Brevet FR2545320A1 — publié le 19841109

La présente invention concerne un procédé pour ameliorer la croissance des plantes dans les serres et cellules climatiques en les souaettant à un éclairement par intermittence. Au sens du présent texte, on entendra par serres et cellules climatiquesX' toutes enceintes dans lesquelles on recrée artificiellement, partiellement ou en totalité, les conditions propres à la culture de plantes, notamment les conditions de temperature, hygrometrie et eclairement. 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/etE. Pour y parvenir, il faut bien entendu recréer a l'intErteur des serres ou cellules climatiques les conditions optimales propres a assurer un développement satisfaisant a la plante, notamment les conditions de tempera- ture, hygrometrie et éclairement appropriées. Les conditions à utiliser seront bien entendu tres différentes, selon qu'on desire cultiver des cultures de climat tempère, telles que le blé ou de cultures climat tropical ou subtropical telles que le coton ou le soja. Si l'établissement de conditions approprides, en ce qui concerne la temperature et l'hygrométrie, ne pressente pas de difficultés insurmontables, il nten est pas de meme de l'etablissement en serre et cellule climatique des conditions d'delairement appropriées, tout particulierement lorsqu'on désire recréer les conditions d'éclairement necessaires pour la culture de plantes tropicales ou subtropicales.En effet, le système d'éclairement doit alors satisfaire à plusieurs conditions tres contraignantes: - il doit assurer aux plantes un éclairement pouvant atteindre, si besoin est (ctest-a dire selon la culture), des valeurs très élevées, atteignant et meme de passant 100.000 Lux au niveau de la plante, - ltéclairement doit être reparti très uniformément sur la zone de culture - le système d'éclairement doit être plaeé à une hauteur suffisante, 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 systeme d'Eclairement doit occulter le moins possible l'entrée dans la serre de la lumière solaire d'origine externe. Pour cela, on utilise habituellement un ensemble de tubes fluorescents fixés a la partie supérieure de la serre ou de la cellule climatique, ces tubes étant parallèles entre eux, contigus les uns aux autres et situes dans un même plan horizontal > à tres faible distance les uns des autres, de maniera a constituer ensemble une source lumineuse de forme rectanglaire, dont la projection verticale sur la partie inférieure de la serre ou de la cellule cliiaatiqu représente la surface a éclairer. A titre indicatif pour éclairer une surface au sol de én x 6m on utilise ainsi 180 tubes fluorescents de 215 watts chacun, situés a 0,90m au-dessus de la zone dans laquelle seront placées les 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 40.000 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 système est de nécessiter un grand nombre de tubes fluorescents donc d'entrainer d'une part un investissement important et d'autre part une consommation d'énergie également tres importante.Cette consommation d'énergie importante a pour conséquence un dégagement lui-meme important de chaleur a l'intérieur de la serre ou 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. Le remplacement des tubes par des lampes plus puissantes, telles que par exemple des lampes à décharge, dont la pulssance unltaire peut etre de 1.000 et même 2.000 watts ne donne pas non plus toute satisfaction car se posent alors des problemes de manque d'uniformité de l'éclairage et meme dans ce cas la, il n'est guère possible 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 a l'intérieur de la serre ou de l'enceinte existent bien sur également lorsquton utilise des lampes a la place de tubes fluorescents.Du fait de 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 a ces plantes : celles cultivées en serre ou cellule climatique sont très souvent dtiolées, plus fragiles et 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 traitements 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 plantes 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 17invention 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 A l'encontre des personnes 8t 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 apparaStront au cours de la description qui va suivre. I1 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 climati ques 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 radia- tions de longueur d'onde comprises entre 380 nanometres et 800 nanometres > de préférence entre 450 et 750 nanomètres, - la source lumineuse se déplace au-dessus des plantes selon un mouvement régulier de manier a créer au niveau des plantes un éclairement intermittent. Diverses modalités de réalisation du procédé de l'invention peuvent autre réalisées. Selon une modalité avaneageuse 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 8 l'un des côtés de la zone de forme sensiblement rectangulaire a éclairer. De manier également avantageuse la source lumineuse se déplace selon une direction parallèle a l'un des cotes de la zone rectangulaire à éclairer (la source lumineuse ayant une dimension commune avec l'autre côté de la zone a 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. La source lumineuse se déplace de préférence selon un mouvement régulier a vitesse constante, soit dans une direction soit dans une autre. Il peut s'agir d'un mouvement de va-et-vient. Dans le cas ou la surface à éclairer, qui est de forme rectangulaire, serait en fait constituée d'une succession de rectangles pouvant former un circuit fermé, la source lumineuse pourrait alors se déplacer le long de chacun de ces rectangles et parcourir aussi elle-meme 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. 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 l'invention selon lequel une source lumineuse étendue, constitué par un carter réfléchissant (1) dans lequel sont disposées 4 lampes a décharge de 1.000 watts chacune (2), représentées en pointillé à l'intérieur du carterS se déplace dans la direction représentée par les flèches, au-dessus de la banquette (3), de forme sensiblement rectangulaire, 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 jusque la position extrême opposée B, puis de B vers A, etc. 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, en peut avantageusement prévoir pour cela deux rails de guidage situés au-dessus des cotes longitudinaux de la banquette (3) et installer des galets de roulement aux deux extrémités longitudinales du carter (2) de manière a ce 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 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 1.000 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 mouvement de va-et-vient. I1 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 illustrés par ces figures, le procédé selon l'invention permet de balayer de façon réguliere la totalité de la surface horizontale rectangulaire mentionnée plus haut en lui apportant de façon très uniforme la quantité d'gclairage voulue. La distance séparant le plan dans lequel se déplace la source lumineuse 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 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'unie très faible occultation de la lumière externe qui peut 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 pour des vitesses allant de 2m/mn à 8m/mn et de préférence pour la vitesse de 4m/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 1 a 2 minutes. Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, illustrent l'invention et montrent comment elle peut être mise en oeuvre. Exemple 1 Pour un essai en serre, on utilise une source lumineuse de 4 x 1.000 watts telle que représentée selon la figure 1. Le déflecteur (1) (ou abat-jour), servant de porte-lampe est équipé, sur ces deux extrémités, de roulettes (non représentées) lui permettant de se déplacer, selon la direction figurée par les flèches sur des rails (non représentEs) horizontaux, situés à 1,6 m au-dessus des grands côtés de la banquette (3) dont la longueur est 6m. Cette source lumineuse n'émet que des radiations dans le domaine visible. Sur cette banquette on sême dans des terrines des graines de blé, moutarde et soja que l'on maintient dans les conditions habituelles de températures 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 4m/mn de 7 h du matin à 21 halle est éteinte le reste du temps. Apyres 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 11 exemple 1 en cultivant en pot des plants de haricot sous éclairage des le début du semis de graines. La moitié des plantes de haricot est soumise à un éclairage intermittent (source lumineuse mobile) comme a 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 prélevé 15 guilles sur chacune des deux populations de haricot et ce l'on extraie les chlorophylles A et B a l'aide d'un mélange eau/acétone puis on dose ces chlorophylles par spectrophotométrie. On trouve que les plantes a éclairage fixe contiennent 0,67 mg de chlorophylle par gramme de feuille de haricot alors que les plantes a éclairage mobile en contiennent 0,89 mg/g, soit environ 33 X de plus. Exemple 3 On reproduit l'exemple 1 avec diverses sortes de plantes en faisant une expérimentation comparative avec des plantes soumises a un éclairage fixe par les mes lampes. 15 jours apyres le début de l'expérimentation, on fait les observations suivantes sur haricot et soja Haricot La taille moyenne des plantes obtenues sous éclairage mobile est réduite de 35 % par rapport a la taille des plantes obtenues sous éclairage fixe. tes 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-a-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 X par rapport aux plantes obtenues sous éclairage fixe. Mais ces plantes obtenues sous éclairage mobile sont plus vigoureuses et ont un port ou maintien ainsi qu'une couleur semblables a celui des plantes obtenues en plein champ Panisse (echinochloa crus galli) La gerinination ou levée, est obtenue en 4 jours après semis sous lampes mobiles, et en 8 jours après semis sous lampes fixes. REVENDICATIONS 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 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 a la surface oA sont disposées les plantes - la source lumineuse comprend principalement des radiations de longueur d'onde comprises entre 38a manomètres et 800 manomètres de préférence entre 450 et 750 manomètres - la source lumineuse se déplace au-dessus des plantes selon un mouvement régulier de manière a créer au niveaU des plantes un éclairement intermittent. 2) Procédé selon la revendication 1) caractérisé qn ce que les plantes sont disposées selon une surface de forme sensiblement rectangulaire et la source lumineuse est egalement en forme de rectangle, dont l'une des dimensions est sensiblement égale à l'un des côtés de la zone de forme sensiblement rectangulaire a éclairer. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2) caracté- risé en ce que la source lumineuse se déplace selon une direction parallèle à l'un des cotés de la zone rectangulaire a 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 sensiblement rectangulaire selon laquelle sont disposées les plantes. 5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4) caractérisé en ce que la source lumineuse se déplace à vitesse constante. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5) caractéri sué en ce que la source lumineuse se déplace selon un mouvement de va-et-vient. 7) Procédé selon l'une des revendications 1 a 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 11 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 a 3 minutes. lO)Procédé selon la revendication 9) caractérisé en ce que la source lumineuse passe au-dessus des plantes une fois par période de 1 a 2 minutes.