L’éclairage artificiel des orchidées: sixième et dernière partie – La mesure moderne de l’éclairage artificiel!

Il existe beaucoup de confusion quant à la manière de mesurer l’intensité lumineuse, surtout chez les orchidophiles qui utilisent souvent des barèmes archaïques et inadaptés. Dans cette chronique, nous tenterons de démystifier les concepts de mesures modernes et de montrer en quoi ils sont beaucoup plus utiles et plus révélateurs des besoins réels des plantes.

L’éclairement maximal à midi a longtemps servi de référence

Dans leur habitat naturel, les orchidées reçoivent en effet des doses de lumière très variables tout au long de la journée. Lorsqu’il a fallu quantifier plus rigoureusement l’intensité lumineuse requise par les plantes, il a semblé logique d’utiliser l’éclairement maximal (vers midi) comme référence. Il s’agit en réalité de l’illumination maximale que la plante peut supporter dans son milieu naturel, valeur mentionnée dans les livres de référence. En pratique, les intensités mentionnées excèdent largement les besoins moyens des plantes.

Bien que le maximum journalier constitue une base intéressante pour comparer les besoins en éclairage (faibles, moyens ou élevés), il n’est pas approprié d’utiliser ces intensités extrêmes pour créer un espace de culture adapté. Si l’on fournissait un éclairage aussi intense en continu tout au long de la journée, les plantes seraient saturées de lumière et leur feuillage pourrait même être endommagé en quelques jours seulement. 

L’illumination cumulative quotidienne (DLI en anglais) représente beaucoup mieux les besoins réels d’éclairage

En éclairage artificiel, l’intensité lumineuse est constante du matin au soir. Pour déterminer l’illumination équivalente continue, les analystes ont calculé l’illumination cumulative quotidienne (DLI pour Daily Light Integral en anglais) sous la courbe en cloche, puis ont réparti cette énergie de façon uniforme sur une période de douze heures.

D’autres facteurs naturels réduisent également les besoins en éclairage artificiel

Le couvert nuageux et les obstacles naturels (par exemple, de grands arbres qui font de l’ombre) réduisent l’intensité lumineuse dont bénéficient les plantes en milieu naturel. Ces obstacles à la transmission de la lumière sont toutefois absents de l’éclairage domestique. Il n’y a pas de nuages dans nos maisons, et les luminaires modernes fournissent un éclairage plus uniforme, avec peu d’ombre, surtout s’ils sont installés correctement, comme nous l’avons recommandé dans nos chroniques précédentes.

Un autre facteur géométrique est déterminant pour calibrer l’intensité de l’éclairage artificiel. Il s’agit du facteur «cosinus». Comme le soleil traverse le ciel d’est en ouest, le feuillage est illuminé sous plusieurs angles différents au cours de la journée, certaines projections étant très efficaces et d’autres beaucoup moins. En effet, les feuilles, qui sont des surfaces relativement planes et fixes, captent un maximum de lumière lorsque les rayons lumineux arrivent perpendiculairement à leur surface.

En revanche, une faible partie de l’énergie incidente pourra être captée lorsque les rayons lumineux arriveront parallèlement à la surface de la feuille. Au cours d’une journée complète, il y aura donc une perte d’efficacité dans le transfert énergétique d’environ 50 %, quelle que soit l’orientation spécifique de chacune des feuilles. Ce résultat est obtenu en incluant le cosinus de l’angle d’arrivée des rayons lumineux par rapport à la normale de la feuille dans le calcul du transfert d’énergie.

En éclairage continu, 15 % à 25 % de l’intensité maximale devraient suffire

Les recommandations d’intensité lumineuse que l’on trouve dans la plupart des livres de référence sur les orchidées sont donc de 4 à 6 fois trop fortes pour les besoins réels des orchidées «sous éclairage constant». Ces intensités sont plutôt des indications sur le maximum d’éclairage que la plante peut supporter dans son milieu naturel (à midi). Or, dans nos installations domestiques, le niveau d’éclairage nécessaire à la croissance des orchidées est beaucoup plus faible, car il est plus constant, mieux réparti et sans obstacle atténuant. 

Il n’est pas rare de voir des installations professionnelles (par exemple des serres de production commerciale) qui fournissent seulement 10 % de l’éclairage maximal répertorié dans les références traditionnelles. Ce faible niveau d’éclairage s’avère souvent suffisant pour permettre une croissance régulière des jeunes plantes sans les stresser outre mesure. En gagnant en maturité, les orchidées toléreront un éclairage plus intense et pourront en tirer parti pour la mise en fleur, d’où la recommandation de 15 à 25 % pour des plants adultes et en bonne santé. Pour les plantes en phase de récupération après un rempotage ou un autre changement majeur de conditions de culture, on utilise souvent des niveaux assez faibles (environ 10 à 15 % du maximum journalier), comme pour les jeunes plantules.

Le DLI est désormais le concept principal permettant de quantifier les besoins d’éclairage des plantes

Pour éviter toute confusion concernant le pourcentage du maximum journalier, l’illumination quotidienne cumulative (DLI pour Daily Light Integral) s’avère être un paramètre bien plus représentatif des besoins énergétiques des plantes. Le DLI exprime le flux total de photons qui alimente la photosynthèse au cours d’une journée entière. Cette mesure est tout aussi valide lorsque l’éclairage est naturel (variable en fonction du moment de la journée comme montré précédemment) que lorsqu’il est continu (sous éclairage artificiel), et même lorsque l’illumination est obtenue par une combinaison d’éclairage naturel et artificiel.

Très simple à comprendre

L’unité de mesure peut sembler déroutante, mais elle est en réalité très simple. Le DLI se quantifie en mesurant la quantité totale de photons reçus sur un mètre carré au cours d’une journée entière.

Comme les photons sont de minuscules trains d’onde lumineuse, il y en a une quantité gigantesque reçue à la fin de la journée. On utilise donc le «mole» (6,02 x 10^²³) comme facteur d’échelle. Il s’agit en fait d’un simple facteur d’échelle, comme tous les autres facteurs multiplicatifs couramment utilisés, tels que le kilo (1 kg = 1 000 g) ou le méga (1 M bit = 1 000 000 bits). Le mole est toutefois un facteur multiplicatif beaucoup plus grand et vraiment difficile à imaginer. Les chimistes l’utilisent régulièrement pour paramétrer les réactions chimiques faisant intervenir une multitude de particules élémentaires, comme c’est le cas en botanique, bien évidemment!

Le flux de photons est une mesure instantanée qui permet d’estimer le DLI total

Sous éclairage artificiel, l’intensité lumineuse reste constante tout au long de la journée. Il est donc possible de la mesurer à n’importe quel moment de la journée. La mesure consiste alors à estimer la quantité totale de photons reçus sur la surface collectrice en une seconde, au lieu d’une journée entière. Comme il y a 43 200 secondes dans une journée de douze heures, il suffit de multiplier le flux de photons par seconde par le facteur 43 200 pour passer d’une estimation à l’autre, comme indiqué dans le tableau précédent. Ici, on utilisera souvent le µmol (6,02 × 10¹⁷), un facteur d’échelle mieux adapté à la mesure du flux instantané.

Pour ceux qui souhaiteraient en savoir plus, Mathieu Hodgson a publié un excellent article en décembre 2023 dans lequel il présente un éventail de concepts et de mesures spécifiques à l’éclairage horticole. Il inclut également un tableau des intensités recommandées pour plusieurs plantes d’intérieur.

Pour résumer notre série sur l’éclairage artificiel des orchidées

Le présent article est le dernier de notre série sur l’éclairage artificiel. Voici les points importants à retenir:

1 – L’éclairage dans nos maisons est souvent insuffisant, surtout en hiver!

Si l’on souhaite cultiver des orchidées à l’intérieur, il faut non seulement augmenter l’apport lumineux, mais aussi fournir un spectre lumineux complet afin d’éviter les carences chromatiques, tant pour la photosynthèse que pour l’hygiène des collections. 

2 – Les luminaires DEL offrent la meilleure qualité d’éclairage et sont plus efficaces que toutes les technologies antérieures.

Recherchez les luminaires indiqués «blanc froid» avec un spectre complet, à 6 000 °K ou 6 500 °K. Il faudra concentrer la lumière produite sur l’espace de culture afin de ne pas disperser l’énergie si précieuse pour la croissance des plantes.

3 – Gardez à l’esprit que les plantes sont de petites usines de transformation chimique et que la lumière est leur unique source d’énergie.

Pour favoriser une croissance optimale et de belles floraisons, il faut fournir beaucoup de lumière à chaque plante. En fait, il faut leur fournir la quantité de lumière maximale qu’elles peuvent supporter pour permettre à chaque «mini-usine» d’opérer à plein rendement. En pratique, on créera un environnement lumineux aussi proche que possible des exigences connues de la collection, puis on observera périodiquement chaque plante pour s’assurer que les conditions offertes lui conviennent.

4 – Pour profiter des variations d’intensité lumineuse, on concentre les plantes qui ont un grand besoin d’éclairage vers le centre des étagères, là où l’intensité est maximale.

Ce sera l’endroit idéal pour les plantes en pleine croissance et en préparation d’une inflorescence, car la photosynthèse y sera stimulée au maximum. Sur les côtés, on disposera les plantes dont les besoins sont moindres, comme:

1. les orchidées ayant terminé leur floraison;
2. les plantes en convalescence après un rempotage ou un traitement affaiblissant;
3. les jeunes plantules qui ne peuvent pas recevoir de flux lumineux intenses;
4. toutes les plantes récemment acquises que l’on souhaite adapter progressivement à notre environnement de culture.

5 – Quelques aménagements complémentaires sont recommandés pour garantir un environnement de croissance optimal à notre collection.

Pour les orchidées:

1. il faut notamment prévoir un contrôle rigoureux de la durée d’éclairage;
2. un apport en humidité (surtout en hiver, car l’air intérieur devient alors beaucoup trop sec); 
3. une circulation d’air constante (24h/24h); 
4. une baisse de la température en soirée; 
5. une obscurité de très bonne qualité durant la nuit. Ces aménagements sont faciles à mettre en place, mais ils seront déterminants pour la réussite de notre projet de culture.

6 – Les recommandations d’intensité lumineuse que l’on trouve dans la plupart des anciens livres de référence sur les orchidées sont de 4 à 6 fois trop élevées par rapport aux besoins réels des plantes – «en éclairage constant et continu».

Ces recommandations sont en effet basées sur le niveau d’éclairage maximal que la plante peut supporter dans son milieu naturel en mi-journée. Dans nos installations domestiques, on estime généralement que les besoins réels en éclairage artificiel sont compris entre 15 % et 25 % de l’intensité maximale mesurée à midi en milieu naturel.

Remerciements

Merci d’avoir suivi notre série d’articles sur l’éclairage artificiel. Quoique le sujet peut sembler un peu rébarbatif à certains de nos lecteurs, il est d’une importance capitale pour la croissance et la santé de nos collections d’orchidées. N’hésitez pas à soumettre vos questions dans la zone «Commentaires». On tentera d’y répondre dès que possible.