Les plantes peuvent-elles photosynthétiser avec des tubes lumineux ?
Les plantes sont capables de soutenir leur développement et de contribuer à l’écologie de la planète grâce au processus fondamental de la photosynthèse, qui implique la transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique. Les tubes lumineux sont un type typique de source de lumière artificielle, et l’une des questions les plus importantes auxquelles les jardiniers d’intérieur et les horticulteurs doivent répondre est de savoir s’ils sont capables ou non de soutenir avec succès ce processus essentiel. Nous devons étudier la science de la photosynthèse, les caractéristiques des tubes lumineux et la manière dont ces éléments peuvent être appliqués dans le domaine de la culture végétale afin de trouver une solution à ce problème.
Le principal pigment présent dans les cellules végétales, la chlorophylle, est responsable du processus essentiel de la photosynthèse, qui implique l'absorption de la lumière. L'absorption maximale se produit dans les zones bleues (400 à 500 nm) et rouges (600 à 700 nm) du spectre lumineux de la chlorophylle a et de la chlorophylle b, qui sont les deux formes de chlorophylle que l'on trouve en plus grande abondance. Les processus dépendants de la lumière-sont pilotés par ces longueurs d'onde, qui entraînent la division de l'eau et la production d'adénosine triphosphate (ATP) et de nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH), qui sont des vecteurs d'énergie nécessaires à la conversion du dioxyde de carbone en glucose. Bien que la lumière verte (500 à 600 nm) soit principalement réfléchie, ce qui donne aux plantes leur couleur verte, elle peut avoir un effet sur le fonctionnement des stomates et sur la prolifération des feuilles chez certaines espèces.
Toute une gamme de longueurs d’onde est fournie par la lumière naturelle ; cependant, les espaces intérieurs ne reçoivent parfois pas suffisamment de lumière solaire, ce qui nécessite le recours à un éclairage artificiel. Un type d'éclairage fluorescent appelé tube lumineux fonctionne en provoquant l'excitation de la vapeur de mercure, entraînant l'émission de lumière ultraviolette (UV). Cette lumière est ensuite transformée en lumière visible par un revêtement de phosphore situé à l'intérieur de la lampe tube. Le spectre de la lumière est déterminé par le type de phosphore, ce qui entraîne des fluctuations qui ont un effet sur le développement des plantes.
La majorité de la lumière émise par les tubes fluorescents blanc froid se situe dans les spectres bleu et vert, et sa température de couleur varie de 4 100 K à 6 500 K. Ils trouvent une application répandue dans les environnements domestiques et commerciaux dans le but de fournir un éclairage général. Bien que les longueurs d'onde bleues soient avantageuses pour la croissance végétative, car elles favorisent le développement des feuilles et maintiennent une structure végétale compacte, la grande quantité de lumière verte, que les plantes ne parviennent pas à bien absorber, entrave leur capacité à réaliser la photosynthèse. Ces tubes conviennent aux plantes qui nécessitent peu de lumière, comme les plantes serpents ou les pothos, mais ils peuvent avoir du mal à supporter les espèces qui se développent plus rapidement.
Les tubes fluorescents qui produisent davantage de longueurs d'onde rouges et jaunes sont appelés tubes fluorescents blanc chaud. Leur température de couleur varie de 2700K à 3000K. L’un des rôles les plus importants que joue la lumière rouge dans la floraison et la fructification est qu’elle est essentielle aux processus indépendants de la lumière qui se produisent pendant la photosynthèse. En revanche, leur diminution de l’émission de lumière bleue pourrait entraver la croissance des feuilles pendant la phase végétative, ce qui les rend moins adaptées aux semis ou aux légumes-feuilles. Ils sont plus bénéfiques pour les plantes en phase de reproduction, comme les plantes en fleurs qui ont atteint leur maturité.
Les longueurs d'onde bleues (400 à 500 nm) et rouges (600 à 700 nm) des tubes fluorescents à spectre complet - sont équilibrées avec des quantités moindres de spectres verts et autres. Cet agencement est conçu pour simuler l’ensoleillement naturel présent dans l’environnement. L'indice de rendu des couleurs (IRC) de ces lumières est souvent supérieur à 85, ce qui en fait une source de lumière globale-adaptée à toutes les phases de développement des plantes. Des études, comme celle publiée dans HortScience, démontrent que les herbes cultivées dans des tubes à spectre complet -ont une teneur en biomasse et en chlorophylle équivalente à celles cultivées au soleil, confirmant ainsi l'utilité de ces méthodes.
Par rapport aux tubes conventionnels, les tubes à haut-sortie (HO) et à très haut-sortie (VHO) fournissent une intensité lumineuse plus élevée (qui est mesurée en densité de flux photonique photosynthétique, ou PPFD). À une distance de 12 pouces, les tubes HO ont la capacité d'atteindre des valeurs PPFD de 400 à 600 μmol/m2/s, ce qui les rend acceptables pour les plantes à lumière moyenne- telles que les tomates. Les tubes VHO, qui ont un facteur de puissance de décharge (PPFD) allant jusqu'à 800 μmol/m2/s, sont conçus pour accueillir des espèces lumineuses à haute -. Cependant, ils nécessitent des ballasts spécialisés et produisent une chaleur plus importante, ce qui nécessite une ventilation.
L’intensité de la lumière est de la plus haute importance, car la majorité des plantes nécessitent une densité de flux photonique (PPFD) de 100 à 2 000 μmol/m2/s. À une distance de 12 à 18 pouces, les tubes standard sont capables de fournir 50 à 300 μmol/m²/s, ce qui est suffisant pour les plantes à faible luminosité-comme la laitue et le persil. En élargissant ce spectre, les tubes HO apportent une assistance aux installations ayant des besoins modestes. Étant donné que l'intensité lumineuse est proportionnelle à la règle du carré inverse, qui stipule que doubler la distance divise par quatre l'intensité, la meilleure façon d'optimiser l'absorption est de positionner les tubes entre 6 et 12 pouces au-dessus des plantes.
Le temps de la lumièrel'exposition, souvent appelée photopériode, est tout aussi importante. La lumière pendant 12 à 16 heures par jour est suffisante pour la majorité des plantes, mais l'obscurité est nécessaire à la respiration. Afin de minimiser le stress pouvant être causé par des modèles de lumière irréguliers, les tubes lumineux, qui peuvent être facilement régulés par des minuteries, fournissent des cycles stables.
Même s’ils sont efficaces, les tubes lumineux présentent certains inconvénients. Leur efficacité énergétique est inférieure à celle des LED, qui sont capables de convertir davantage d'électricité en lumière et d'émettre des longueurs d'onde ciblées, réduisant ainsi les déchets. De plus, les LED ont une durée de vie plus longue (50 000 heures ou plus, contre 10 000 à 20 000 heures pour les tubes) et génèrent moins de chaleur, ce qui entraîne des dépenses de refroidissement moins élevées. Les lampes à décharge à haute intensité (HID), qui comprennent des halogénures métalliques (MH) et du sodium à haute pression (HPS), ont un facteur de facteur de puissance (PPFD) plus élevé pour les opérations à grande échelle ; néanmoins, ils nécessitent une plus grande quantité d’énergie et produisent une quantité importante de chaleur.
Malgré cela, les tubes lumineux continuent d’être largement utilisés pour le jardinage à petite échelle en raison de leur coût initial raisonnable, de leur installation simple et de leur large disponibilité. Ils fonctionnent exceptionnellement bien pour la croissance des semis, des micropousses et des cultures feuillues, qui nécessitent toutes moins de lumière. Selon les résultats d'une recherche menée par la Cooperative Extension de l'Université de Californie, par exemple, les épinards cultivés dans des tubes à spectre complet atteignent un taux de croissance quatre-vingt-dix pour cent supérieur à celui des épinards cultivés à l'extérieur.
En conclusion,lumières de tubeont le potentiel de faciliter la photosynthèse s’ils offrent des longueurs d’onde bleues et rouges suffisantes, une intensité acceptable et les photopériodes appropriées nécessaires au processus. Les tubes à spectre complet-optimaux sont ceux qui répondent aux exigences spectrales de la majorité des plantes. Même s'ils ne sont pas aussi sophistiqués technologiquement queLEDou HID, ils offrent aux jardiniers d’intérieur une solution à la fois pratique et économique. Ils démontrent que les plantes peuvent prospérer sous la lumière artificielle d’un tube à condition que les conditions appropriées soient remplies.
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