La quantité totale de lumière reçue par une plante est le principal facteur prédictif du taux de croissance et du rendement. L'apport de lumière est mesuré en tant que quantité de photons délivrés à un mètre carré en une seule journée (mol-m-2-jour-1), ce que l'on appelle l'intégrale de lumière journalière (DLI). La plupart des cultivateurs d'intérieur communiquent sur l'apport de lumière en utilisant la densité de flux de photons photosynthétiques (PPFD), qui est semblable à la DLI mais mesurée sur une seconde plutôt que sur une journée entière et utilise l'unité plus petite du µmol pour la quantité de photons (µmol-m-2-s-1). La mesure de la PPFD permet de suivre les changements d'intensité lumineuse qui se produisent naturellement au cours d'une journée. La DLI est simplement la somme des valeurs de PPFD qui se produisent pour chaque seconde d'une journée. Dans un environnement de culture en intérieur, le PPFD est maintenu constant tout au long de la journée, ce qui le rend analogue au DLI en tant que mesure de l'apport quotidien total de lumière. Les feuilles agissent comme des panneaux solaires, captant les photons et extrayant leur énergie. L'énergie extraite doit être utilisée immédiatement, soit pour alimenter des processus au sein du chloroplaste, soit pour construire des sucres que les plantes utilisent pour la synthèse des tissus et le stockage de l'énergie. Lorsque l'énergie des photons est extraite plus rapidement qu'elle ne peut être utilisée, cette énergie tend à devenir destructrice. Les plantes disposent de mécanismes qui leur permettent de se débarrasser de l'énergie excédentaire afin d'éviter les dommages. Chaque photon perdu de cette manière représente un investissement gaspillé puisqu'il n'entraîne aucun rendement supplémentaire. Il est donc essentiel d'équilibrer le taux de capture de l'énergie photonique et le taux d'utilisation de l'énergie photonique dans la plante. Le rythme des activités cellulaires est collectivement appelé métabolisme.
Température : La température est le facteur déterminant des taux métaboliques des plantes. Lorsque l'apport de lumière augmente, la température de la plante doit également être augmentée pour maintenir l'équilibre. Dans un système de culture à PPFD élevé, les températures foliaires typiques sont de 78-80°F pendant l'étirement et de 80-84°F pendant la floraison. La température des feuilles peut être abaissée après la floraison, lorsque la croissance des tissus de la plante ralentit et que le cultivateur se concentre sur l'orientation de la plante vers la maturation des fleurs. La transpiration (l'évaporation de l'eau de la surface des feuilles) a un effet refroidissant sur les plantes, de sorte que la température de la surface des feuilles sera plus fraîche que celle de l'air lorsque la plante transpire activement. Une différence de 1,5-2,0°F entre la température des feuilles et celle de l'air est un bon indicateur d'un taux de transpiration sain.
Il est également important de reconnaître que les luminaires à LED n'émettent pas de lumière infrarouge et ne constituent donc pas une source importante de chaleur pour les tissus végétaux. La température de l'air est le facteur déterminant pour la gestion de la température des plantes dans les environnements intérieurs.
Les serristes auront des niveaux variables de chaleur infrarouge provenant de la lumière naturelle et devront donc surveiller les relations entre la saisonnalité, l'heure de la journée, le flux de lumière naturelle et les températures des feuilles pour ajuster les températures de l'air en conséquence. L'application d'un revêtement réfléchissant les infrarouges sur le vitrage et l'installation de rideaux d'ombrage peuvent s'avérer utiles pendant les mois d'été.
Gestion du DPV : Le déficit de pression de vapeur (DPV), mesuré en kPa, peut être considéré comme une mesure de la facilité avec laquelle l'eau contenue dans une feuille peut s'évaporer dans l'air ambiant. Le DPV est influencé par la température et l'humidité de l'air. Les températures élevées donnent aux molécules d'eau plus d'énergie pour "faire le saut", tandis qu'une humidité élevée signifie qu'il y a moins d'espace dans l'air pour une molécule d'eau lorsqu'elle essaie de quitter la feuille. La même valeur de DPV peut être obtenue avec plusieurs combinaisons de température et d'humidité de l'air. Les taux de transpiration affectent le flux de nutriments dans la plante. Un DPV trop élevé peut également déclencher la réaction de la plante au stress de la sécheresse, qui ferme les stomates et arrête l'absorption deCO2. L'humidité doit être considérée comme un outil à manipuler pour atteindre un DPV cible pour une température donnée. En soi, l'humidité n'est pas une mesure fonctionnelle pour la gestion de l'environnement dans les systèmes de culture. Cela est d'autant plus important que les plages de températures appropriées pour la culture de LED à PPFD élevé sont plus grandes que celles typiques des pratiques de culture historiques. L'augmentation des températures sans augmentation appropriée de l'humidité conduit à des valeurs élevées de DPV qui favorisent soit une transpiration excessive, soit des réactions de stress dues à la sécheresse. Les plages typiques de DPV sont de 0,8 à 1,0 kPa pendant la croissance végétative, de 0,9 à 1,1 kPa au début de la floraison et de 1,1 à 1,3 kPa à la fin de la floraison.
Dioxyde de carbone : Le dioxyde de carbone est l'élément constitutif de toutes les molécules des tissus et des composés végétaux. Les plantes absorbent le dioxyde de carbone par des ouvertures dans les feuilles appelées stomates. La concentration de dioxyde de carbone dans l'air entourant une feuille détermine la vitesse à laquelle le gaz se diffuse à l'intérieur de la feuille. Les besoins en dioxyde de carbone augmentent au fur et à mesure que la capture des photons et les taux métaboliques augmentent. Une bonne pratique générale consiste à maintenir 800 ppm deCO2 ou 1 ppm deCO2 pour chaque µmol-m-2-s-1 de PPFD, la valeur la plus élevée étant retenue. Il est important de noter que la plante ne peut absorber que leCO2 qui entoure immédiatement les tissus foliaires. La réserve deCO2 dans la canopée peut être épuisée si un flux d'air adéquat n'est pas maintenu, même si la concentration de l'air ambiant se situe dans la fourchette cible. La demande deCO2 à des valeurs PPFD élevées est telle que la disponibilité duCO2 peut facilement devenir le facteur limitant du rendement et du développement de la plante. Une vitesse d'air minimale de 0,2-0,4 m-s-1 doit être maintenue à l'intérieur du couvert végétal, mesurée à l'aide d'un anémomètre à fil chaud.
Photo acclimatation : Le cannabis a une capacité remarquable d'utilisation de la lumière ; cependant, même le cannabis sera endommagé par une exposition immédiate aux intensités lumineuses utilisées pour la floraison avec des appareils LED à PPFD élevé (1200 - 1800 µmol-m-2-s-1). Il est nécessaire d'endurcir les plantes à des intensités lumineuses croissantes en commençant par la propagation et en continuant jusqu'à la floraison. Un clone enraciné commençant sa croissance végétative doit être exposé à 200 - 300 µmol-m-2-s-1 avec des augmentations suffisantes pour atteindre 450 - 600 µmol-m-2-s-1 avant l'initiation florale. Des augmentations quotidiennes de 25 µmol-m-2-s-1 pendant la croissance végétative et de 50 µmol-m-2-s-1 pendant la floraison permettront aux plantes de se photoacclimater sans stress.
Équipement de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) : Malgré l'efficacité électrique exceptionnelle des luminaires LED horticoles modernes, les installations à PPFD élevé dégagent encore des quantités importantes de chaleur dans les espaces de culture. En outre, les taux de transpiration ont tendance à augmenter avec l'intensité lumineuse. Ainsi, les charges sensibles (température de l'air) et latentes (énergie nécessaire à la condensation de la vapeur d'eau) augmentent par rapport aux valeurs de référence précédemment établies pour la culture du cannabis. L'un des défis spécifiques de la conception des systèmes CVC dans ces conditions consiste à maintenir les faibles valeurs de DPV requises au cours de la première ou des deux premières semaines de floraison. Les plantes de cannabis doublent ou triplent de taille pendant la floraison, ce qui signifie que les plantes qui commencent à fleurir sont beaucoup plus petites et transpirent donc beaucoup moins que lorsqu'elles sont complètement mûres. Les systèmes CVC conçus pour répondre aux besoins de déshumidification des plantes matures éliminent souvent trop d'humidité de l'air au début de la floraison. Dans les environnements à PPFD élevé, les systèmes CVC doivent être capables de gérer des charges latentes et sensibles très variables. Il existe plusieurs moyens d'y parvenir, notamment la variation des débits des ventilateurs et des réfrigérants, l'échelonnement et l'humidification à la vapeur.
Sélection des cultivars : Il convient de noter que tous les génotypes de cannabis ne réagissent pas favorablement à une intensité lumineuse élevée. En fonction de vos objectifs, vous pouvez sélectionner des cultivars qui donnent de bons résultats et qui sont récompensés par un rendement supplémentaire, ou tenir compte des zones de gradation pour faire fonctionner des cultivars moins lumineux à une intensité plus faible.
Gestion des nutriments et de l'irrigation : Avec une intensité lumineuse plus élevée, le cannabis exige des apports plus importants en eau, en nutriments et enCO2. Imaginez un culturiste qui doit absorber plus de nourriture que l'homme moyen en une journée pour soutenir l'énergie utilisée et la masse qu'il est en train de construire. D'après nos recherches et nos études de cas sur les cultures à forte intensité lumineuse, nous constatons que des CE allant jusqu'à 3,0 sont souvent suffisantes si l'engrais est bien équilibré. La demande et la mobilité des éléments nutritifs varient également en fonction des taux de DPV, de sorte que le maintien d'un DPV idéal joue un rôle important dans la gestion des éléments nutritifs et de l'irrigation. Il convient de noter qu'en plus des 17 éléments essentiels, le cannabis répond favorablement aux biostimulants tels que l'acide fulvique, le varech, les micro-organismes bénéfiques et le silicate, ces apports supplémentaires peuvent grandement améliorer la santé de la plante et sa résistance aux stress abiotiques tels que la forte intensité lumineuse.
