Source de l'article : Journal of Agricultural Mechanization Research ;

Auteurs : Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

La pastèque, culture économique typique, bénéficie d'une forte demande et d'exigences de qualité élevées. Cependant, sa culture à partir de plants de melon et d'aubergine est complexe. La principale raison est que la pastèque est une plante héliophile. Un manque de lumière après le repiquage entraîne une croissance excessive et un enracinement trop haut, ce qui nuit gravement à la qualité des plants et à leur développement ultérieur. La période entre le semis et la plantation se situe entre décembre et février de l'année suivante, soit la saison des températures les plus basses, de la luminosité la plus faible et du risque de maladies le plus élevé. En particulier dans le sud de la Chine, il est fréquent de ne pas voir de soleil pendant dix jours à quinze jours au début du printemps. Un temps couvert et neigeux persistant peut même provoquer la mort d'un grand nombre de plants, engendrant d'importantes pertes économiques pour les agriculteurs.

Comment utiliser une source de lumière artificielle, par exemple la lumière des lampes de croissance LED, pour appliquer un « engrais lumineux » aux cultures, notamment aux jeunes plants de pastèque, dans des conditions de faible ensoleillement, afin d'atteindre l'objectif d'augmenter le rendement, l'efficacité, la qualité, la résistance aux maladies et l'absence de pollution tout en favorisant la croissance et le développement des cultures, constitue depuis de nombreuses années la principale orientation de recherche des scientifiques en production agricole.

Ces dernières années, des recherches ont également démontré que le rapport entre la lumière rouge et la lumière bleue influençait significativement la croissance des jeunes plants. Par exemple, Tang Dawei et ses collaborateurs ont constaté que le rapport optimal pour la croissance des jeunes plants de concombre était de 7:3 ; Gao Yi et ses collaborateurs ont quant à eux indiqué qu’un mélange de lumière rouge et bleue (R/b = 8:1) constituait la configuration d’éclairage d’appoint la plus adaptée à la croissance des jeunes plants de luffa.

Auparavant, certains avaient tenté d'utiliser des sources de lumière artificielle, comme des lampes fluorescentes et des lampes à sodium, pour mener des expériences de semis, mais sans succès. Depuis les années 1990, des recherches sont menées sur la culture de semis sous éclairage d'appoint avec des lampes horticoles LED.

Les lampes horticoles LED présentent de nombreux avantages : économies d’énergie, respect de l’environnement, sécurité et fiabilité, longue durée de vie, format compact, poids léger, faible dégagement de chaleur et excellente dispersion ou combinaison de la lumière. Elles peuvent être combinées selon les besoins pour obtenir une lumière monochromatique pure ou un spectre composite, avec un rendement d’utilisation de l’énergie lumineuse pouvant atteindre 80 à 90 %. Elles sont considérées comme la meilleure source de lumière pour la culture.

Actuellement, de nombreuses études ont été menées en Chine sur la culture du riz, du concombre et des épinards sous éclairage LED pur, et des progrès ont été réalisés. Cependant, pour les jeunes plants de pastèque, difficiles à cultiver, la technologie actuelle se limite encore à l'utilisation de la lumière naturelle, les LED n'étant employées qu'en complément.

Compte tenu des problèmes susmentionnés, cet article tentera d'utiliser la lumière LED comme source de lumière pure pour étudier la faisabilité de la sélection de jeunes plants de pastèque et le meilleur rapport de flux lumineux afin d'améliorer la qualité des jeunes plants de pastèque sans dépendre de la lumière du soleil, dans le but de fournir une base théorique et un support de données pour le contrôle de la lumière des jeunes plants de pastèque dans les installations.

A.Processus de test et résultats

1. Matériaux expérimentaux et traitement lumineux

La variété de pastèque ZAOJIA 8424 a été utilisée pour cette expérience, et le substrat de semis était le Jinhai Jinjin 3. Le site expérimental se situait dans une pépinière équipée de lampes horticoles LED à Quzhou, et les équipements d'éclairage horticole LED ont servi de source lumineuse. L'expérience s'est déroulée sur 5 cycles. Chaque cycle a duré 25 jours, du trempage des graines à la germination et à la croissance des plantules. La photopériode était de 8 heures. La température ambiante était de 25 à 28 °C le jour (7h00-17h00) et de 15 à 18 °C le soir (17h00-7h00). L'humidité relative était de 60 à 80 %.

Des LED rouges et bleues sont utilisées dans les luminaires de culture, avec une longueur d'onde rouge de 660 nm et une longueur d'onde bleue de 450 nm. Dans l'expérience, des lumières rouge et bleue avec des rapports de flux lumineux de 5:1, 6:1 et 7:13 ont été utilisées à des fins de comparaison.

2. Indice et méthode de mesure

À la fin de chaque cycle, trois plantules étaient sélectionnées aléatoirement pour un test de qualité. Les indices mesurés comprenaient le poids sec et frais, la hauteur de la plante, le diamètre de la tige, le nombre de feuilles, la surface foliaire spécifique et la longueur des racines. La hauteur, le diamètre de la tige et la longueur des racines étaient mesurés à l'aide d'un pied à coulisse ; le nombre de feuilles et de racines était compté manuellement ; le poids sec, le poids frais et la surface foliaire spécifique étaient calculés à la règle.

3. Analyse statistique des données

4. Résultats

Les résultats des tests sont présentés dans le tableau 1 et les figures 1 à 5.

D'après le tableau 1 et la figure 1-5, on peut voir qu'avec l'augmentation du rapport lumière/passage, le poids frais sec diminue, la hauteur de la plante augmente (il y a un phénomène de longueur inutile), la tige de la plante devient plus mince et plus petite, la surface foliaire spécifique est réduite et la longueur des racines est de plus en plus courte.

B.Analyse et évaluation des résultats

1. Lorsque le rapport lumière/lumière transmise est de 5:1, la croissance des semis de pastèque est optimale.

2. La faible croissance des semis irradiés par la lampe de croissance LED à rapport de lumière bleue élevé indique que la lumière bleue a un effet inhibiteur évident sur la croissance des plantes, en particulier sur la tige, et n'a pas d'influence notable sur la croissance des feuilles ; la lumière rouge favorise la croissance des plantes, et la plante pousse plus vite lorsque le rapport de lumière rouge est élevé, mais sa longueur est manifeste, comme le montre la figure 2.

3. Les besoins d'une plante varient en proportions de lumière rouge et bleue selon sa phase de croissance. Par exemple, les jeunes plants de pastèque ont besoin de plus de lumière bleue au début, ce qui freine leur croissance ; mais plus tard, ils ont besoin de plus de lumière rouge. Si la proportion de lumière bleue reste élevée, les jeunes plants resteront petits et chétifs.

4. L'intensité lumineuse des jeunes plants de pastèque ne doit pas être trop forte au début, car cela nuirait à leur croissance ultérieure. Il est préférable d'utiliser une lumière faible au départ, puis d'augmenter progressivement l'intensité.

5. Un éclairage LED adapté à la croissance des semis doit être assuré. Il a été constaté qu'une intensité lumineuse trop faible nuit à la croissance des jeunes plants et compromet leur développement. L'éclairage optimal pour la croissance des semis ne doit pas être inférieur à 120 W/ml. Cependant, un éclairage trop intense n'aura pas d'effet significatif sur leur croissance et augmentera la consommation d'énergie, ce qui est préjudiciable à une utilisation future en production.

C. Résultats

Les résultats ont montré qu'il était possible d'utiliser une source de lumière LED pure pour cultiver des plants de pastèque en chambre noire, et qu'un flux lumineux de 5:1 était plus favorable à leur croissance qu'un flux de 6 ou 7 fois. L'application de la technologie LED à la culture industrielle des plants de pastèque repose sur trois points clés.

1. Le rapport entre la lumière rouge et la lumière bleue est crucial. La croissance initiale des jeunes plants de pastèque ne doit pas être optimisée par un éclairage LED horticole à forte teneur en lumière bleue, au risque de nuire à leur développement ultérieur.

2. L'intensité lumineuse a un effet important sur la différenciation des cellules et des organes des jeunes plants de pastèque. Une forte intensité lumineuse favorise une croissance vigoureuse des plants ; une faible intensité lumineuse les rend stériles.

3. Au stade de plantule, comparés aux plantules avec une intensité lumineuse inférieure à 120 μmol / m2 · s, les plantules avec une intensité lumineuse supérieure à 150 μmol / m2 · s ont poussé lentement lorsqu'elles ont été déplacées vers les terres agricoles.

La croissance des jeunes plants de pastèque était optimale lorsque le rapport lumière rouge/lumière bleue était de 5:1. Compte tenu des différents effets de la lumière bleue et de la lumière rouge sur les plantes, la meilleure méthode d'éclairage consiste à augmenter la proportion de lumière bleue au début de la croissance des jeunes plants, puis à ajouter davantage de lumière rouge en fin de croissance ; il est conseillé d'utiliser une lumière faible au début, puis une lumière forte en fin de croissance.