Cet article a été publié à l'origine dans le Cannabis Business Times.
Dans une étude menée en partenariat avec Texas Original Compassionate Cultivation, les scientifiques de Fluence ont découvert les avantages des lumières blanches à large spectre et les limites des spectres rouges élevés.Au
Texas Original Compassionate Cultivation (TOCC), un producteur de cannabis médical verticalement intégré situé à Austin, la recherche va de pair avec la production. Des recherches approfondies sur l'équipement d'éclairage, en partenariat avec l'industrie du cannabis, ont été menées.
Fluence par OSRAMun fabricant d'appareils d'éclairage à LED également situé à Austin, a permis à l'entreprise de culture de mieux comprendre comment la qualité et l'intensité de la lumière affectent les résultats des cultures.
"Avant, nous n'avions pas vraiment d'options d'éclairage. On cultivait avec du sodium haute pression ou des halogénures métalliques, et on utilisait le spectre de l'ampoule", explique Jason Sanders, responsable de la culture chez TOCC. "L'intérêt des LED est que nous avons désormais un contrôle total sur la qualité et l'intensité de la lumière, ce qui nous permet de maximiser les performances des plantes.
Le TOCC a mené des études sur le spectre lumineux, "de la lumière blanche à la lumière rouge et tout ce qui se trouve entre les deux", explique M. Sanders, ainsi que sur l'intensité lumineuse. Dans l'étude la plus récente, les chercheurs ont examiné l'impact de la quantité de lumière rouge atteignant la canopée.
Leurs conclusions ? L'utilisation d'une lumière plus blanche (c'est-à-dire d'une lumière à spectre plus large) pendant toutes les phases de la croissance est corrélée à des rendements floraux plus importants en termes de poids sec que les LED à plus forte teneur en lumière rouge (généralement appelée lumière rose).
Dans le cadre de l'étude, chacune des trois salles de floraison du TOCC a été divisée en quatre zones, chacune représentant un traitement spectral différent. Les traitements lumineux différaient par des fractions variables de lumière rouge. La zone R4 a été réglée à 40 % de lumière rouge (ce qui signifie qu'elle avait le spectre le plus large/le plus blanc), la zone R6 à 60 % et la zone R8 à 80 % de lumière rouge. En outre, chaque zone comportait une variété de cultivars de cannabis de type 1 (riche en THC), de type 2 (THC:CBD équilibré) et de type 3 (riche en CBD), afin d'identifier les réponses spectrales dépendantes du cultivar. L'intensité lumineuse a été normalisée pour tous les traitements spectraux en appliquant une densité de flux de photons photosynthétiques (PPFD) élevée au sommet de la canopée.
Les résultats de cette étude ont montré que le traitement R4 avec le spectre blanc le plus large a produit la masse sèche de bourgeons floraux la plus importante, le TOCC observant une augmentation moyenne de 17% du poids sec des fleurs de type 1 par rapport aux plantes de contrôle. Pour les plantes de type 3, l'augmentation moyenne était de 11 %, détaille Sanders.
Les cultivateurs pourraient voir ces résultats et déterminer qu'une LED à large spectre blanc donnera les meilleurs résultats, mais David Hawley, Ph.D., scientifique principal chez Fluence, note qu'il y a d'autres considérations à prendre en compte pour le spectre, y compris les coûts d'exploitation.
"Les diodes rouges sont intrinsèquement moins chères à exploiter", explique M. Hawley. "Elles ont une très bonne efficacité électrique, convertissant l'énergie électrique en rendement photosynthétique. Lorsque l'on peut obtenir plus de lumière d'un appareil pour moins d'argent, c'est une bonne chose. Nous voulons toujours rechercher cet équilibre : Quel est le meilleur éclairage du point de vue de la performance de la plante et quel est l'éclairage le plus économique pour le producteur ? Car, en fin de compte, nous comprenons que les cultivateurs se préoccupent avant tout de leur résultat net".
Cela dit, "le cannabis étant une culture de grande valeur, la qualité finale a un impact majeur sur les résultats. Nos recherches montrent qu'une lumière à large spectre est tellement plus performante que le type de plantes que l'on obtient sous une lumière plus rouge, que ... les économies d'énergie entre une lumière blanche à large spectre et une lumière rose sont tellement mineures lorsqu'on calcule la valeur du produit final. L'augmentation des recettes grâce à un produit de meilleure qualité compense rapidement les coûts d'exploitation légèrement plus élevés", explique M. Hawley.
Sanders ajoute qu'en plus du rendement de la biomasse, l'étude a également examiné comment les différentes quantités de lumière rouge affectaient les niveaux de métabolites secondaires, mais aucune différence significative n'a été observée entre les différents spectres.
Trop de rouge a un impact négatif sur la qualité des plantes
À l'autre extrémité du spectre, les lampes R8 et R9B, généralement appelées lumière rose dans l'industrie, ont eu un impact négatif sur la qualité des plantes. "Lorsque nous cultivons à un PPFD élevé et que nous commençons à passer à un rouge très élevé, comme avec la R8, nous obtenons un photoblanchiment de la fleur", explique Sanders, qui ajoute que les fleurs "ressemblent à des bourgeons albinos".
Comme l'explique Hawley, "lorsque vous sursaturez les photosystèmes des plantes en les bombardant avec une bande d'ondes étroite d'énergie qu'ils absorbent facilement, comme la lumière rouge, vous pouvez essentiellement les faire exploser. Littéralement, les chlorophylles sont tellement énergisées que leurs électrons deviennent plus réactifs avec l'oxygène et que la molécule entière se désintègre".
Une lumière à large spectre ne crée pas ce problème, car aucun composant de la machinerie photosynthétique n'est sursaturé. "Lorsque la lumière rouge est plus intense, elle concentre tellement d'énergie dans une bande passante étroite que la chlorophylle tente, sans succès, d'absorber toute cette énergie, ce qui entraîne son autodestruction", explique M. Hawley. Avec la lumière blanche, vous conservez votre chlorophylle, la photosynthèse globale de la plante reste élevée, le rendement reste élevé et tout va bien."[blockquote text="Devrions-nous toujours dire à tout le monde : "Hé, c'est le meilleur spectre" ? La réponse dépend de la culture et de l'intensité lumineuse. Qu'il s'agisse de tomates, de laitues ou de cannabis, le spectre n'est jamais le même pour toutes les variantes génétiques. Les plantes ne fonctionnent pas comme ça".
-David Hawley, Ph.D., scientifique principal chez Fluence by OSRAM" show_quote_icon="yes" text_color="#ff6600″ background_color="#f4f4f4″ border_color="rgba(255,255,255,0.01)" quote_icon_color="#ff6600″]
Questions nécessitant une étude plus approfondie
Si Hawley et Sanders sont confiants dans les résultats obtenus avec les cultivars testés, une grande question demeure : Dans quelle mesure ce spectre et cette intensité peuvent-ils être appliqués à grande échelle ?
Devons-nous toujours dire à tout le monde : "Voici le meilleur spectre" ? demande Hawley. "La réponse dépend de la culture et de l'intensité lumineuse que vous cultivez. Qu'il s'agisse de tomates, de laitues ou de cannabis, le spectre n'est jamais le même pour toutes les variantes génétiques. Ce n'est pas ainsi que les plantes fonctionnent. Mais cette recherche a montré que dans la production de cannabis, une culture qui nécessite des niveaux de lumière élevés dépassant 1 000 micromoles ou plus, le blanc large est le meilleur. Pour d'autres cultures qui nécessitent des intensités lumineuses plus faibles, nous évaluons leurs réactions sous différentes qualités de lumière".
Bien que Fluence et TOCC prévoient de reproduire cette étude avec différents cultivars et de mener de nouvelles études sur des spectres plus exotiques, Hawley partage l'avis que " la meilleure preuve que nous ayons actuellement est que le spectre R4 de Fluence va vous donner la meilleure qualité et le meilleur rendement..... Il va vous permettre d'obtenir la meilleure qualité et le meilleur rendement. Il vous permettra de déployer vos lumières à une intensité bien supérieure à celle que vous pourriez atteindre avec d'autres spectres, ce qui vous permettra d'obtenir les meilleurs rendements".
Sanders indique que TOCC a déjà opté pour l'utilisation exclusive de LED dans toutes ses chambres de culture, de la chambre mère à la floraison. "Dès que nous avons commencé à voir les résultats dans nos salles de floraison, nous avons obtenu d'excellents rendements, une bonne qualité, une bonne performance des plantes, une réduction de la charge électrique par lumière, et nous sommes passés à l'utilisation complète des LED dans cette installation.
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