Dans les serres, les fermes verticales et les cultures-à forte valeur ajoutée, les lampes de culture à LED sont devenues un outil essentiel pour déterminer le rendement et la qualité. Par rapport aux lampes HPS et fluorescentes traditionnelles, le plus grand avantage des LED réside non seulement dans leur efficacité énergétique et leur longue durée de vie, mais également dans leur contrôlabilité spectrale. En ajustant précisément le rapport de la lumière bleue, rouge, verte, rouge lointaine et UV/IR, le taux de croissance des cultures, le contenu nutritionnel et le rendement final peuvent être directement influencés.
Aujourd'hui, tant pour les lampes de culture LED commerciales dans les serres que pour les lampes de culture LED à spectre complet-pour l'agriculture verticale, la conception spectrale est devenue un avantage concurrentiel essentiel.
Régulation spectrale de la teneur en nutriments
La lumière de différentes longueurs d’onde stimule non seulement la photosynthèse des plantes, mais modifie également l’accumulation de nutriments. Il s'agit d'une préoccupation majeure pour de nombreux producteurs commerciaux qui recherchent des légumes et des cultures médicinales de haute-qualité.
Lumière bleue (surtout autour de 450 nm)
La lumière bleue favorise la synthèse de la chlorophylle et l’ouverture des stomates, augmentant ainsi le taux de photosynthèse. En termes de qualité nutritionnelle, des recherches ont montré qu'une exposition à une proportion élevée de lumière bleue peut augmenter considérablement la teneur en antioxydants tels que la vitamine C, les protéines solubles et les flavonoïdes. Le choix de lampes de culture LED à spectre réglable permet un meilleur contrôle de la qualité nutritionnelle et du rendement des plantes.
Lumière rouge (environ 660 nm)
La lumière rouge est un moteur très efficace qui entraîne la photosynthèse. Il accélère la synthèse des glucides, augmentant ainsi l’accumulation de biomasse et favorisant une croissance rapide des plantes. Cependant, cette croissance rapide dilue souvent les concentrations de nutriments.
Une ferme verticale américaine a utilisé une forte proportion de lumière rouge dans la production de fraises, ce qui a entraîné une augmentation du rendement de 15 %. Plus tard, en ajoutant de la lumière bleue et verte, ils ont encore amélioré le goût et la teneur en sucre du fruit. Par conséquent, l'importance des lampes de culture LED à spectre complet-est démontrée.
Efficacité maximale de la photosynthèse : le rôle central de la lumière bleue et rouge
La photosynthèse végétale repose sur la chlorophylle a et la chlorophylle b, qui ont des intensités d'absorption différentes à différentes longueurs d'onde.
La chlorophylle a a une absorption maximale à 430 nm (lumière bleue) et 662 nm (lumière rouge).
La chlorophylle B a des pics d'absorption à 453 nm (lumière bleue) et 642 nm (lumière rouge).
Cela indique que la lumière bleue et rouge sont les « longueurs d'onde principales » pour la photosynthèse et doivent constituer la configuration de base de toute lumière de culture LED à spectre complet-.
Dans la conception réelle du spectre :
1) La lumière bleue représente généralement 10 à 20 %, favorisant la synthèse de la chlorophylle et régulant la forme des plantes.
2) La lumière rouge représente 35 à 50 %, ce qui détermine le rendement.
3) La lumière restante est complétée par la lumière verte, la lumière rouge lointaine et la lumière UV/IR.
Une installation commerciale de culture de cannabis au Canada a utilisé des lampes de culture LED professionnelles, obtenant une augmentation de rendement de 12 % et une concentration de terpènes accrue, rendant ses produits plus compétitifs sur le marché médical. Cela démontre la valeur des lampes de culture à LED à haute efficacité-dans le secteur agricole.
Pénétration spectrale et environnement lumineux de la canopée
Pour les cultures à structures multi-feuilles, garantir une photosynthèse efficace dans les feuilles inférieures constitue un défi majeur en culture commerciale. Différentes longueurs d’onde de lumière ont des capacités de pénétration très différentes :
1. Feu rougea une énergie élevée, mais est principalement absorbée par les feuilles supérieures, ce qui entraîne une lumière insuffisante dans les couches inférieures.
2. Feu verta une efficacité d'absorption plus faible, mais a une plus grande pénétration, atteignant plus profondément les feuilles moyennes et inférieures, compensant le manque de lumière rouge et améliorant ainsi l'efficacité photosynthétique de l'ensemble de la canopée.
3. Lumière rouge lointaine (730 nm)est à peine absorbé par la chlorophylle mais peut pénétrer dans les couches foliaires et réguler la morphologie des plantes grâce aux phytochromes. L'effet d'évasion déclenché par la lumière rouge lointaine provoque le déploiement des feuilles, améliorant ainsi l'environnement lumineux de la canopée.
Une ferme verticale japonaise utilisant des lampes de culture LED à spectre complet-pour l'agriculture verticale a constaté une augmentation de 17 % du rendement de la laitue et une réduction de la perte de feuilles dans les couches inférieures.
Applications commerciales et principes de conception du spectre
La conception du spectre n’est pas une simple combinaison « rouge + bleu » ; cela implique un équilibre dynamique.
L'objectif est un rendement élevé : augmenter la proportion de lumière rouge et la combiner avec une quantité appropriée de lumière rouge lointaine pour favoriser l'expansion des plantes.
L’objectif est une haute nutrition : augmenter la proportion de lumière bleue pour contrôler la compacité des plantes et augmenter la teneur en substances fonctionnelles.
L'objectif est une uniformité élevée et une utilisation de la canopée : l'ajout d'une quantité appropriée de lumière verte et rouge lointaine au spectre améliore la pénétration et la distribution.
C'est pourquoi les lampes de culture LED à spectre complet-sont devenues un choix courant. Ils couvrent non seulement les pics d'absorption rouge et bleu nécessaires à la photosynthèse, mais complètent également la lumière verte et rouge lointaine pour obtenir une utilisation plus élevée de l'énergie lumineuse.
Conclusion
En plus de dix ans d'expérience dans la recherche, le développement et l'application de lampes de culture à LED, nous avons découvert que l'optimisation du spectre détermine directement la qualité et le rendement des cultures. La lumière bleue améliore la valeur nutritionnelle, la lumière rouge stimule la biomasse, et la lumière verte et rouge lointain améliore la transmission de la lumière et l'efficacité globale de la canopée. Pour les producteurs de serre, les fermes verticales et les producteurs de cannabis, les lampes de culture à LED sont plus que de simples outils d'éclairage ; ce sont des appareils essentiels qui contrôlent dynamiquement la nutrition, le rendement et la qualité.
À l'avenir, avec le développement de la technologie à spectre réglable, les lampes de culture à LED à spectre réglable mèneront la tendance du secteur, permettant aux producteurs de répondre avec plus de flexibilité à la demande du marché.
