Activité C.6

L’objectif général de cette activité est de développer un système de production biologique en serre pour la contre plantation de tomates et la culture prolongée de poivron avec un éclairage d’appoint fournissant toute l’année des fruits produits localement. Spécifiquement :

1. Concevoir un système de croissance biologique qui optimisera la pénétration de la lumière à l’intérieur du couvert végétal et permettre la contre plantation en sol de plants de tomates;
2. Améliorer la distribution de l’éclairage d’appoint à l’intérieur du couvert végétal et l’efficacité d’utilisation de la lumière en recourant à une combinaison de lampes à diodes électroluminescentes (DEL) et de lampes à vapeur de sodium à haute pression (HPS);
3. Caractériser les besoins en nutriments et l’activité biologique du sol dans le cadre de cultures continues (non-stop) sous éclairage d’appoint;
4. Optimiser la gestion de l’irrigation et de la fertilisation sous un régime d’éclairage d’appoint;
5. Évaluer l’efficacité de l’utilisation de la lumière et l’efficacité de l’utilisation d’énergie des systèmes de production proposés;
6. Évaluer l’impact de l’éclairage d’appoint et de la contre plantation (culture intercalaire) sur la qualité des fruits.

La demande pour les aliments biologiques a augmenté annuellement de 15% à 25% au Canada, les légumes frais représentant 25% de la vente totale d’aliments biologiques. Même s’il y a une demande importante, le Canada continue d’importer de 75% à 80% de ses produits biologiques, principalement des États-Unis. La demande croissante des consommateurs canadiens découle principalement des enjeux de santé liés aux résidus de pesticides sur les aliments et des enjeux environnementaux. Pour combler une partie de cette demande, la production durable de légumes frais produits localement doit être développée et proposée à l’industrie maraîchère canadienne. Le développement d’un système de production biologique en serre utilisant l’éclairage d’appoint est une solution de rechange prometteuse pour satisfaire les besoins des consommateurs, et cela pourrait aussi contribuer à la croissance et au soutien à long terme de l’industrie canadienne de production en serre.

La production en serre est un secteur important de l’industrie agroalimentaire canadienne (une valeur estimée à 2.5 milliards de dollars en 2007), ceci incluant plus de 1.2 milliard pour la culture de légumes. Cependant, seulement 3% des légumes produits en serre au Canada sont cultivés en utilisant l’éclairage d’appoint alors que 3.3% sont produits biologiquement sans éclairage d’appoint.

En Finlande, 35% des légumes de serre sont produits sous éclairage d’appoint et plus de 200 hectares de légumes le sont en Hollande, fournissant des produits locaux de grande qualité à l’année longue. Au cours des vingt dernières années, il a été clairement démontré que l’éclairage d’appoint dans des conditions de basse luminosité, telles celles observables au Canada, augmentaient le rendement de légumes de haute qualité et permettait une production de produits locaux à longueur d’année.

De plus, l’utilisation de lampes HPS peut contribuer à réduire de 25% à 40% les besoins en chauffage au Canada, ce qui représente en moyenne un coût de production d’environ 30%. Les effets de diverses sources et de différents spectres de lumière sur les cultures de légumes ont récemment été examinés. Les résultats indiquent que la qualité spectrale et le patron de distribution de la lumière au cours d’une journée peuvent augmenter la productivité des légumes de serre et constituent un outil puissant pour initier des réponses physiologiques spécifiques qui améliorent l’efficacité de l’utilisation énergétique. De plus, l’éclairage artificiel entre les rangs de culture, combiné ou non à de l’éclairage d’appoint à l’intérieur du couvert végétal et à la contre plantation pourrait s’avérer plus efficace puisque c’est entre les rangs et au bas des plants que la quantité de lumière est la plus faible.

En conséquence, l’objectif général de cette activité est de développer un système de production biologique en serre pour la contre plantation de tomates et la culture allongée de poivrons sous éclairage d’appoint afin de produire localement des fruits à longueur d’année. Plus spécifiquement, le projet vise à 1) concevoir un système de production biologique qui optimisera la pénétration lumineuse à l’intérieur du couvert de feuilles et permettra la contre plantation en sol; 2) déterminer le niveau d’éclairement et la composition de l’éclairage d’appoint pour la culture biologique en contre plantation de tomates et de poivrons (en culture prolongée)  où la productivité en quantité et en qualité sera optimisée;  3) caractériser les besoins en nutriments, l’activité biologique du sol et le contrôle biologique des ravageurs dans le cadre d’une culture continue (non-stop) sous éclairage d’appoint; 4) Optimiser la gestion de l’irrigation et de la fertilisation sous un régime d’éclairage d’appoint; 5) optimiser la charge en fruits en tenant compte de l’éclairage d’appoint; 6) évaluer l’apport de chaleur fourni par l’éclairage d’appoint et l’effet de la lumière froide (lampes DEL) sur les plantes; 7) évaluer l’efficacité de l’utilisation de l’éclairage et de l’utilisation énergétique; 8) évaluer l’effet de l’éclairage d’appoint et de la contre plantation sur la qualité des fruits.

Pour rencontrer ces objectifs, trois séries d’expériences (dispositif en parcelles divisées avec 2 ou 3 répétitions) seront menées sur un site commercial (contre plantation de tomates; Sagami Inc.) et un site expérimental (chambres de croissance et serre de l’Université Laval; tomate et poivron) en se basant sur des systèmes de production biologiques et conventionnels. Les systèmes conventionnels serviront de référence pour comparer la productivité qui sera obtenue avec une culture biologique sous éclairage d’appoint où la disponibilité en nutriments pourrait être un facteur limitant. Les cultures conventionnelles seront cultivées dans des bacs de culture remplis d’un substrat à base de fibres de noix de coco et elles seront irriguées avec une solution nutritive conventionnelle. Les cultures biologiques seront produites dans un sol amendé avec de la matière organique et des fertilisants certifiés. Les lampes DEL et les régimes d’éclairement pour la tomate et le poivron seront étudiés à l’Université Laval et testés à une échelle commerciale dans les années 2 et 3. Au niveau commercial, deux largeurs d’espacements entre les rangs pour la tomate en contre plantation seront comparées au cours de la première année dans quatre chapelles de serre sous éclairage d’appoint HPS. Les plants de tomates seront contre plantés après 6 mois et conduits dans un système de palissage en V. Pendant les années 2 et 3, les systèmes d’éclairage avec les lampes DEL seront placés entre les rangs afin de fournir 50 µmol m-2s-1 (tomate) ou placés au dessus des plants pour complémenter les lampes HPS (poivron). Pour chaque modèle d’éclairage d’appoint, la charge optimale en fruits sera déterminée. L’effet combiné de la DFPP (densité de flux photonique photosynthétique) et des différentes longueurs d’onde sur la morphologie, la croissance, la nutrition minérale, la productivité et la qualité des tomates et des poivrons sera évalué, tout comme le contrôle des insectes et des maladies. Ces expériences assureront un transfert technologique immédiat et permettront d’adapter notre système durable de production biologique au contexte commercial de production. Les résultats de ce projet augmenteront la profitabilité et la compétitivité des entreprises canadiennes en accroissant le rendement et la qualité des produits locaux et réduiront les risques associés à la production biologique en serre en développant de nouveaux systèmes de production dont les récoltes s’échelonneront sur toute l’année.

• La tomate du Nord : Un sujet chaud dans un climat froid
• Plus de résultats disponibles en anglais

• Agriculture et Agroalimentaire Canada
• Les Serres Sagami 200, Inc.