Comment mesurer efficacement la lumière dans la recherche agronomique ?
- Technicien Agralis
- 10 sept.
- 5 min de lecture
Dernière mise à jour : 8 oct.
La lumière constitue l’un des principaux facteurs de croissance des plantes. Elle intervient directement dans la photosynthèse et influence de nombreux processus physiologiques : germination, floraison, accumulation de biomasse, teneur en pigments, etc. Pour les chercheurs en agronomie, la mesure précise de la lumière est donc un outil essentiel, que ce soit pour évaluer l’impact de pratiques culturales, comparer des variétés ou analyser l’efficacité d’installations sous serre.
Mais comment mesurer efficacement ce paramètre complexe ? Quels instruments privilégier et selon quels protocoles ? Cet article propose un guide complet, avec un focus sur les capteurs Apogee, largement utilisés dans la communauté scientifique internationale.
1. La lumière, moteur de la productivité végétale
La lumière solaire est une source d’énergie indispensable aux plantes. Elle influence :
La photosynthèse, grâce au rayonnement photosynthétiquement actif (PAR, 400 à 700 nm).
Les rythmes biologiques (photopériodisme, ouverture des stomates).
La morphogenèse (développement foliaire, allongement des tiges).
La qualité des récoltes, via la teneur en sucres, pigments ou composés aromatiques.
En recherche agronomique, comprendre la dynamique lumineuse est crucial pour :
comparer l’efficacité des systèmes d’éclairage artificiel,
évaluer la compétition entre cultures et adventices,
optimiser l’architecture de la canopée,
corréler la lumière reçue à des rendements ou qualités de production.
La difficulté : la lumière est une donnée variable dans l’espace et dans le temps. Une mesure ponctuelle et non adaptée peut donc fausser une étude.
2. Comprendre ce que l’on mesure : PAR, ePAR et spectre lumineux
PAR : l’indispensable référence
Le PAR (Photosynthetically Active Radiation) correspond au rayonnement compris entre 400 et 700 nm, c’est-à-dire les longueurs d’onde utilisées par la photosynthèse. Il est exprimé en µmol·m⁻²·s⁻¹ (flux de photons par unité de surface et de temps).
ePAR : une extension récente
Des recherches récentes montrent que certaines plantes utilisent aussi des photons jusqu’à 750 nm. On parle alors de ePAR (extended PAR, 400-750 nm). Pour les chercheurs en agronomie, prendre en compte cette bande élargie peut être déterminant, notamment dans l’évaluation de l’efficacité des LED horticoles.
Le spectre lumineux complet
Au-delà de l’intensité, le spectre lumineux (répartition de l’énergie selon les longueurs d’onde) est un facteur clé. Certaines longueurs d’onde déclenchent des réponses physiologiques précises (par exemple le rouge lointain pour la floraison).
Conclusion : une bonne mesure de la lumière ne se limite pas à un simple luxmètre. Elle nécessite des capteurs adaptés aux processus biologiques.
3. Les instruments de mesure disponibles
Luxmètres : une solution limitée
Les luxmètres mesurent l’éclairement lumineux en lux, selon la sensibilité de l’œil humain. Or, la perception visuelle ne correspond pas à la sensibilité photosynthétique des plantes. Les luxmètres ne conviennent donc pas pour la recherche agronomique.
Ce sont les instruments de référence. Ils mesurent directement le flux de photons dans la bande PAR. Leur précision et leur simplicité d’utilisation expliquent leur large adoption dans les laboratoires et les essais agronomiques.
Dernière innovation, les capteurs ePAR élargissent la mesure jusqu’à 750 nm. Ils sont particulièrement utiles dans le contexte des cultures sous LED, où l’efficacité spectrale est un enjeu majeur.
Ils permettent une analyse très fine du spectre, longueur d’onde par longueur d’onde. Ce sont des instruments plus coûteux, mais indispensables pour caractériser des sources lumineuses complexes ou étudier des réponses physiologiques spécifiques.
Ils mesurent le rayonnement global (total ou net), utile pour corréler la lumière reçue à l’échelle d’une parcelle avec des modèles de croissance.
4. Les capteurs Apogee, références en recherche agronomique
Apogee Instruments est un acteur mondialement reconnu dans le domaine de la métrologie de la lumière. Les capteurs qu’Agralis distribue en France sont conçus pour répondre aux besoins des chercheurs et des ingénieurs agronomes.
Quelques modèles emblématiques :
Capteurs PAR Apogee MQ et SQ : robustes, étalonnés en laboratoire, simples d’utilisation. Disponibles en version ponctuelle ou intégrée.
Capteurs ePAR (Apogee SQ-500 series) : mesurent le flux photonique jusqu’à 750 nm. Particulièrement adaptés aux serres équipées de LED.
Spectroradiomètres Apogee : instruments portables de terrain, offrant une analyse détaillée du spectre lumineux.
Pyranomètres SP : mesurent le rayonnement global et permettent de relier l’énergie lumineuse aux flux énergétiques de la canopée.
Leur avantage : une précision scientifique couplée à une robustesse terrain, ce qui les rend adaptés aussi bien aux laboratoires qu’aux essais en plein champ.
5. Bonnes pratiques pour mesurer efficacement la lumière
Placement des capteurs
En plein champ : au-dessus du couvert végétal pour mesurer la lumière incidente.
Sous canopée : pour évaluer la répartition lumineuse dans les strates inférieures.
En serre : à hauteur de la culture, en tenant compte de l’ombrage éventuel des structures.
Calibration et entretien
Les capteurs Apogee sont fournis avec un étalonnage de précision.
Un nettoyage régulier de la surface optique est indispensable pour garantir la fiabilité des mesures.
Fréquence d’échantillonnage
Pour des mesures dynamiques (variation intra-journalière), privilégiez un enregistrement toutes les minutes.
Pour des études longues (effet de saison), un pas de 15 minutes à 1 heure peut suffire.
Intégration avec d’autres données
Pour être pleinement exploitables, les mesures de lumière doivent être corrélées avec d’autres paramètres :
température et humidité du sol,
humidité relative et CO₂ de l’air,
croissance et rendement des plantes.
6. Exploiter les données dans la recherche agronomique
La valeur des mesures ne réside pas seulement dans leur acquisition, mais dans leur exploitation scientifique.
Corrélation lumière / biomasse : établir des modèles de productivité.
Comparaison variétale : identifier des variétés plus efficaces sous faible intensité lumineuse.
Optimisation des serres : ajuster les éclairages artificiels en fonction de la lumière naturelle mesurée.
Agroforesterie : évaluer l’effet d’arbres d’ombrage sur les cultures associées.
Exemple concret : un essai de maïs sous différents niveaux de densité de semis peut montrer comment la compétition pour la lumière affecte la photosynthèse et le rendement final.
7. Pourquoi choisir Apogee avec Agralis ?
Expertise scientifique : Apogee est une marque reconnue et citée dans de nombreuses publications internationales.
Support local : en tant que distributeur officiel en France, Agralis assure un accompagnement technique (choix des capteurs, mise en œuvre, maintenance).
Fiabilité des données : instruments calibrés et validés par la communauté scientifique.
Conclusion
La lumière est une ressource vitale pour les plantes, et sa mesure rigoureuse constitue un pilier de la recherche agronomique. Pour être pertinentes, ces mesures doivent aller au-delà des luxmètres grand public et s’appuyer sur des instruments conçus pour la physiologie végétale, comme les capteurs PAR, ePAR, spectroradiomètres et pyranomètres Apogee.
Grâce à ces outils, les chercheurs disposent de données fiables pour analyser, comparer et optimiser les systèmes de culture. Et avec l’appui d’Agralis, distributeur officiel en France, ils bénéficient d’un accompagnement adapté à leurs besoins spécifiques.
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