Fluence collabore avec des chercheurs de l'Université de Floride pour étudier l'impact de la lumière bleue sur l'efficacité de l'utilisation de l'eau
Le succès de Fluence dans le domaine de la technologie d'éclairage par LED a contribué à ouvrir une vague de recherche sur les effets du spectre photosynthétique et sur la manière dont il peut affecter la production pour l'agriculture en environnement contrôlé. Désormais, grâce à un contrôle précis du spectre d'éclairage, les scientifiques peuvent aller au-delà des principes fondamentaux de la photobiologie et acquérir une compréhension plus nuancée des réponses des plantes à la qualité de la lumière.
À l'université de Floride, les chercheurs étudient le spectre photosynthétique sous l'angle d'un élément souvent négligé de la culture : l'efficacité de l'utilisation de l'eau (WUE). En manipulant les ratios de lumière rouge, bleue et verte, les scientifiques découvrent comment la lumière affecte l'efficacité de l'utilisation de l'eau indépendamment d'autres facteurs.
"Jouer sur la qualité de la lumière n'a pas seulement un impact sur la croissance", explique le Dr Celina Gómez. Elle a un impact sur ce que nous appelons les "résultats de production", comme la quantité d'eau utilisée pour la production.
Celina Gómez et son équipe ont établi une corrélation entre le pourcentage de lumière bleue appliqué à la laitue et sa consommation d'eau. En fin de compte, ils ont observé que la lumière bleue diminue l'utilisation de l'eau, très probablement en augmentant la conductance stomatique, une fonction de la plante fortement liée à la transpiration.
Efficacité de l'utilisation de l'eau, conductance stomatique et lumière bleue
"Nous avons suivi la consommation d'eau - et pas seulement une mesure instantanée des échanges gazeux", explique M. Gómez. "Nous avons en fait mesuré la consommation totale d'eau tout au long du cycle de culture.
Les traitements de l'expérience ont utilisé six ratios de lumière bleue (446 nm) et rouge (664 nm) qui variaient progressivement de 0 % de bleu + 100 % de rouge à 100 % de bleu + 0 % de rouge. Un traitement supplémentaire incorporait de la lumière blanche à large bande, qui incluait de la lumière verte. Pour chaque augmentation de 10 % de la lumière bleue, la conductance stomatique de la vapeur d'eau augmentait de 10 mmol-m-2-s-1.
Il est bien connu des horticulteurs et des chercheurs que la réponse morphogénique typique à des quantités accrues de lumière bleue est une réduction de la hauteur des plantes et de la surface foliaire. La réduction de la capture du rayonnement par des plantes plus compactes est considérée comme la principale raison de la réduction de la croissance en réponse à l'augmentation de la lumière bleue. En outre, la conductance stomatique a tendance à augmenter avec la lumière bleue. Gómez explique que ce phénomène est déclenché par les photorécepteurs cryptochrome et phototropine, qui absorbent la lumière bleue, et qu'il en résulte une réponse des canaux ioniques de la plante qui favorisent l'ouverture du pore stomatique.
En outre, l'efficacité photosynthétique plus faible de la lumière bleue peut avoir inhibé la croissance, influençant ainsi les résultats du WUE. Comme le fait remarquer M. Gómez, des études antérieures ont montré que l'efficacité photosynthétique de la lumière bleue est jusqu'à 35 % inférieure à celle d'autres bandes d'ondes. Un rendement inférieur de la masse végétale affecte l'efficacité de l'utilisation de l'eau, indépendamment de la consommation d'eau.
Il est également important de noter que ces expériences ont été réalisées dans un environnement contrôlé avec des points de consigne environnementaux spécifiques. Des points de consigne différents peuvent influencer les réponses mesurées dans le cadre de cette étude.
L'ajout d'un feu vert peut améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau
Pour mieux comprendre les interactions entre la lumière rouge et la lumière bleue, Gómez et son équipe ont également utilisé un traitement lumineux à large spectre. Ce groupe de lumière blanche a reçu la même intensité lumineuse quotidienne que les traitements bleu/rouge (17,5 mol-m-2-d-1), mais avec un rapport spectral de 19 % de bleu + 43 % de vert + 38 % de rouge. L'équipe a constaté que les plantes cultivées sous un éclairage à large spectre pourraient avoir une meilleure efficacité énergétique que les plantes cultivées sous une lumière bleue à plus de 66 % provenant uniquement de DEL rouges et bleues.
"Nous avons comparé le traitement à la lumière blanche aux traitements à la lumière rouge et bleue et nous avons obtenu des résultats très différents", explique M. Gómez. "Avec la lumière blanche, nous n'avons pas constaté de baisse de l'efficacité de l'utilisation de l'eau ni d'augmentation de la conductance stomatique. D'autres études ont montré que la lumière verte contrecarre certaines réponses à la lumière bleue, y compris la conductance stomatique."
M. Gómez précise qu'il s'agit d'une étude conceptuelle plutôt que d'un scénario réel ; les cultivateurs ne cultiveraient normalement pas sous des pourcentages aussi élevés de lumière bleue. Cependant, les implications pour la recherche photobiologique future sont considérables.
À mesure que la recherche sur le spectre progresse, les horticulteurs peuvent s'attendre à mieux comprendre des variables de production qui n'étaient pas corrélées auparavant, comme la lumière bleue et l'utilisation optimale de l'énergie. Et grâce au soutien matériel de Fluence Bioengineering, des chercheurs comme le Dr Gómez continueront à faire progresser la science de l'éclairage et de la culture.
Pour en savoir plus sur les travaux de son équipe, lisez l'article original ici :
https://www.mdpi.com/2311-7524/4/3/16.
