Introduction
La lumière est un terme qui désigne généralement la partie du rayonnement solaire visible par l’œil humain. Cette partie ne représente qu’une infime partie du pouvoir de rayonnement global du soleil. Dans le spectre électromagnétique, certains rayons n’atteignent même pas la surface de la terre. Le spectre électromagnétique comprend le rayonnement ultraviolet, le rayonnement infrarouge, les rayons X, les micro-ondes et les ondes radio.
Notre lumière est le plus petit segment du rayonnement électromagnétique et comprend les sept couleurs de l’arc-en-ciel dans le domaine visible, qui s’étend pour nous de 380 à 780 nanomètres (nm). Lorsque toutes les couleurs sont réunies, la lumière apparaît blanche à notre œil humain. La lumière peut également être divisée en couleurs lorsqu’elle est dirigée à travers une goutte d’eau ou un prisme de verre : l’exemple le plus connu est l’arc-en-ciel, dans lequel la lumière est réfléchie par les gouttes d’eau dans l’air.
Il existe plusieurs façons de mesurer la lumière. Les mesures bien connues telles que le lux et le lumen sont destinées à la vision des couleurs et à la sensibilité à la lumière de l’œil humain. Les plantes sont connues pour avoir une perception de la lumière différente de celle des humains. Le rayonnement photosynthétiquement actif, abrégé en “PAR”, est aujourd’hui l’indicateur le plus important de l’industrie.
Rayonnement photosynthétiquement actif (PAR)
Le PAR est utilisé par les scientifiques spécialistes des plantes et décrit la partie de la lumière qui est utile à la croissance des plantes. PAR se réfère essentiellement à la gamme de lumière comprise entre 400 et 700 nanomètres (nm). PAR n’est PAS une unité de mesure, car il indique simplement que la lumière comprise entre 400 et 700 nm est nécessaire pour soutenir la photosynthèse d’une plante. Selon les scientifiques, le concept de rayonnement actif photosynthétique présente une lacune fondamentale : les longueurs d’onde inférieures à 400 nm (en particulier les UV-A et UV-B) et supérieures à 700 nm (rouge lointain) sont exclues de la mesure du rayonnement actif photosynthétique. Le rayonnement photosynthétiquement actif suppose que tous les photons en dehors de la région ne sont pas utilisés pour la photosynthèse et la santé des plantes. Cependant, les plantes utilisent la lumière en dehors du PAR, comme l’infrarouge, qui augmente le soutien hormonal ainsi que l’efficacité de la photosynthèse (effet Emerson). La lumière UV joue un rôle important dans la pigmentation des plantes et la formation de substances pour les mécanismes de défense. Les unités les plus courantes pour mesurer le PAR sont le PPF (Photosynthetic Photon Flux) et le PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density).
Flux de photons photosynthétiques (PPF)
Le PPF est une mesure de la lumière PAR totale émise par une lampe de culture et s’exprime en µmol/s (micromoles par seconde). Une micromole correspond à 602 214 150 000 000 000 photons. Le PPF est une mesure très importante qui nous indique combien de photons (particules de lumière) sont émis par la source lumineuse chaque seconde. Cependant, le PPF n’indique pas combien de photons lumineux tombent sur les plantes, puisqu’il se contente d’accumuler la production totale.
Densité de flux de photons photosynthétiques (PPFD)
Le PPFD mesure les photons de lumière émis sur un mètre carré par seconde et s’exprime en µmol/m2/s(micromoles par mètre carré par seconde). Il s’agit généralement du chiffre qui vous est indiqué sur un appareil de mesure PAR portatif. Le PPFD est le chiffre le plus important pour les cultivateurs, car il indique le niveau moyen de lumière sur votre espace de culture. Le PPFD exprime le nombre de photons lumineux qui tombent sur les plantes, mais une seule mesure du PPFD ne vous donnera pas le chiffre pour l’ensemble de votre zone de culture. Les relevés PPFD peuvent varier en fonction de la taille de la lampe de culture. Les mesures individuelles de PPFD juste en dessous de la lampe de culture ne sont pas très significatives. Chaque lampe de culture peut avoir des valeurs PPFD incroyables juste en dessous des lampes. Il est donc essentiel de mesurer les valeurs PPFD sur la zone de culture à différents endroits, afin de calculer une moyenne, qui vous donnera une image fiable de l’efficacité de la lumière de culture pour apporter les photons directement sur toutes vos plantes. Les mesures PPFD dépendent également de la hauteur de la source lumineuse. Pour simplifier, plus la distance de la lampe de culture est grande, plus la couverture est importante, mais plus l’intensité est faible. Il est donc important de savoir à quelle distance de la source lumineuse les mesures ont été prises. Ce n’est qu’en mesurant les valeurs PPFD sur l’ensemble de la zone d’éclairage et à différentes distances au-dessus de la canopée qu’il est possible d’effectuer une comparaison utile entre les lampes de culture.
Efficacité quantique relative (McCree/Inada)
Efficacité quantique relative
Le fait d’avoir le nombre de PPFD ne signifie pas que la plante poussera de manière optimale. Les mesures PPF/PPFD ne sont en fait pas précises, car elles ne donnent pas d’informations sur les intensités relatives de longueurs d’onde spécifiques. Deux scientifiques renommés (McCree/Inada) ont élaboré le spectre de croissance optimal, qui montre l’effet de la qualité de la lumière sur la photosynthèse. La courbe d’efficacité quantique relative est également appelée courbe du flux de photons de rendement (YPF) ou parfois courbe de McCree. Elle est largement utilisée pour évaluer l’effet de la qualité et de la quantité de lumière sur la photosynthèse. La courbe montre que les photons orange et rouges entre 600-630 nm entraînent 25 % de photosynthèse en plus que les photons bleus entre 400-540 nm. Par conséquent, une mesure PAR de 100 % de lumière bleue donnerait toujours des valeurs PPF/PPFD significatives. Ce n’est pas parce qu’une lampe de culture a des valeurs PPF/PPFD élevées que les plantes poussent bien. Le spectre doit donc être pris en compte.
Éclairement en lux et en lumen
Les lux et les lumens sont des mesures adaptées à la perception de la lumière blanche par l’œil humain et n’ont donc pas d’effet notable sur la photosynthèse. Les valeurs en lux et en lumen sont les meilleurs résultats pour évaluer la qualité de l’éclairage d’un espace de bureau. Le lux exprime la quantité de flux lumineux rencontrée sur une certaine surface. Un lux existe lorsqu’un flux lumineux d’un lumen éclaire uniformément un mètre carré de surface.
L’œil humain est très sensible à la lumière dans la région jaune du spectre. Dans une telle mesure de lux/lumen, 100 photons de lumière jaune obtiennent une note plus élevée que 100 photons de lumière bleue ou rouge. Par conséquent, ces mesures ne sont pas adaptées à nos objectifs.
