Tout pour l'Horticulture Contrôlée

Récapitulons vite fait :

Le jour, les plantes assimilent l’eau pour effectuer la photosynthèse au niveau des feuilles, là où sont principalement situés les stomates permettant les échanges gazeux. Les végétaux photosynthétiques absorbent le CO₂  ou dioxyde de Carbonne présent dans l’atmosphère pour effectuer une synthétisation d’énergie lumineuse grâce à la chlorophylle présente dans les chloroplastes situés dans les cellules végétales. Ce processus s’appelle « la photosynthèse » le bénéfice étant la synthétisation de glucide, le résidu étant de l’eau et de l’oxygène évacués sous forme gazeuse ou sous forme de vapeur. En même temps, les végétaux réalisent une autre réaction chimique appelée « la respiration » qui est principalement réalisée la nuit quand la plante ne reçoit plus d’énergie lumineuse.  Les végétaux récupèrent les sucres ou glucides de réserve et la synthétise en matière vivante complexe, le résidu étant le CO₂ rejeté lui aussi sous forme gazeux. Voilà pour la petite histoire..

La plante à besoin de CO₂ pour fabriquer ses propres cellules (dit autotrophe), Une fourniture adéquate en CO₂ est donc nécessaire pour que la plante photosynthétise.  Donc s'il y a une forte concentration en CO_2, la plante peu accélérer son processus de photosynthèse. Dans un espace clos avec des plantes sous lumière artificielle, le taux de CO₂ est vite descendu au-dessous du seuil de 100ppm, ce qui entraîne un arrêt du développement ou du moins un ralentissement qui se traduit par une perte de productivité. Autrement dit « se traduit par un facteur limitant la photosynthèse » selon une échelle de mesure des appareils allant de 0 à 5000ppm).

Une plante utilisera rapidement le CO₂ de son entourage immédiat. Vu qu’une plante ne peut bouger pour aller chercher de l’air riche en gaz carbonique, si rien n’est fait pour faire circuler l’air, la plante va souffrir d’un manque de CO₂ et va arrêter de produire les sucres dont elle a besoin pour son énergie et sa croissance. Si l’air est remué, par des ventilateurs ou d’autres systèmes de ventilation, la plante a plus de CO₂ disponible, et elle se développera plus vigoureusement. Si en addition du mouvement d’air, on ajoute un enrichissement en CO₂  dans la chambre de culture, la plante répondra par une accélération de la croissance, une augmentation du développement floral, et par conséquent une fructification gargantuesque.

Le CO₂ est calculé et mesuré en « partie par million » ou ppm. L’air de la campagne contient environ 300 ppm (soit 0.3 litre de CO₂ pour 1000 litres d'air = 1m3 d’air environnant). L’air de la ville contient environ 400-500 ppm (0.4-0,5 litre/ 1000 litres d'air). La plupart des chercheurs mettent le niveau pour un taux de croissance maximum à 1500 ppm (1.5 litres /1000 litres d'air), ou environs 4x fois le niveau de l’air extérieur.

Au temps du Jurassic, il y a 170 millions d’année, les végétaux étaient 2 à 3 fois plus grands dus en partie à cause du taux de Dioxide de carbonne plus élevé qu’à l’heure actuelle, estimé à 1950ppm.

Rajouter du CO₂  dans une chambre de culture est en quelque sorte la cerise sur le gâteau. Si nous insérons artificiellement du CO₂, il faut pour bien faire augmenter l'hydrométrie car si l’atmosphère es trop sèche les stomates des feuilles se referment limitant ainsi l’échange gazeux se traduisant pas un facteur limitant la photosynthèse. Si l’Hr est trop haute, 95-98%, la plante a tous les stomates ouverts mais le taux d’humidité est tel que la plante ne peut plus transpirer, un peu comme nous dans un hammâm et par conséquent la plante ne peut plus produire d’échanges gazeux, elle n’assimile plus le CO₂ et donc cela se traduit à nouveau par un facteur limitant la photosynthèse.

Pour bien faire, il faut aussi augmenter la température à environ 29°C pour augmenter la transpiration des végétaux, leur permettant d’assimiler plus de CO2. La quantité d’eau d'arrosage aussi est plus importante car le métabolisme de la plante est accéléré. Il faut par conséquent augmenter les fréquences d’arrosage ainsi que l’apport de nutriment car la plante a une demande plus importante en minéraux. Si elle ne reçoit pas un apport journalier en nutriment, elle arrivera vite à saturation du pot ou du substrat dans lequel elle se situe et cela se traduira à nouveau par un facteur l’imitant la photosynthèse ensuite par des carences majeures.

Il existe des systèmes de diffusion de CO₂ intéressants (pour les plus passionnés d'entre nous) mais relativement onéreux pour le particulier. Ils sont constitués d'une bonbonne  20Kg

Bonbonne  Co2 miniature   Bonbonne brasseur

contenant du CO₂ liquide (que l'on trouve chez les brasseurs), d'un détendeur pour fournir un débit correct, un injecteur de CO₂  pour quantifier le débit (électrovanne) dont l'extrémité est située au niveau des plantes, derrière un ventilateur ou plus professionnellement dans un tuyaux micro perforé avec une sonde de laquelle un petit ordinateur calcule de débit de CO₂ à apporter en fonction du CO₂ présent dans la piece. Investissement conséquent mais justifiable (voir tableau comparatif si dessous). Evidement le CO₂ n'est pas incorporé pendant la phase nocturne car les besoins de la plante sont différents la nuit. Elle requiert alors de l’oxygène et plus de dioxide de carbone.

Sinon il y a notre méthode de grand-mère pas cher, environ 30 euro, et très efficace qui est automatisable sans odeur et sans risque. Pour connaître notre méthode… passez nous voir au magasin et nous vous ferons un plaisir de vous dévoilez notre secret… J

Voici un tableau montrant la production d'aubergines en serre.

La production de fruits d'aubergine est représentée en gr par m² suivant un enrichissement de l'air en CO₂ et en apport d'éclairage d’appoint ou éclairage artificiel (lampes « Old shool » mixtes mixopal de 500 W).

 

Nous voyons que sans enrichissement nous obtenons 824 g et que si nous apportons ou de l'éclairage artificiel ou du CO_2, la récolte peut monter à 320% de la production habituelle en serre. Et si nous couplons les 2, nous obtenons une récolte supplémentaire de 467%. 

Il faut garder à l'esprit qu'il s'agit de serre, et pas de phytotron.

Pour info : Quelle est la différence entre fruits et légumes ?

En termes botaniques on désigne généralement comme "fruit" l'organe végétal constitué de la graine et des différentes couches protectrices. On désigne comme "légume" toutes les autres parties comestibles de la plante (racines, feuilles, tiges) une tomate en thermes botaniques est donc un fruit et non un légume.

En termes culinaires et dans le langage courant le "légume" désigne n'importe quelle partie du végétal qui est employée dans un plat généralement salé. Il existe aussi des légumes fruits comme la tomate.

Maintenant que vous connaissez les bases nous allons voir plus scientifiquement se qu’il se passe dans la plante en phase de jour et de nuit.

Voici l’analyse simplifiée de l’activité photosynthétique des végétaux à chlorophylle On sait que des réactions intermédiaires faisant intervenir des atomes de phosphore conduisent en définitive à la synthèse de la plupart des substances organiques indispensable à la vie des organismes supérieurs. Par ailleurs, seule une partie de la réaction nécessite un apport de radiations (voir schéma si dessous)

Melvin Calvin née le 8 avril 1911 au Minnesota – 8 janvier 1997

Voici d’après Melvin Calvin (prix Nobel de chimie en 1961) un schéma simplifié des réactions qui se déroulent à l’intérieur des cellules végétales renfermant les chloroplastes

PHASE LUMINEUSE

      2 H2O         + EL ou  Energie lumineuse  =           2 (H)             +          2 (OH)                                    (eau absorbé)                                                  (hydrogène réducteur)   (groupement oxydant)

                        2 (OH)                                     =            ½ O2            +            H20

             (Groupement oxydant)                            (Oxygène rejeté)        (Eau résiduelle)

                         (A multiplier par 12 pour intervention dans la réaction suivante)

              6 CO2                      +    24 (H)                 =           C6   H12   06     +         6 H20

(Gaz carbonique absorbé)  (hydrogène réducteur)       (glucose synthétisée)  (eau résiduelle)

On utilise souvent la formule simplifiée suivante qui permet de mettre en évidence les principaux élément utilisés, mais ne prend pas compte de l’origine hydrique de l’oxygène rejeté :

6 CO2       +       6 H2 O      +  EL ou Énergie lumineuses  =         C6 H12 06       +          6 02

(264gr)               (108gr)                (675 Kcal)                             (180gr)                  (193gr)

La respiration chez tous les êtres vivants (hommes, animaux, végétaux) est un processus de mobilisation de l’énergie, par lente oxydation des matières organiques synthétisées par les plantes vertes. Ces dernières n’échappent pas à cette règle, et ce processus se déroule, schématiquement, en sens inverse de la réaction indiquée ci-dessus (libération de 675 K.cal pour 180 gr de glucose oxydé).