CH657012A5 - Procede et dispositif pour ameliorer la croissance des plantes. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour améliorer la croissance des plantes dans les serres et cellules climatiques en les soumettant à un éclairement par intermittence.

Au sens du présent texte, on entendra par «serres et cellules climatiques» toutes enceintes dans lesquelles on recrée artificiellement, partiellement ou en totalité, les conditions propres à la culture de plantes, notamment les conditions de température, hygrométrie et éclairement.

L'utilisation de serres et cellules climatiques permet de faire pousser des plantes en dehors de leur saison habituelle de culture, par exemple en hiver, alors que la saison habituelle de culture s'étale, en général, sur la période printemps/été.

Pour y parvenir, il faut bien entendu recréer à l'intérieur des serres ou cellules climatiques les conditions optimales propres à assurer un développement satisfaisant à la plante, notamment les conditions de température, hygrométrie et éclairement appropriées. Les conditions à utiliser seront bien entendu très différentes, selon qu'on désire cultiver des cultures de climat tempéré, telles que le blé, ou de cultures de climat tropical ou subtropical, telles que le coton s ou le soja.

Si l'établissement de conditions appropriées, en ce qui concerne la température et l'hygrométrie, ne présente pas de difficultés insurmontables, il n'en est pas de même de l'établissement en serre et cellule climatique des conditions d'éclairement appropriées, tout io particulièrement lorsqu'on désire recréer les conditions d'éclairement nécessaires pour la culture de plantes tropicales ou subtropicales. En effet, le système d'éclairement doit alors satisfaire à plusieurs conditions très contraignantes:

— il doit assurer aux plantes un éclairement pouvant atteindre, 15 si besoin est (c'est-à-dire selon la culture}, des valeurs très élevées,

atteignant et même dépassant 100000 Lux au niveau de la plante,

— l'éclairement doit être réparti très uniformément sur la zone de culture,

— le système d'éclairement doit être placé à une hauteur suffï-20 sante, au-dessus de la zone de culture, afin qu'il ne gêne ni la croissance des plantes, ni les manipulations nécessaires à leur culture,

— enfin, dans le cas de serres, le système d'éclairement doit occulter le moins possible l'entrée dans la serre de la lumière solaire d'origine externe.

25 Pour cela, on utilise habituellement un ensemble de tubes fluorescents fixés à la partie supérieure de la serre ou de la cellule climatique, ces tubes étant parallèles entre eux, contigus les uns aux autres et situés dans un même plan horizontal, à très faible distance les uns des autres, de manière à constituer ensemble une source lumineuse 30 de forme rectangulaire, dont la projection verticale sur la partie inférieure de la serre ou de la cellule climatique représente la surface à éclairer. A titre indicatif, pour éclairer une surface au sol de 6 m x 6 m, on utilise ainsi 180 tubes fluorescents de 215 watts chacun, situés à 0,90 m au-dessus de la zone dans laquelle seront placées les 35 plantes. Le principal inconvénient de ce système est que malgré l'utilisation d'un grand nombre de tubes, il est difficile d'obtenir un éclairement (flux lumineux) atteignant 40000 Lux au niveau des plantes, ce qui est tout à fait insuffisant lorsqu'on désire cultiver des plantes tropicales ou subtropicales. Un autre inconvénient de ce 40 système est de nécessiter un grand nombre de tubes fluorescents, donc d'entraîner d'une part un investissement important et d'autre part une consommation d'énergie également très importante. Cette consommation d'énergie importante a pour conséquence un dégagement lui-même important de chaleur à l'intérieur de la serre ou 45 cellule climatique et il faut donc prévoir une installation de régulation de la température plus importante pour maintenir cette dernière à la valeur voulue. Enfin, avec un tel système, dans le cas de serre, la lumière solaire est pratiquement totalement occultée et de ce fait la lumière d'origine externe est totalement inutilisée.

so Le remplacement des tubes par des lampes plus puissantes, telles que par exemple des lampes à décharge, dont la puissance unitaire peut être de 1000 et même de 2000 watts ne donne pas non plus toute satisfaction, car se posent alors des problèmes de manque d'uniformité de l'éclairage et même dans ce cas-là, il n'est guère pos-55 sible d'obtenir plus de 50 000 Lux au niveau de la plante. Les inconvénients mentionnés plus haut et relatifs à la consommation d'énergie et à la dissipation de cette énergie sous forme de chaleur à l'intérieur de la serre ou de l'enceinte existent bien sûr également lorsqu'on utilise des lampes à la place de tubes fluorescents. Du fait de 60 ces insuffisances de l'éclairage en serres ou cellules climatiques, on observe que les plantes cultivées dans de telles conditions ont en général un aspect différent de celles cultivées en plein champ, dans les conditions optimales relatives à ces plantes: celles cultivées en serre ou cellule climatique sont très souvent étiolées, plus fragiles et 65 moins vertes que celles cultivées en plein champ. Ces différences sont tout particulièrement gênantes lorsqu'on désire expérimenter en serre ou cellule climatique des produits pesticides destinés à l'agriculture et qui seront donc, en règle générale, utilisés pour des traite

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ments effectués en plein champ; il est tout spécialement nécessaire pour de telles expérimentations que les essais en serre soient aussi semblables que possible à des essais en plein champ.

Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des techniques connues.

Un autre but de l'invention est de favoriser au maximum les phénomènes de photosynthèse dans les végétaux.

Un autre but de l'invention est de développer au maximum l'aptitude des végétaux à assimiler le gaz carbonique de l'air et à produire de l'oxygène.

Un autre but de l'invention est de produire en serre des plants dont la croissance se rapproche autant que possible de la croissance en plein champ, tant en ce qui concerne la taille que la grosseur, la vigueur, la ramification (branching), le bourgeonnement, la floraison.

Un autre but de l'invention est de produire des plantes à teneur élevée en chlorophylle.

Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de culture des plantes en serre utilisant un appareillage aussi simple que possible et dépensant un minimum d'énergie.

Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de culture des plantes dans lequel l'énergie lumineuse incidente sur les feuilles soit répartie de façon homogène, quelle que soit l'inclinaison des feuilles et quelle que soit la situation des feuilles sur la plante (à l'extérieur ou à l'intérieur du feuillage).

Un autre but de l'invention est d'éviter autant que possible les rayonnements non visibles, spécialement les radiations ultraviolettes. En effet, outre les dangers que de telles radiations font naître à rencontre des personnes s'occupant des plantes, ces radiations sont souvent la cause de dégradation des produits agrochimiques appliqués aux plantes, ce qui annihile l'effet bénéfique de ces produits et perturbe les expérimentations s'il s'agit d'expérimentations.

D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre.

Il a maintenant été trouvé que ces buts pouvaient être atteints grâce au procédé de l'invention.

Ce procédé est donc un procédé pour améliorer la croissance des plantes dans les serres ou cellules climatiques et il est caractérisé en ce que:

— les plantes sont disposées selon une surface sensiblement plane et horizontale,

— les plantes sont éclairées à l'aide d'une source lumineuse mobile située au-dessus des plantes et restant dans un plan sensiblement horizontal et parallèle à la surface où sont disposées les plantes,

— la source lumineuse comprend principalement des radiations de longueur d'onde comprises entre 380 nanomètres et 800 nanomè-tres, de préférence entre 450 et 750 nanomètres,

— la source lumineuse se déplace au-dessus des plantes selon un mouvement régulier de manière à créer au niveau des plantes un éclairement intermittent.

Diverses modalités de réalisation du procédé de l'invention peuvent être réalisées.

Au dessin annexé,

la fig. 1 est une vue en plan schématique d'une première forme d'exécution du dispositif de l'invention, et la fig. 2 est une vue également schématique et en plan de la seconde forme d'exécution.

Selon une modalité avantageuse, les plantes sont disposées selon une surface de forme sensiblement rectangulaire et la source lumineuse est également en forme de rectangle, dont l'une des dimensions est sensiblement égale à l'un des côtés de la zone de forme sensiblement rectangulaire à éclairer.

De manière également avantageuse, la source lumineuse se déplace selon une direction parallèle à l'un des côtés de la zone rectangulaire à éclairer (la source lumineuse ayant une dimension commune avec l'autre côté de la zone à éclairer).

En pratique, au cours de son déplacement, la source lumineuse étendue éclaire progressivement tous les points de la surface horizontale sensiblement rectangulaire selon laquelle sont disposées les plantes.

5 La source lumineuse se déplace de préférence selon un mouvement régulier à vitesse constante, soit dans une direction, soit dans une autre. Il peut s'agir d'un mouvement de va-et-vient.

Dans le cas où la surface à éclairer, qui est de forme rectangulaire, serait en fait constituée d'une succession de rectangles pouvant io former un circuit fermé, la source lumineuse pourrait alors se déplacer le long de chacun de ces rectangles et parcourir aussi elle-même un circuit fermé. Dans une telle situation, pour un rectangle à éclairer donné, la source lumineuse se déplace au-dessus de lui toujours dans la même direction.

15 Comme indiqué plus haut, la source lumineuse étendue comprend généralement plusieurs lampes. Ces lampes sont avantageusement disposées à l'intérieur d'un carter réfléchissant de section sensiblement rectangulaire.

La figure 1 illustre, schématiquement, un mode de réalisation de 20 l'invention selon lequel une source lumineuse étendue, constituée par un carter réfléchissant (1) dans lequel sont disposées 4 lampes à décharge de 1000 watts chacune (2), représentées en pointillé à l'intérieur du carter, se déplace dans la direction représentée par les flèches, au-dessus de la banquette (3), de forme sensiblement rectan-25 gulaire, sur laquelle seront disposées les plantes à cultiver (non représentées sur la figure 1). La source lumineuse étendue est déplacée selon un mouvement uniforme de va-et-vient, d'abord depuis une position extrême A jusqu'à la position extrême opposée B, puis de B vers A, etc.

3o Pour des raisons de simplification, nous n'avons pas représenté sur la figure 1 les moyens de liaison électrique permettant de conduire le courant électrique aux lampes, ni les moyens mécaniques permettant de déplacer la source lumineuse. En pratique, on peut avantageusement prévoir pour cela deux rails de guidage situés au-35 dessus des côtés longitudinaux de la banquette (3) et installer des galets de roulement aux deux extrémités longitudinales du carter (2), de manière que ce carter puisse se déplacer sur ces rails de guidage selon la direction indiquée.

La figure 2 représente un autre mode de réalisation, selon lequel 40 le carter réflecteur (1), situé au-dessus de la banquette (3), est mobile selon les directions représentées par les flèches, comporte 10 lampes à décharge de 1000 watts chacune représentées en pointillé. La source lumineuse, constituée par les lampes et le carter, se déplace d'un mouvement uniforme de A vers B puis de B vers A selon un 45 mouvement de va-et-vient. Il est bien entendu possible d'utiliser un nombre de lampes plus élevé ou plus restreint que celui représenté sur les figures 1 et 2 et l'invention ne doit donc pas être limitée aux seuls dispositifs représentés par ces figures.

Comme on le comprend bien d'après les exemples de réalisation 50 illustrés par ces figures, le procédé selon l'invention permet de balayer de façon régulière la totalité de la surface horizontale rectangulaire mentionnée plus haut en lui apportant de façon très uniforme la quantité d'éclairage voulue.

La distance séparant le plan dans lequel se déplace la source lu-55 mineuse et celui de la surface horizontale rectangulaire sur laquelle sont placées les cultures peut être déterminée en fonction de la puissance de la source lumineuse et du flux lumineux désiré au niveau de la plante. Ainsi, à titre indicatif, pour une distance entre plans de 1,6 m, la source lumineuse représentée sur la figure 1 apporte, à 60 chaque passage, 50 000 Lux à la plante située à sa verticale, alors que celle représentée par la figure 2, plus spécialement destinée à une cellule climatique, apporte au passage près de 100 000 Lux.

Dans le cas d'une serre, on observera qu'un tel système ne produit qu'une très faible occultation de la lumière externe qui peut 65 donc être avantageusement utilisée en complément.

La vitesse de déplacement de la source lumineuse peut être choisie dans de larges limites; toutefois, il a été observé que, quelles que soient les plantes cultivées, les meilleurs résultats ont été obtenus

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pour des vitesses allant de 2 m mn à 8 m/mn et de préférence pour la vitesse de 4 m.'mn.

La périodicité de passage de la source lumineuse peut également varier dans de larges limites, il est avantageux toutefois d'effectuer un passage de la source lumineuse au-dessus de chaque plante par période de 45 secondes à 3 minutes, de préférence un passage par période de I à 2 minutes.

Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, illustrent l'invention et montrent comment elle peut être mise en œuvre.

Exemple 1

Pour un essai en serre, on utilise une source lumineuse de 4 x 1000 watts telle que représentée selon la figure 1. Le déflecteur (1) (ou abat-jour), servant de porte-lampe, est équipé, sur ses deux extrémités, de roulettes (non représentées) lui permettant de se déplacer selon la direction figurée par les flèches sur des rails (non représentés) horizontaux, situés à 1,6 m au-dessus des grands côtés de la banquette (3) dont la longueur est 6 m. Cette source lumineuse n'émet que des radiations dans le domaine visible.

Sur cette banquette, on sème dans des terrines des graines de blé, moutarde et soja que l'on maintient dans les conditions habituelles de température et hygrométrie. Les lampes sont allumées. La source lumineuse se déplace d'un mouvement de va-et-vient au-dessus de la banquette à la vitesse de 4 m/mn de 7 h du matin à 21 h. Elle est éteinte le reste du temps. Après 35 jours dans ces conditions, on observe que les plantes obtenues présentent un aspect tout à fait similaire à celui des mêmes plantes obtenues en plein champ.

Exemple 2

On reproduit l'exemple 1 en cultivant en pot des plants de haricot sous éclairage dès le début du semis de graines.

La moitié des plants de haricot est soumise à un éclairage intermittent (source lumineuse mobile) comme à l'exemple 1. L'autre moitié est soumise à un éclairage identique du point de vue de la source lumineuse, mais non intermittent (source lumineuse fixe).

Au bout de 15 jours, on prélève 15 feuilles sur chacune des deux populations de haricot et l'on extrait les chlorophylles A et B à l'aide d'un mélange eau acétone, puis on dose ces chlorophylles par spec-trophotométrie.

5 On trouve que les plantes à éclairage fixe contiennent 0,67 mg de chlorophylle par gramme de feuille de haricot alors que les plantes à éclairage mobile en contiennent 0,89 mg g, soit environ 33 % de plus.

Exemple 3

io On reproduit l'exemple 1 avec diverses sortes de plantes en faisant une expérimentation comparative avec des plantes soumises à un éclairage fixe par les mêmes lampes.

15 jours après le début de l'expérimentation, on fait les observations suivantes sur haricot et soja:

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Haricot:

La taille moyenne des plantes obtenues sous éclairage mobile est réduite de 35 % par rapport à la taille des plantes obtenues sous éclairage fixe. Les plantes obtenues sous éclairage mobile sont donc plus courtes mais plus vigoureuses, bien vertes et semblables à celles obtenues en plein champ; les plantes obtenues sous éclairage fixe sont au contraire étiolées, c'est-à-dire qu'elles ont une taille et une maigreur excessives; de plus, elles ont une forte tendance à la verse, la tige n'ayant pas assez de vigueur pour se tenir droite.

Soja:

La taille moyenne des plantes obtenues sous éclairage mobile est réduite de 25 % par rapport aux plantes obtenues sous éclairage fixe. Mais ces plantes obtenues sous éclairage mobile sont plus vigoureuse et ont un port ou maintien ainsi qu'une couleur semblables à ceux des plantes obtenues en plein champ.

Panisse (echinochloa crus galli):

La germination, ou levée, est obtenue en 4 jours après semis sous

35 lampes mobiles et en 8 jours après semis sous lampes fixes.

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R

1 feuille dessins

Claims (11)

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1. Procédé pour améliorer la croissance des plantes dans les serres ou cellules climatiques, caractérisé en ce que:

— les plantes sont disposées selon une surface approximativement plane et horizontale,

— les plantes sont éclairées à l'aide d'une source lumineuse mobile située au-dessus des plantes et restant dans un plan horizontal et parallèle à la surface où sont disposées les plantes,

— la source lumineuse comprend principalement des radiations de longueur d'onde comprises entre 380 nanomètres et 800 nanomè-tres,

— la source lumineuse se déplace au-dessus des plantes selon un mouvement régulier de manière à créer au niveau des plantes un éclairement intermittent.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plantes sont disposées selon une surface de forme rectangulaire et la source lumineuse est également en forme de rectangle, dont l'une des dimensions est égale à l'un des côtés de la zone de forme rectangulaire à éclairer.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2. caractérisé en ce que la source lumineuse se déplace selon une direction parallèle à l'un des côtés de la zone rectangulaire à éclairer, la source lumineuse ayant une dimension commune avec l'autre côté de la zone à éclairer.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, au cours de son déplacement, la source lumineuse étendue éclaire progressivement tous les points de la surface horizontale rectangulaire selon laquelle sont disposées les plantes.

5. Procédé selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que la source lumineuse se déplace à vitesse constante.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source lumineuse se déplace selon un mouvement de va-et-vient.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone à éclairer est constituée d'une succession de zones rectangulaires.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source lumineuse parcourt un circuit fermé.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la source lumineuse passe au-dessus des plantes une fois par période de 45 secondes à 3 minutes.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la source lumineuse passe au-dessus des plantes une fois par période de 1 à 2 minutes.

11. Dispositif pour la mise en œuvre d'une quelconque des revendications 1 à 10, contenant les constituants mentionnés dans cette ou ces revendications.