et aux lampes fluorescentes couramment utilisées actuellement, les DEL permettent non seulement d'ajuster la quantité et la qualité de la lumière (la proportion des différentes bandes spectrales) en fonction des besoins de croissance des plantes, mais aussi d'éclairer les plantes de près grâce à leur lumière froide. Ainsi, le nombre de niveaux de culture et le taux d'utilisation de l'espace peuvent être améliorés, et les avantages en matière d'économie d'énergie, de respect de l'environnement et d'optimisation de l'espace, impossibles à égaler avec les sources de lumière traditionnelles, peuvent être atteints.

Grâce à ces avantages, la technologie LED est utilisée avec succès dans l'éclairage horticole industriel, la recherche fondamentale en environnement contrôlé, la culture de tissus végétaux, la production de plants en usine et les écosystèmes aérospatiaux. Ces dernières années, les performances de l'éclairage horticole LED se sont améliorées, son prix a baissé et divers produits fonctionnant avec des longueurs d'onde spécifiques sont progressivement développés, ce qui élargira son application dans les domaines de l'agriculture et de la biologie.

Cet article résume l'état de la recherche sur les LED dans le domaine de l'horticulture sous serre, se concentre sur l'application de la lumière d'appoint LED dans les bases de la biologie de la lumière, les lampes de croissance LED sur la formation de la lumière chez les plantes, la qualité nutritionnelle et l'effet de retardement du vieillissement, la construction et l'application de la formule lumineuse, et analyse les problèmes actuels et les perspectives de la technologie de la lumière d'appoint LED.

Effet de l'éclairage d'appoint par LED sur la croissance des cultures horticoles

Les effets régulateurs de la lumière sur la croissance et le développement des plantes comprennent la germination des graines, l'élongation des tiges, le développement des feuilles et des racines, le phototropisme, la synthèse et la décomposition de la chlorophylle, ainsi que l'induction florale. Les paramètres de l'environnement lumineux de l'installation incluent l'intensité lumineuse, le cycle lumineux et la distribution spectrale. Ces paramètres peuvent être ajustés par un éclairage artificiel d'appoint, indépendamment des conditions météorologiques.

Actuellement, les plantes possèdent au moins trois types de photorécepteurs : les phytochromes (absorbant la lumière rouge et l’infrarouge lointain), les cryptochromes (absorbant la lumière bleue et le proche ultraviolet) et les UV-A et UV-B. L’utilisation d’une source lumineuse à longueur d’onde spécifique pour irradier les cultures permet d’améliorer l’efficacité photosynthétique des plantes, d’accélérer la photomorphogenèse et de favoriser leur croissance et leur développement. La lumière rouge-orangée (610-720 nm) et la lumière bleu-violet (400-510 nm) sont utilisées pour la photosynthèse. Grâce à la technologie LED, il est possible d’émettre une lumière monochromatique (par exemple, une lumière rouge avec un pic à 660 nm, une lumière bleue avec un pic à 450 nm, etc.) alignée sur la bande d’absorption maximale de la chlorophylle, avec une largeur spectrale de seulement ± 20 nm.

On considère actuellement que la lumière rouge-orangée accélère significativement le développement des plantes, favorise l'accumulation de matière sèche, la formation de bulbes, de tubercules, de bulbilles et d'autres organes, induit une floraison et une fructification précoces, et joue un rôle prépondérant dans l'intensification de la coloration des plantes. La lumière bleue et violette, quant à elle, contrôle le phototropisme des feuilles, stimule l'ouverture des stomates et la migration des chloroplastes, inhibe l'élongation des tiges, prévient l'allongement excessif des plantes, retarde la floraison et favorise la croissance des organes végétatifs. L'association de LED rouges et bleues compense l'insuffisance de lumière de chaque couleur prise individuellement et crée un pic d'absorption spectrale globalement compatible avec la photosynthèse et la morphologie des cultures. Le taux d'utilisation de l'énergie lumineuse peut atteindre 80 à 90 %, ce qui représente une économie d'énergie considérable.

L'utilisation d'un éclairage d'appoint LED en horticulture sous serre permet d'accroître significativement la production. Des études ont démontré que le nombre de fruits, le rendement total et le poids unitaire des tomates cerises augmentent considérablement sous un éclairage d'appoint de 300 μmol/(m²·s) provenant de rubans et de tubes LED pendant 12 heures (de 8h00 à 20h00). L'éclairage d'appoint des rubans LED a permis d'augmenter la production de 42,67 %, 66,89 % et 16,97 % respectivement, tandis que celui des tubes LED a augmenté de 48,91 %, 94,86 % et 30,86 % respectivement. L'éclairage d'appoint LED, fourni par un système d'éclairage horticole LED pendant toute la période de croissance (ratio lumière rouge/lumière bleue de 3:2 et intensité lumineuse de 300 μmol/(m²·s)), permet d'améliorer significativement la qualité unitaire des fruits et le rendement par unité de surface des tomates cerises et des aubergines. Le rendement du sapotillier a augmenté de 5,3 % et 15,6 %, et celui de l'aubergine de 7,6 % et 7,8 %. Grâce à la qualité, à l'intensité et à la durée de l'éclairage LED tout au long du cycle de croissance, le cycle de croissance des plantes peut être raccourci, le rendement commercial, la qualité nutritionnelle et la valeur morphologique des produits agricoles peuvent être améliorés, et une production horticole sous serre à haute efficacité, économe en énergie et intelligente peut être réalisée.

Application de la lumière d'appoint LED à la culture des semis de légumes

La régulation de la morphologie, de la croissance et du développement des plantes par l'éclairage LED est une technologie essentielle en culture sous serre. Les plantes supérieures perçoivent et reçoivent des signaux lumineux grâce à des systèmes photorécepteurs tels que le phytochromes, les cryptochromes et les photorécepteurs, et induisent des modifications morphologiques par le biais de messagers intracellulaires afin de réguler leurs tissus et organes. La photomorphogenèse désigne le processus par lequel les plantes utilisent la lumière pour contrôler la différenciation cellulaire, les changements structuraux et fonctionnels, ainsi que la formation des tissus et organes. Elle influence notamment la germination de certaines graines, favorise la dominance apicale, inhibe la croissance des bourgeons latéraux, contrôle l'élongation de la tige et détermine le tropisme.

La culture de plants de légumes est une étape importante de l'agriculture sous serre. Des pluies continues entraînent un manque de lumière, ce qui favorise l'allongement des plants et affecte leur croissance, la différenciation des bourgeons floraux et le développement des fruits, impactant ainsi leur rendement et leur qualité. En production, certains régulateurs de croissance, comme la gibbérelline, l'auxine, le paclobutrazol et le chlorméquat, sont utilisés pour stimuler la croissance des plants. Cependant, un usage inapproprié de ces régulateurs peut facilement polluer l'environnement des cultures et des serres, et présenter des risques pour la santé humaine.

L'éclairage d'appoint par LED présente de nombreux avantages uniques et constitue une méthode efficace pour la culture de semis. Lors d'une expérience menée sous faible luminosité (0 à 35 μmol/(m²·s)) avec un éclairage d'appoint par LED [25 ± 5 μmol/(m²·s)], il a été constaté que la lumière verte favorise l'élongation et la croissance des semis de concombre. À l'inverse, les lumières rouge et bleue inhibent leur croissance. Comparé à un éclairage naturel faible, l'indice de vigueur des semis traités avec un éclairage d'appoint par lumière rouge et bleue a augmenté respectivement de 151,26 % et 237,98 %. Comparé à un éclairage monochromatique, cet indice a augmenté de 304,46 % sous un éclairage d'appoint combinant des composantes rouge et bleue.

L'ajout de lumière rouge aux jeunes plants de concombre peut augmenter le nombre de vraies feuilles, la surface foliaire, la hauteur des plants, le diamètre des tiges, la qualité sèche et fraîche, l'indice de vigueur, la vitalité racinaire, l'activité SOD et la teneur en protéines solubles. Un apport supplémentaire d'UV-B peut augmenter la teneur en chlorophylle a, chlorophylle b et caroténoïdes dans les feuilles des jeunes plants de concombre. Comparé à la lumière naturelle, l'apport de lumière LED rouge et bleue peut augmenter significativement la surface foliaire, la qualité de la matière sèche et l'indice de vigueur des jeunes plants de tomate. L'apport de lumière LED rouge et verte augmente significativement la hauteur et l'épaisseur des tiges des jeunes plants de tomate. Le traitement par lumière LED verte peut augmenter significativement la biomasse des jeunes plants de concombre et de tomate, et leur poids frais et sec augmente avec l'intensité de la lumière verte. L'épaisseur des tiges et l'indice de vigueur des jeunes plants de tomate augmentent également avec l'intensité de la lumière verte. La combinaison de lumière LED rouge et bleue peut augmenter l'épaisseur des tiges, la surface foliaire, le poids sec de la plante entière, le rapport racine/partie aérienne et l'indice de vigueur des jeunes plants d'aubergine. Comparée à la lumière blanche, la lumière rouge LED augmente la biomasse des jeunes plants de chou et favorise leur croissance en longueur et le développement de leurs feuilles. La lumière bleue LED, quant à elle, favorise une croissance dense, l'accumulation de matière sèche et un indice de robustesse élevé, tout en induisant un nanisme chez ces jeunes plants. Ces résultats démontrent clairement les avantages de la culture de plants de légumes sous éclairage modulable.

Effet de l'éclairage LED d'appoint sur la qualité nutritionnelle des fruits et légumes

Les protéines, les sucres, les acides organiques et les vitamines contenus dans les fruits et légumes sont des nutriments essentiels à la santé humaine. La qualité de la lumière influence la teneur en vitamine C des plantes en régulant l'activité des enzymes de synthèse et de dégradation de cette vitamine. Elle peut également moduler le métabolisme des protéines et l'accumulation des glucides chez les plantes cultivées. La lumière rouge favorise l'accumulation des glucides, tandis que la lumière bleue est bénéfique à la synthèse des protéines. L'association de la lumière rouge et de la lumière bleue permet d'obtenir une qualité nutritionnelle des plantes nettement supérieure à celle obtenue avec une lumière monochromatique.

L'ajout de lumière LED rouge ou bleue peut réduire la teneur en nitrates de la laitue, tandis que l'ajout de lumière LED bleue ou verte favorise l'accumulation de sucres solubles. L'ajout de lumière LED infrarouge, quant à lui, est propice à l'accumulation de vitamine C. Les résultats ont montré que l'apport de lumière bleue pouvait améliorer la teneur en vitamine C et en protéines solubles des tomates. La lumière rouge, seule ou combinée à la lumière rouge et bleue, pouvait augmenter la teneur en sucres et en acides des tomates, le rapport sucres/acides étant maximal sous l'effet de cette combinaison. Enfin, la combinaison de lumière rouge et bleue pouvait améliorer la teneur en vitamine C des concombres.

Les phénols, les flavonoïdes, les anthocyanes et autres substances présentes dans les fruits et légumes influencent non seulement leur couleur, leur saveur et leur valeur marchande, mais possèdent également une activité antioxydante naturelle et peuvent inhiber ou éliminer efficacement les radicaux libres dans le corps humain.

L'utilisation de lumière bleue LED en complément lumineux permet d'augmenter significativement la teneur en anthocyanes de la peau d'aubergine de 73,6 %, tandis que l'utilisation de lumière rouge LED et d'une combinaison de lumière rouge et bleue augmente la teneur en flavonoïdes et en phénols totaux. La lumière bleue favorise l'accumulation de lycopène, de flavonoïdes et d'anthocyanes dans les fruits de la tomate. La combinaison de lumière rouge et bleue stimule la production d'anthocyanes, mais inhibe la synthèse des flavonoïdes. Comparé à un traitement à la lumière blanche, un traitement à la lumière rouge augmente significativement la teneur en anthocyanes des pousses de laitue, tandis qu'un traitement à la lumière bleue donne la plus faible teneur en anthocyanes. La teneur totale en phénols des laitues à feuilles vertes, violettes et rouges est plus élevée sous lumière blanche, sous lumière combinée rouge-bleue et sous lumière bleue, mais plus faible sous lumière rouge. Un apport de lumière ultraviolette ou orange LED augmente la teneur en composés phénoliques des feuilles de laitue, tandis qu'un apport de lumière verte augmente la teneur en anthocyanes. Par conséquent, l'utilisation de lampes de croissance LED est un moyen efficace de réguler la qualité nutritionnelle des fruits et légumes cultivés en milieu horticole.

Effet de la lumière LED d'appoint sur le vieillissement des plantes

La dégradation de la chlorophylle, la perte rapide de protéines et l'hydrolyse de l'ARN lors de la sénescence des plantes se manifestent principalement par la sénescence foliaire. Les chloroplastes sont très sensibles aux variations de l'environnement lumineux extérieur, notamment à la qualité de la lumière. La lumière rouge, la lumière bleue et la lumière rouge-bleue combinée favorisent la morphogenèse des chloroplastes. La lumière bleue favorise l'accumulation de grains d'amidon dans les chloroplastes, tandis que la lumière rouge et l'infrarouge lointain ont un effet négatif sur leur développement. La combinaison de lumière bleue et de lumière rouge-bleue peut stimuler la synthèse de chlorophylle dans les feuilles de jeunes plants de concombre, et la combinaison de lumière rouge et bleue peut également retarder la diminution de la teneur en chlorophylle foliaire à un stade ultérieur. Cet effet est d'autant plus marqué que la proportion de lumière rouge est faible et celle de lumière bleue élevée. La teneur en chlorophylle des feuilles de jeunes plants de concombre exposés à un éclairage LED combinant lumière rouge et bleue était significativement plus élevée que sous éclairage fluorescent témoin ou sous éclairage monochromatique rouge ou bleu. La lumière bleue LED peut augmenter significativement le rapport chlorophylle a/b des jeunes plants de Wutacai et d'ail vert.

Au cours de la sénescence, on observe des variations de la teneur en cytokinines (CTK), en auxine (AIA) et en acide abscissique (ABA), ainsi que diverses modifications de l'activité enzymatique. La teneur en hormones végétales est fortement influencée par l'environnement lumineux. Différentes qualités de lumière exercent différents effets régulateurs sur ces hormones, et les cytokinines interviennent dans les premières étapes de la voie de transduction du signal lumineux.

La CTK favorise l'expansion des cellules foliaires et stimule la photosynthèse, tout en inhibant l'activité des ribonucléases, désoxyribonucléases et protéases. Elle retarde également la dégradation des acides nucléiques, des protéines et de la chlorophylle, ce qui contribue à retarder significativement la sénescence des feuilles. Il existe une interaction entre la lumière et la régulation du développement médiée par la CTK ; la lumière peut stimuler l'augmentation des niveaux de cytokinines endogènes. Lorsque les tissus végétaux sont en sénescence, leur teneur en cytokinines endogènes diminue.

L'AIA se concentre principalement dans les parties en pleine croissance et est présente en très faible quantité dans les tissus ou organes vieillissants. La lumière violette peut augmenter l'activité de l'indole acétique oxydase, et de faibles concentrations d'AIA peuvent inhiber l'élongation et la croissance des plantes.

L'ABA se forme principalement dans les tissus foliaires sénescents, les fruits mûrs, les graines, les tiges, les racines et d'autres parties de la plante. La teneur en ABA du concombre et du chou exposés à une combinaison de lumière rouge et bleue est inférieure à celle observée sous lumière blanche seule.

La peroxydase (POD), la superoxyde dismutase (SOD), l'ascorbate peroxydase (APX) et la catalase (CAT) sont des enzymes protectrices importantes chez les plantes, sensibles à la lumière. L'activité de ces enzymes diminue rapidement avec l'âge.

La qualité de la lumière influence significativement l'activité des enzymes antioxydantes chez les plantes. Après 9 jours d'exposition à la lumière rouge, l'activité de l'APX chez les plantules de colza augmente significativement, tandis que celle de la POD diminue. Chez la tomate, après 15 jours d'exposition à la lumière rouge et bleue, l'activité de la POD est supérieure de 20,9 % et 11,7 % respectivement à celle observée sous lumière blanche. Après 20 jours d'exposition à la lumière verte, l'activité de la POD chez la tomate est minimale, ne représentant que 55,4 % de celle mesurée sous lumière blanche. Un apport de 4 heures de lumière bleue augmente significativement la teneur en protéines solubles et l'activité des enzymes POD, SOD, APX et CAT dans les feuilles de concombre au stade de plantule. Par ailleurs, l'activité de la SOD et de l'APX diminue progressivement avec la durée d'exposition à la lumière. Sous lumière bleue et rouge, l'activité de la SOD et de l'APX diminue lentement, mais reste toujours supérieure à celle observée sous lumière blanche. L'irradiation par la lumière rouge diminue significativement l'activité de la peroxydase et de l'IAA peroxydase dans les feuilles de tomate, ainsi que l'activité de l'IAA peroxydase dans les feuilles d'aubergine, tout en augmentant significativement l'activité de la peroxydase dans ces dernières. Par conséquent, l'adoption d'une stratégie raisonnable d'éclairage d'appoint à LED peut retarder efficacement la sénescence des cultures horticoles sous serre et améliorer le rendement et la qualité.

Construction et application de la formule de lumière LED

La croissance et le développement des plantes sont fortement influencés par la qualité de la lumière et ses différentes proportions. La formule lumineuse comprend principalement plusieurs éléments tels que le rapport qualité-prix, l'intensité et la durée d'éclairage. Comme les besoins en lumière varient selon les plantes et qu'elles se trouvent à différents stades de croissance et de développement, il est essentiel de trouver la combinaison optimale de qualité, d'intensité et de durée d'éclairage pour les cultures.

 ◆rapport du spectre lumineux

Comparée à la lumière blanche et à la lumière rouge et bleue seule, la combinaison de lumière LED rouge et bleue présente un avantage global sur la croissance et le développement des jeunes plants de concombre et de chou.

Lorsque le rapport entre la lumière rouge et la lumière bleue est de 8:2, l'épaisseur de la tige, la hauteur, le poids sec, le poids frais, l'indice de vigueur des semis, etc., augmentent significativement, ce qui est également bénéfique à la formation de la matrice chloroplastique et de la lamelle basale ainsi qu'à la production de matières assimilatrices.

L'utilisation combinée de lumière rouge, verte et bleue pour la germination des graines de haricot rouge favorise l'accumulation de matière sèche, la lumière verte stimulant particulièrement cette accumulation. La croissance est optimale pour un ratio de lumière rouge, verte et bleue de 6:2:1. L'élongation de l'hypocotyle des jeunes plants de haricot rouge est maximale pour un ratio de lumière rouge et bleue de 8:1, tandis qu'elle est fortement inhibée pour un ratio de 6:3. Dans ce cas, la teneur en protéines solubles est maximale.

Lorsque le rapport lumière rouge/lumière bleue est de 8:1 pour les jeunes plants de luffa, leur indice de vigueur et leur teneur en sucres solubles sont optimaux. Avec un rapport lumière rouge/lumière bleue de 6:3, la teneur en chlorophylle a, le rapport chlorophylle a/b et la teneur en protéines solubles des jeunes plants de luffa sont les plus élevés.

L'utilisation d'un rapport de 3:1 entre la lumière rouge et la lumière bleue pour la culture du céleri favorise efficacement l'augmentation de la hauteur du plant, de la longueur des pétioles, du nombre de feuilles, de la qualité de la matière sèche, de la teneur en vitamine C, en protéines solubles et en sucres solubles. En culture de tomates, l'augmentation de la proportion de lumière bleue des LED favorise la formation de lycopène, d'acides aminés libres et de flavonoïdes, tandis que l'augmentation de la proportion de lumière rouge favorise la formation d'acides gras titrables. Un rapport de 8:1 entre la lumière rouge et la lumière bleue pour la culture de la laitue favorise l'accumulation de caroténoïdes, réduit efficacement la teneur en nitrates et augmente la teneur en vitamine C.

 ◆Intensité lumineuse

Les plantes cultivées sous une faible luminosité sont plus sensibles à la photoinhibition que celles cultivées sous une forte luminosité. Le taux de photosynthèse net des jeunes plants de tomate augmente avec l'intensité lumineuse [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)], présentant d'abord une augmentation, puis une diminution, pour atteindre un maximum à 300 μmol/(m²·s). La hauteur des plants, la surface foliaire, la teneur en eau et la teneur en vitamine C de la laitue augmentent significativement sous un traitement lumineux de 150 μmol/(m²·s). Sous un traitement lumineux de 200 μmol/(m²·s), le poids frais, le poids total et la teneur en acides aminés libres augmentent significativement, tandis que sous un traitement lumineux de 300 μmol/(m²·s), la surface foliaire, la teneur en eau, la teneur en chlorophylle a, la teneur en chlorophylle a+b et la teneur en caroténoïdes de la laitue diminuent. Comparativement à l'obscurité, l'augmentation de l'intensité lumineuse des LED de croissance [3, 9, 15 μmol/(m²·s)] a entraîné une augmentation significative de la teneur en chlorophylle a, chlorophylle b et chlorophylle a+b des germes de haricot noir. La teneur en vitamine C est maximale à 3 μmol/(m²·s), tandis que les teneurs en protéines solubles, en sucres solubles et en saccharose sont maximales à 9 μmol/(m²·s). À température constante, l'augmentation de l'intensité lumineuse [(2~2,5)lx×10³ lx, (4~4,5)lx×10³ lx, (6~6,5)lx×10³ lx] a réduit la durée de germination des plantules de poivron, augmenté leur teneur en sucres solubles, mais diminué progressivement les teneurs en chlorophylle a et en caroténoïdes.

 ◆Temps de lumière

Un allongement approprié de la durée d'éclairage permet d'atténuer, dans une certaine mesure, le stress lié à une faible intensité lumineuse, de favoriser l'accumulation des produits de la photosynthèse chez les cultures horticoles et d'améliorer ainsi le rendement et la qualité. La teneur en vitamine C des germes a augmenté progressivement avec l'allongement de la durée d'éclairage (0, 4, 8, 12, 16, 20 h/jour), tandis que la teneur en acides aminés libres et les activités de la SOD et de la CAT ont diminué. Avec un allongement de la durée d'éclairage (12, 15, 18 h), le poids frais des plants de chou chinois a augmenté significativement. La teneur en vitamine C des feuilles et des tiges était maximale à 15 h et 12 h, respectivement. La teneur en protéines solubles des feuilles a diminué progressivement, mais celle des tiges était la plus élevée après 15 h. La teneur en sucres solubles des feuilles a augmenté progressivement, et celle des tiges était la plus élevée à 12 h. Lorsque le rapport entre la lumière rouge et la lumière bleue est de 1:2, comparé à une durée d'éclairage de 12 h, un traitement lumineux de 20 h réduit la teneur relative en phénols totaux et en flavonoïdes dans la laitue à feuilles vertes, mais lorsque le rapport entre la lumière rouge et la lumière bleue est de 2:1, le traitement lumineux de 20 h augmente significativement la teneur relative en phénols totaux et en flavonoïdes dans la laitue à feuilles vertes.

Il ressort de ce qui précède que différentes formules lumineuses ont des effets distincts sur la photosynthèse, la photomorphogenèse et le métabolisme du carbone et de l'azote chez différentes cultures. L'obtention de la formule lumineuse optimale, la configuration de la source lumineuse et la formulation de stratégies de contrôle intelligentes nécessitent de prendre en compte l'espèce végétale. Des ajustements appropriés doivent ensuite être effectués en fonction des besoins spécifiques des cultures horticoles, des objectifs de production, des facteurs de production, etc., afin d'atteindre l'objectif d'un contrôle intelligent de l'environnement lumineux et d'obtenir des cultures horticoles de haute qualité et à haut rendement, tout en économisant l'énergie.

Problèmes et perspectives existants

L'avantage majeur des lampes de croissance LED réside dans leur capacité à ajuster intelligemment le spectre lumineux en fonction des besoins photosynthétiques, de la morphologie, de la qualité et du rendement de différentes plantes. Les exigences en matière de qualité, d'intensité et de photopériode lumineuses varient selon les types de cultures et leurs stades de croissance. Ceci implique la poursuite des recherches sur les formules lumineuses afin de constituer une base de données exhaustive. Associées au développement de lampes professionnelles, ces formules permettront d'optimiser l'utilisation des éclairages d'appoint LED en agriculture, contribuant ainsi à une meilleure économie d'énergie, à une productivité accrue et à une rentabilité optimale. Si l'utilisation des lampes de croissance LED en horticulture sous serre connaît un essor important, le coût des équipements reste relativement élevé, représentant un investissement initial conséquent. Les besoins en lumière d'appoint des différentes cultures dans des conditions environnementales variées demeurent mal définis, et un spectre lumineux inadapté, ainsi qu'une intensité et une durée d'éclairage inappropriées, peuvent engendrer divers problèmes dans le secteur de l'éclairage horticole.

Cependant, grâce aux progrès technologiques et à la baisse des coûts de production des lampes de croissance LED, l'éclairage d'appoint LED se généralisera en horticulture sous serre. Parallèlement, le développement et les avancées des systèmes d'éclairage d'appoint LED, associés aux énergies nouvelles, permettront un essor rapide de l'agriculture sous serre, de l'agriculture familiale, de l'agriculture urbaine et de l'agriculture spatiale, afin de répondre aux besoins horticoles en environnements spécifiques.