optimisation du microclimat des potées fleuries produites ... · sans le soutien technique du...
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Optimisation du microclimat des potées fleuries produites en serre dans une optique d’économie
d’énergie
Mémoire
Taoufik Essekkouri
Maîtrise en biologie végétale
Maître ès sciences (M. Sc.)
Québec, Canada
© Taoufik Essekkouri, 2014
iii
Résumé
Le développement de l’horticulture ornementale sous serre en climat nordique, est
confronté à l’uniformisation de la qualité des plants produits et à une consommation
élevée d’énergie pour le chauffage. L’étude porte sur trois potées fleuries produites
sous serre au Québec, les poinsettias, les hydrangées et les pétunias. L’objectif du
projet est la réduction de la consommation de gaz de chauffage des serres, en
injectant du CO2 combiné à un différentiel de température jour-nuit positif (DIF+).
Un DIF+ combiné à l’enrichissement carboné entre 900 et 950 ppm, est appliqué dans
deux serres. Deux autres serres ont servi de témoin, où seul un DIF+ similaire à la
production conventionnelle est appliqué. Les plants produits sous les deux régies
climatiques, ont atteint les standards de commercialisation. Chez les poinsettias, la
réduction de la consommation d’énergie a varié entre 15,8% et 21% et chez les
hydrangées, cette réduction a varié de 4% à 5,2%.
v
Table des matières
Résumé.................................................................................................................... iii
Liste des tableaux ................................................................................................... vii
Liste des figures ....................................................................................................... ix
Liste des annexes .................................................................................................... xi
Liste des abréviations.............................................................................................. xiii
Remerciements ....................................................................................................... xv
Introduction ............................................................................................................... 1
1 Revue de littérature ............................................................................................ 3
1.1 L’industrie horticole ornementale au Canada .............................................. 3
1.2 Production de plantes fleuries en pots et consommation d’énergie pour le
chauffage des serres ............................................................................................. 4
1.2.1 Utilisation d’écrans thermiques ................................................................ 4
1.2.2 Régulation du microclimat des serres ...................................................... 4
2 Problématique .................................................................................................. 17
3 Hypothèses de recherche ................................................................................ 19
4 Les objectifs du projet ...................................................................................... 19
5 Matériel et méthodes ........................................................................................ 20
5.1 Description des serres .............................................................................. 20
5.2 Matériel végétal ......................................................................................... 21
5.3 Régie de culture ........................................................................................ 23
5.3.1 Essai des poinsettias ............................................................................. 23
5.3.2 Essai des hydrangées ........................................................................... 24
5.3.3 Essai des pétunias ................................................................................ 24
5.4 Protocole expérimental ............................................................................. 25
5.4.1 Facteurs et traitements étudiés .............................................................. 25
5.4.2 Dispositif expérimental ........................................................................... 25
5.5 Calcul de l’énergie pour le chauffage des serres ....................................... 28
5.5.1 Bilan énergétique d’une serre ................................................................ 28
5.5.2 Méthode de calcul ................................................................................. 29
6 Résultats et discussion..................................................................................... 33
6.1 Essai sur les poinsettias ............................................................................ 33
vi
6.1.1 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la croissance
des poinsettias ................................................................................................. 33
6.1.2 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des poinsettias ........................................................................ 37
6.2 Essai sur les hydrangées .......................................................................... 39
6.2.1 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la croissance
des hydrangées ................................................................................................ 39
6.2.2 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des hydrangées ....................................................................... 46
6.3 Essai sur les pétunias ............................................................................... 48
6.3.1 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la croissance
des pétunias ..................................................................................................... 48
6.3.2 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des pétunias ............................................................................ 51
6.4 Consommation d’énergie de chauffage ..................................................... 54
Conclusion .............................................................................................................. 59
Liste bibliographique ............................................................................................... 61
Annexes .................................................................................................................. 67
vii
Liste des tableaux
Tableau 1. Effet de la différence de température diurne et nocturne (DIF) sur la
morphogenèse de certaines plantes ............................................................. 6
Tableau 2. Effet de la différence de température diurne et nocturne négative
(DIF -) sur la croissance et le développement de cultivars
d'Euphorbia pulcherrima Willd ex.Klotzsch (Poinsettia) ................................. 7
Tableau 3. Effet de la différence de température diurne et nocturne négative
(DIF -) sur la croissance et le développement de cultivars d'autres
espèces ornementales ................................................................................ 10
Tableau 4. Effet de la différence de température diurne et nocturne positive
(DIF +) sur la croissance et le développement de cultivars
d'Euphorbia pulcherrima Willd ex.Klotzsch (Poinsettia) ............................... 12
Tableau 5. Effet de la différence de température diurne et nocturne positive
(DIF +) sur la croissance et le développement de cultivars d'autres
espèces ornementales ................................................................................ 15
Tableau 6. Effet de l’enrichissement carboné (1000 - 1500 ppm) sur la
croissance et le développement de quelques plantes ornementales ........... 16
Tableau 7. Programme des essais ............................................................................... 23
Tableau 8. Traitements et variables mesurées pour les cultures de poinsettias,
hydrangées et pétunias............................................................................... 27
Tableau 9. Données sur les serres de l'Université Laval .............................................. 29
Tableau 10. Coefficient global de transfert de chaleur (U), de matériaux de
serres ......................................................................................................... 30
Tableau 11. Taux d'infiltration estimé dans les serres par type de construction .............. 31
Tableau 12. Coefficients de l'équation de pression de vapeur saturée ........................... 32
Tableau 13. Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la
croissance des poinsettias .......................................................................... 34
Tableau 14. Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des poinsettias ................................................................... 39
Tableau 15. Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la
croissance des hydrangées ........................................................................ 40
Tableau 16. Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des hydrangées ................................................................. 46
Tableau 17. Effet de l’enrichissement carboné de la température et de la
dimension du pot sur la croissance des pétunias ........................................ 48
Tableau 18. Effet de l’enrichissement carboné, de la température et de la
dimension du pot sur le développement des pétunias ................................. 53
Tableau 19. Consommation et économie d'énergie pour le chauffage des
hydrangées et des poinsettias .................................................................... 55
ix
Liste des figures
Figure 1. Bilan thermique de la serre (Selon Villeneuve et coll., 2005) ................ 28
Figure 2. Croissance en hauteur du ʽChristmas Eveʼ sous DIF+1°C sans CO2 et
sous DIF+7°C avec CO2, comparée aux croissances en hauteur
maximale et minimale exigées pour la vente commerciale ................... 35
Figure 3. Évolution de l'indice de croissance de ʽPremium Redʼ et de
ʽChristmas Eveʼ sous DIF+1°C sans CO2 et sous DIF+7°C avec CO2 .. 35
Figure 4. Nombre de cyathia de ʽPremium Redʼ et de ʽChristmas Eveʼ sous
DIF+3°C sans CO2 et sous DIF+5°C avec CO2 .................................... 38
Figure 5. Croissance des hydrangées roses et bleues en hauteur sous
DIF+1°C sans CO2 et sous DIF+5°C avec CO2 .................................... 41
Figure 6. Diamètre moyen des inflorescences des hydrangées roses et bleues
sous DIF+1°C sans CO2 et sous DIF+5°C avec CO2............................ 42
Figure 7. Biomasse aérienne sèche des hydrangées roses et bleues sous
DIF+1°C sans CO2 et sous DIF+5°C avec CO2 .................................... 44
Figure 8. Biomasse aérienne fraîche des hydrangées roses et bleues sous
DIF+1°C sans CO2 et sous DIF+5°C avec CO2 .................................... 45
Figure 9. Évolution de l'indice de croissance des pétunias sous DIF+3°C sans
CO2 et sous DIF+5°C avec CO2 dans des pots de 10,2 cm et de 12,7
cm de diamètre .................................................................................... 50
Figure 10. Biomasse aérienne sèche et fraîche des pétunias produits dans des
pots de 10,2 cm et de 12,7 cm de diamètre ......................................... 51
Figure 11. Nombre de fleurs par pétunia soumis à DIF+3°C sans CO2 et à
DIF+5°C avec CO2 dans des pots de 10,2 cm et de 12,7 cm de
diamètre ............................................................................................... 54
Figure 12. Consommation en gaz pour le chauffage des poinsettias et des
hydrangées, sous deux régies climatiques différentes ......................... 57
xi
Liste des annexes
Annexe 1. Plan d'expérience des essais sur les poinsettias, les hydrangées et
les pétunias ................................................................................................... 67
Annexe 2. Tableau d'ANOVA pour l’essai sur les poinsettias ......................................... 67
Annexe 3. Tableau d'ANOVA pour l'essai sur les hydrangées ....................................... 68
Annexe 4. Tableau d'ANOVA pour l'essai sur les pétunias ............................................ 68
xiii
Liste des abréviations
DIF : Différentiel de température jour-nuit exprimé en °C (différence entre la température diurne et la température nocturne).
DIF - : Différentiel de température jour-nuit négatif (température de jour < température de nuit).
DIF + : Différentiel de température jour-nuit positif (température de jour > température de nuit).
TMJ : Température moyenne journalière.
xv
Remerciements
Mes vifs remerciements s’adressent à mon directeur de recherche, le Dr. Damien
de Halleux, pour son encadrement, son soutien et son encouragement. Étant toujours
disponible et prêt à m’orienter dans mon travail de recherche, son aide a été
inestimable.
Je tiens également à remercier mon co-directeur, le Dr. André Gosselin, pour ses
précieux conseils et sa confiance, ainsi qu’au Dre. Blanche Dansereau pour son
expertise en horticulture ornementale, qui a enrichi mes connaissances.
Je remercie particulièrement Joey Villeneuve, Ing. qui a été partie prenante de ce
travail de recherche et m’a soutenu intensivement tout le long du projet. Mes
remerciements s’adressent également à sa conjointe, Marise Vallières, Ing. pour son
intérêt qu’elle a porté au projet.
Sans le soutien technique du personnel des pavillons de l’Envirotron et Gene-H.-
Kruger, mon projet de recherche ne serait pas mené à terme. Ainsi, je remercie
sincèrement Dre. Carole Martinez, Nicolas Pelletier, Ing., François Larochelle, Ing.
ainsi que Rachel Daigle et Marie-André Paré.
Aussi, je remercie la compagnie Les Serres Sylvain Cléroux Inc., partenaire du projet
et en particulier son président, M. Sylvain Cléroux. En plus, j’exprime toute ma
gratitude à son personnel technique, notamment Guy Fortier, Agr. et Martin Venne,
Agr., pour leurs conseils et leurs soutiens.
Finalement, je suis très reconnaissant envers Le Fonds de recherche du Québec –
Nature et technologies (FRQNT) pour avoir financé mes études de deuxième cycle,
sous forme de bourse en milieu pratique (BMP).
1
Introduction
La floriculture, principal secteur de l’horticulture ornementale au Canada, a contribué
en 2011, à hauteur de 63% du total des recettes monétaires agricoles de plantes
ornementales (AAC, 2012). Au Québec, la tendance est la même, en 2011 elle
représentait 57,5% de la recette totale en provenance du marché du secteur de
l’horticulture ornementale (MAPAQ, 2012).
L’un des soucis majeurs de la production ornementale est l’uniformisation de la
qualité des plants produits, telles que la morphologie et l’architecture (Berghage,
1998). En effet, la cédule de production est précise et fait appel à la maitrise de tous
les facteurs environnementaux, en particulier ceux du microclimat des serres. En
outre, dans un climat nordique, l’énergie pour le chauffage des serres est une
contrainte de taille. La facture qui y est associée est de plus en plus lourde, compte
tenu de la hausse constante des prix des produits énergétiques. Aux États-Unis,
l’énergie pour le chauffage représente 75% de la consommation annuelle d’énergie
d’une serre classique (Newman, 2011). En Ontario, le coût de chauffage des serres est
de 20 à 35% des coûts totaux de production, selon le type de culture (Brown, 2011).
Au Québec, les coûts de l’énergie en serriculture représentent de 15 à 30% des coûts
totaux (SPSQ, 2007).
La réduction de la consommation de gaz de chauffage des serres et en conséquence,
de l’émission du CO2 par l’industrie serricole ornementale, peut se faire en réduisant
les températures dans les serres (Benninga et coll., 2005). En plus, la température est
un outil simple et un excellent moyen pour contrôler le microclimat d’une serre
(Berghage, 1998).
Par ailleurs, le contrôle de la hauteur de certaines potées fleuries, comme les
poinsettias, est un problème majeur qui est édicté par les exigences commerciales de
vente. Les régulateurs de croissance sont un moyen de ce contrôle, mais dans un
souci de préservation de l’environnement, une alternative doit être trouvée. La
température se place ainsi comme un bon outil de contrôle de la taille des plantes
ornementales (Berghage et Heins, 1991).
2
La température est l’un des facteurs climatiques les plus importants dans la culture
ornementale sous serre, car elle affecte non seulement les taux de croissance des
plantes, la qualité et le temps de cycle de production, mais aussi les coûts de
chauffage (Hao et coll., 2011).
3
1 Revue de littérature
1.1 L’industrie horticole ornementale au Canada
L'horticulture ornementale a une importante incidence économique au Canada, en
plus d'offrir un fort potentiel de développement et d’expansion (ACHO, 2009). Elle
détient une part importante du segment de l’horticulture, soit 31% des 6,3 milliards
de dollars de recettes monétaires qu’a généré le secteur horticole en 2011 (AAC,
2012). Au Québec, elle a généré près de 26% des recettes monétaires provenant de
l’industrie horticole en 2011 (MAPAQ, 2012).
Par ailleurs, les fleurs et plantes en pots occupaient le premier rang avec des ventes de
669 millions de dollars, représentant ainsi près de 59% des ventes des produits
serricoles en 2011. Avec 38% d’unités produites, le poinsettia est la principale potée
fleurie d’intérieur. Cependant, les recettes en provenance du marché des potées
fleuries produites sous serre, ont diminué de 4,5% et de 17,6% entre 2010 et 2011, au
Canada et au Québec respectivement. Le nombre d’unités produites a chuté
également de 11,8% au Canada et de 28,7% au Québec (Statistique Canada, 2012).
Alors qu’au cours des 10 dernières années, le prix du gaz naturel, principale source
d’énergie pour le chauffage des serres, ne cessait d’augmenter (Newman, 2011), les
recettes de l’horticulture ornementale sous serre, demeurent relativement stables.
Dans un climat nordique, l’horticulture ornementale sous serre, consomme plus
d’énergie pour le chauffage que sous d’autres climats. En hiver, cette consommation
explose. En effet, en Ontario, 58% du total des frais de chauffage des serres, est
consommé entre décembre et février (Brown, 2011). Même constat au Québec où une
simulation de la consommation d’énergie pour le chauffage des serres, a révélé que
57% de cette énergie est consommée durant la même période (Halleux et Gauthier,
1998).
4
1.2 Production de plantes fleuries en pots et consommation
d’énergie pour le chauffage des serres
1.2.1 Utilisation d’écrans thermiques
L’augmentation des coûts énergétiques, amènent les producteurs serricoles à utiliser
des technologies simples afin de réduire la consommation d’énergie pour le
chauffage, tout en ne compromettant pas la qualité des plants produits. À cet effet, les
d’écrans thermiques permettent de réduire le volume d’air à chauffer, fournissent une
isolation qui empêche la perte de chaleur par rayonnement externe au cours de la nuit
(Frangi et coll., 2011) et procurent de l’ombrage en période estivale (Villeneuve,
2010).
Une étude a été faite en Italie, pour comparer l’effet de deux types d’écrans
thermiques sur l’économie d’énergie pour le chauffage de cultivars de deux potées
fleuries, le poinsettia et l’impatiens de Nouvelle Guinée. Elle a révélé que l’écran
thermique de type Svensson XLS17F/ILS70, a permis d’économiser l’énergie de
chauffage par rapport au type Aluminet 70I/70IC, de 17% et 18%, respectivement
avec les poinsettias et les impatiens de Nouvelle Guinée (Frangi et coll., 2011). En
outre, les paramètres de croissance mesurés pour les cultivars des deux potées fleuries
ne différent pas entre les deux types d’écran thermique, sauf pour le cultivar Par
Moorea (Impatiens de Nouvelle Guinée), dont la hauteur et le diamètre ont augmenté
de 27% et de 29,6% respectivement avec le type Svensson (Frangi et coll., 2011).
Par ailleurs, dans la côte est de la Grèce, l’écran thermique en aluminium de type
ULS-17, a permis de sauver jusqu’à 15% d’énergie pour le chauffage des serres en
verre par rapport au témoin sans écran thermique, pour le cultivar First Red de rose
(Kittas et coll., 2003). L’utilisation d’écrans thermiques comme matériaux isolants,
permet d’économiser l’énergie pour le chauffage des plantes ornementales sous serre,
surtout en hiver.
1.2.2 Régulation du microclimat des serres
Les facteurs qui influencent le microclimat d’une serre sont : la température,
l’humidité, la ventilation, l’enrichissement carboné et les matériaux de recouvrement
5
(Villagràn et coll., 2012; Mashonjowa et Milford, 2007; Teitel, 2007; YaHong et
coll., 2006; Kittas et coll., 1997). Dans un but d’économie d’énergie de chauffage et
de production de plantes ornementales aux exigences de vente satisfaisantes, la
température est fréquemment étudiée (Camberato et coll., 2012; Dunn et coll., 2011;
Nordli et coll., 2011; IQDHO, 2010; Lopez et Krug, 2009; Benninga et coll., 2005;
Berghage, 1998; Erwin et Heins, 1995; Jensen, 1995; Myster et Moe, 1995; Moe et
coll., 1992). Quant au CO2 seul et combiné à la température, ils sont étudiés dans un
but d’amélioration des paramètres de croissance et de développement des potées
fleuries (Mortensen et Moe, 1992; Mortensen, 1987; Mortensen, 1985). Par contre, on
a étudié rarement le CO2 combiné à la température dans un but d’économie d’énergie
de chauffage.
1.2.2.1 Intégration de la température
L’un des facteurs les plus importants qui régule le microclimat d’une serre, est la
température. Elle influence le taux de développement et la morphologie de la plante
(Berghage, 1998). Ainsi, les variations de température diurne et nocturne, jouent un
rôle dans la croissance et le développement de plusieurs espèces ornementales
(Shvarts et coll., 1997). L’étude de l’effet de ces variations de température sur la
morphologie des plantes est appelé thermo-morphogenèse (Myster et Moe, 1995;
Erwin et Heins, 1995). La thermo-périodicité désigne la description de la réponse de
la croissance des plantes aux fluctuations de température diurne et nocturne
(Sysoyeva et coll., 2001; Myster et Moe, 1995). La différence ou l’écart entre la
température diurne et nocturne, désigné par le terme DIF, a été longuement étudiée et
rapportée qu’il affecte la croissance et le développement de plusieurs espèces
ornementales (Berghage, 1998; Moe et coll., 1995; Cockshull et coll., 1995; Erwin et
Heins, 1995; Myster et Moe, 1995). En outre, le DIF est une option qui ouvre de
bonnes perspectives d’économie d’énergie de chauffage chez les poinsettias
(Camberato et coll., 2012). Le tableau 1 résume l’intensité de l’effet de DIF sur la
morphogenèse de certaines plantes ornementales.
6
Tableau 1. Effet de la différence de température diurne et nocturne (DIF) sur la
morphogenèse de certaines plantes
Adapté de (Myster et Moe, 1995)
Grand ou moyen
effet Petit ou effet nul
Plantes de jour court
Begonia X hiemalis Fortsch X
Chrysanthemum L. sp. X
Euphorbia pulcherrima Willd. ex Klotzseh X
Kalanchoe blossfeldiana v. Poelln. X
Plantes de jour long
Campanula isophylla Moretti X
Dianthus L. sp. X
Plantes de jour neutre
lmpatiens walleriana Hook. f. X
Lilium longiflorum Thunb. X
Petunia X hybrida Hort Vilm. - Andr. X
Rosa L. X
1.2.2.1.1 Différentiel de température diurne et nocturne négatif (DIF -)
Le contrôle de la hauteur de certaines potées fleuries comme les poinsettias, est un
problème majeur en production commerciale. Les régulateurs de croissance sont un
outil de contrôle de la taille des plantes, mais dans un souci de préservation de
l’environnement, d’autres alternatives doivent être trouvées (Berghage et Heins,
1991). En effet, certains régulateurs de croissance, comme le Daminozide et le
Paclobutrazol, ont été retirés du marché dans certains pays (Myster et Moe, 1995),
hormis l’Amérique du Nord où leur utilisation est permise. Un DIF négatif est une
alternative qui permet de réduire l’élongation de la tige et des pousses latérales
(Berghage, 1998; Cockshull et coll., 1995; Moe et coll., 1995; Myster et Moe, 1995;
Mortensen et Moe, 1992; Berghage et Heins, 1991).
Les poinsettias répondent très bien à un traitement de chute de température diurne par
rapport à la température nocturne (Tableau 2). La longueur des entrenœuds est réduite
sous DIF négatif et par conséquent la hauteur du plant diminue. Cependant, des
différences sont observées entre cultivars. En effet, le nombre de pousses latérales
7
chez les cultivars Diva et Lilo a diminué de 13,3% et augmenté de 2,9%
respectivement sous DIF -5,5°C vs DIF +5,5°C (McAvoy, 1992). Sous un grand écart
de température diurne et nocturne de -12°C, la floraison est retardée chez le cultivar
Steffi (Cokshull et coll., 1995).
Tableau 2. Effet de la différence de température diurne et nocturne négative (DIF -) sur
la croissance et le développement de cultivars d'Euphorbia pulcherrima Willd
ex.Klotzsch (Poinsettia)
Cultivar Températures
TD/TN*, DIF*
Effets sur la croissance et le
développement Références
ʽStarlightʼ 17/22 , 15/20
DIF -5°C
Réduction de la hauteur de 25% vs
DIF(+0) ou DIF(+7).
Pétioles des feuilles courts. Pas
d’abscission des bractées.
Moe et coll.,
1992
ʽLiloʼ Nécrose des bractées.
ʽLiloʼ
15,5/21
DIF -5,5°C
Diminution de la hauteur de 10,4% vs
DIF(+5,5).
Écart faible entre température
racinaire et aérienne vs DIF(+5,5).
Augmentation du nombre de pousses
latérales de 2,9% vs DIF(+5,5). McAvoy,
1992
ʽDivaʼ
Diminution de la hauteur de 10,4% vs
DIF(+5,5).
Écart faible entre température
racinaire et aérienne vs DIF(+5,5).
Diminution du nombre de pousses
latérales de 13,3% vs DIF(+5,5%).
ʽAnnette Hegg
Dark Redʼ
36 combinaisons
de températures
(14, 17, 20, 23,
26 et 29°C)
-15°C < DIF <
+15°C
Corrélation positive entre DIF et la
longueur internodale.
Plus le DIF diminue, plus la longueur
des entrenœuds diminue.
Berghage et
Heins, 1991
ʽLiloʼ et
ʽStarlightʼ
13/19
DIF -6°C
Longueur internodale réduite.
Effet comparable à un retardateur de
croissance.
Moe et coll.,
1995
ʽSteffiʼ
16/20, DIF -4°C
12/24, DIF -
12°C
DIF(-4) diminue la longueur des
pousses vs DIF(0).
DIF(-4) raccourci la durée
d’initialisation florale vs DIF(0) et
DIF(+4), de 3 et 9,4 jours
respectivement.
Au DIF(-12), la floraison est retardée.
Cokshull et
coll., 1995
* TD : Température Diurne (°C) ; TN : Température Nocturne (°C) ; DIF = TD-TN (°C)
8
Chez les pétunias (Tableau 3), la longueur des entrenœuds et des pousses latérales
diminuent sous DIF négatif (Bachman et McMahon, 2006; Patil et coll., 2001;
Kubota et coll., 2000). La teneur en chlorophylle (a) diminue de 20,5% sous DIF-6°C
vs DIF+6°C chez le cultivar Celebrity White (Bachman et McMahon, 2006) et la
durée d’initiation florale est plus longue sous DIF-8°C vs DIF+8°C (Patil et coll.,
2001). Par contre chez les chrysanthèmes, la réponse des cultivars est minime sous
DIF négatif.
Par ailleurs, la température moyenne journalière est un facteur très important à
prendre en considération dans une production commerciale de poinsettias. La
température moyenne optimale est de 20°C, plus on s’éloigne de cette température,
plus l’initiation florale est retardée et la plante donne plus de feuilles et d’entrenœuds
(Jensen, 1995). En outre, une température nocturne de 22°C sous DIF négatif est trop
élevée pour favoriser une floraison optimale des cultivars Starlight et Lilo (Moe et
coll., 1992).
Dans une perspective d’économie d’énergie pour le chauffage des serres, Benninga et
coll. (2005), ont étudié l’effet de la réduction de la température moyenne journalière
(TMJ) sur la consommation en gaz de chauffage des serres chez les poinsettias et les
hydrangées. Cette consommation a été calculée par le modèle KASPRO et a utilisé
des données collectées sur le terrain et dans la littérature. Les résultats obtenus ont
révélé qu’une diminution de la température moyenne journalière (TMJ) de 8°C avec
les hydrangées et de 3°C avec les poinsettias, a permis de réduire la consommation de
gaz de 29 m3.m
-2/an et de 13 m
3.m
-2/an respectivement. En outre, Nordli et coll.
(2011) ont rapporté que sous une haute TMJ de 24°C, l’apparition de bourgeons
visibles est retardée de 30 à 40 jours chez deux cultivars d’hydrangée (Early Blue et
Schneeball). Au contraire une TMJ modérée de 17°C, a réduit la longueur de la tige
de 25,4 cm et de 13 cm, respectivement chez ʽEarly Blueʼ et ʽScneeballʼ. En plus,
sous cette TMJ de 17°C, 80% de plants avaient des bourgeons floraux visibles à 20
jours du début de forçage et les plants avaient une meilleure ramification avec
beaucoup de pousses latérales.
9
Un différentiel de température diurne et nocturne permet de remplacer les régulateurs
de croissance. Sous DIF -6°C, l’effet est comparable aux retardateurs de croissance
chez les poinsettias (Moe et coll., 1995) et il est recommandé de ne pas utiliser des
régulateurs de croissance sous un DIF positif (Berghage et Heins, 1991).
10
Tableau 3. Effet de la différence de température diurne et nocturne négative (DIF -) sur
la croissance et le développement de cultivars d'autres espèces ornementales
Espèce et cultivar Températures
TD/TN*, DIF*
Effets sur la croissance et le
développement Références
Petunia x hybrida
ʽCelebrity Whiteʼ
18/24
DIF -6°C
Longueur internodale réduite de
21% vs DIF(+6).
Augmentation diamètre tige de
23% vs DIF(+6)
Augmentation du diamètre
d’épiderme, d’écorce et de la
moelle.
Diminution de la teneur en
chlorophylle (a) de 20,5% vs
DIF(+6).
Bachman et
McMahon,
2006
ʽUltra Blueʼ
13/21
DIF -8°C
Diminution de la longueur des
pousses de 28% vs DIF(+8).
Patil et coll.,
2001 ʽSilvana Purpurʼ
Diminution de la longueur
internodale de 15% vs DIF(+8).
Durée d’initiation florale plus
longue vs DIF(+8).
ʽFulcon Redʼ
ʽFulcon Whiteʼ
15/25
DIF -10°C
Diminution du nombre de pousses
latérales vs DIF(+10).
Diminution du nombre de
feuilles/plante vs DIF(+10).
Réduction de la longueur des
pousses vs DIF(+10).
Kubota et
coll., 2000
Dendranthema grandiflora
ʽBright Goldenʼ
ʽAnneʼ
16/20
DIF -4°C
12/24
DIF -12°C
Légère augmentation de la
longueur des pousses latérales vs
DIF(+4).
Légère augmentation du nombre
de feuilles/plante vs DIF(+4).
Effet comparable entre DIF(-4) et
DIF(-12).
Cockshull et
coll., 1995
ʽReagan Improvedʼ
16
combinaisons de
température (16,
20, 24 et 28°C)
-12°C <DIF<
+12°C
Corrélation positive entre
longueur internodale et DIF pour
les températures comprises entre
18 et 24°C (R2=0,91).
Diminution de la longueur
internodale de DIF(+) à DIF(-).
Carvalho et
coll., 2002
Begonia x hiemalis
ʽAphrodite Pinkʼ
ʽSchwabenland Redʼ
ʽNelsonʼ
12/18
DIF -6°C
Pas d’effet sur la hauteur totale du
plant vs DIF(0).
Diminution de la hauteur totale du
plant vs DIF(+6).
Grindal et
Moe, 1995
* TD : Température Diurne (°C) ; TN : Température Nocturne (°C) ; DIF = TD-TN (°C)
11
1.2.2.1.2 Différentiel de température diurne et nocturne positif (DIF +)
La hauteur de la plante ou la longueur de la tige est la somme des longueurs de
chaque entrenœud. Pour gérer la hauteur, il faut contrôler le nombre d’entrenœuds, la
longueur internodale ou les deux (Berghage, 1998). Chez plusieurs espèces
ornementales (Bégonia, Chrysanthème, Poinsettia, Dianthus, Fuschia, Impatiens de
Nouvelle Guinée, Lis et Pétunia) la longueur des entrenœuds augmente lorsque le
DIF augmente, mais chez le Kalanchoe blossfeldiana et les roses, cet effet est
minime. En outre, chez les plantes à jour long, comme le Dianthus et le Fuschia, le
DIF à un effet faible sur l’initiation florale (Myster et Moe, 1995).
Par ailleurs, la magnitude de la réponse au DIF varie en fonction des conditions
environnementales (intensité lumineuse et photopériode), du temps et de la durée de
son application, de la variabilité génétique et du stade de croissance des plantes, de la
magnitude entre la température aérienne et racinaire et de sa durée (Berghage, 1998;
Myster et Moe, 1995; McAvoy, 1992). En outre, il existe une interaction entre le DIF
et les cultivars de poinsettias (Tableau 4). La réponse au DIF diffère donc selon le
cultivar.
Par ailleurs, la température moyenne journalière (TMJ), joue un rôle important dans
l’établissement de l’architecture finale de la plante. Elle affecte le taux de défoliation
et le développement des fleurs chez l’Hibiscus rosa-chinensis (Moe et Heins, 1990).
La température nocturne joue également un rôle important dans la floraison. En effet,
chez les cultivars Lilo et Starlight de poinsettias, une température nocturne de 22°C
sous DIF négatif durant la période de floraison, compromet l’initiation florale et
retarde la finition des plants de plusieurs semaines (Moe et coll., 1992). Chez le lis, la
longueur des entrenœuds n’est également affectée que par la température nocturne
(Erwin et Heins, 1995). Par contre, chez les pétunias, la longueur internodale est plus
affectée par la température diurne que par la nocturne (Sysoyeva et coll., 2001).
12
Tableau 4. Effet de la différence de température diurne et nocturne positive (DIF +) sur
la croissance et le développement de cultivars d'Euphorbia pulcherrima Willd ex.Klotzsch
(Poinsettia)
Cultivar Températures
TD/TN*, DIF*
Effets sur la croissance et le
développement Références
23 cultivars
20/17
DIF +3°C
25/22
DIF +3°C
Interaction significative entre cultivars
et DIF pour le nombre de bractées.
Floraison retardée sous (20/17).
Certains cultivars ont une largeur plus
grande et ont donné plus de pousses
latérales que d’autres sous (20/17).
Dunn et
coll., 2011
ʽSteffiʼ 20/16
DIF +4°C
Augmentation de la longueur des
pousses à la floraison de 30% vs
DIF(0).
Nombre de feuilles augmente de 14%
et 21% respectivement vs DIF(0) et
vs DIF(-4).
Cockshull et
coll., 1995
ʽPrestige Early
Redʼ 20/14
DIF +6°C
24/19
DIF +5°C
Sous DIF(+6), anthèse retardée de 16
jours vs DIF(+5).
Pas de différence significative pour la
hauteur finale du plant. Camberato
et coll.,
2012 ʽEarly Orion
Redʼ
Sous DIF(+6), anthèse retardée de 13
jours vs DIF(+5).
Pas de différence significative pour la
hauteur finale du plant.
ʽStarlightʼ
22/15
DIF +7°C
24/17
DIF +7°C
Augmentation de la hauteur du plant,
de la longueur et de la largeur des
feuilles vs DIF(-5).
Moe et coll.,
1992
ʽLiloʼ DIF +4°C
Diminution du poids frais et sec et de
% de matière sèche de 9,8%, 11,9% et
de 2,6% respectivement vs DIF(-4).
Diminution du poids frais et sec et de
% de matière sèche de 12,6%, 17,4%
et de 6,2% respectivement vs DIF(-8).
Jensen,
1995
ʽLiloʼ
21/15,5
DIF +5,5°C
Accroissement de la hauteur du plant
de 11,6% vs DIF(-5,5).
15,4% plus de pousses latérales vs
DIF(-5,5) McAvoy,
1992
ʽDivaʼ
Accroissement de la hauteur du plant
de 11,6% vs DIF(-5,5).
Chute du nombre de pousses latérales
de 2,8% vs DIF(-5,5).
* TD : Température Diurne (°C) ; TN : Température Nocturne (°C) ; DIF = TD-TN (°C)
13
Dans une perspective d’économie d’énergie pour le chauffage des serres, des essais
ont été menés par Lopez en 2008, qui consistaient à étudier l’effet de deux DIF positif
(+4°C et +5°C) sur la durée à atteindre l’anthèse chez plusieurs cultivars de
poinsettia. Les résultats ont révélé que le DIF +4°C (18°C jour/14°C nuit, moyenne
journalière : 16°C) allonge la durée pour atteindre l’anthèse par rapport au DIF +5°C
(24°C jour/19°C nuit, moyenne journalière : 22°C). L’écart de cette durée entre les
deux DIF peut atteindre jusqu’à 45 jours chez le ʽPremium Redʼ. Cependant, la
diminution de la température moyenne journalière (TMJ) de 22°C à 16°C, a permis
de sauver selon le lieu de production aux États-Unis, entre 24 et 52% des coûts
énergétiques avec le cultivar ʽFreedom Early Redʼ. L’effet positif d’une réduction de
la TMJ sur l’économie d’énergie de chauffage chez les poinsettias, est du à sa longue
période de production (Benninga et coll., 2005). Un choix de cultivars qui supportent
le mieux des températures froides et qui atteignent tous le stade final de
développement, sont à privilégier (Lopez, 2008).
En outre, certains cultivars (Classic White, Mira White, Novia Red, Early Orion Red,
Mars Pink et Enduring Red) développent un diamètre de la tige plus grand sous une
TMJ fraiche (18°C, DIF +3°C) que sous une TMJ élevée (24°C, DIF +3°C) (Dunn et
coll., 2011). Avec des cultivars de poinsettias qui n’exigent pas une longue durée de
production, le gain en énergie de chauffage est notable. Cette économie d’énergie,
dépend de la région de production et de la température moyenne optimale de
croissance (Lopez, 2008).
Pour déterminer quels sont les cultivars de poinsettias qui se prêtent le mieux à la
réduction de température durant la phase finale de production, dite finition à froid,
des essais ont été menés avec des cultivars possédant différentes durées de
production. Les résultats ont révélé que les cultivars de 6 à 8 semaines, produisent des
plants aux normes commerciales acceptables sous des températures moyennes
journalières supérieures à 14°C (DIF +0°C ; +4,5°C ; +7°C). Au dessous d’une
température nocturne de 13°C, les plants sont non commercialisables (Lopez et Krug,
2009). En outre, la durée de production des poinsettias en culture froide est plus
14
longue que la conventionnelle et il est recommandé d’utiliser des cultivars hâtifs
(IQDHO, 2010).
15
Tableau 5. Effet de la différence de température diurne et nocturne positive (DIF +) sur
la croissance et le développement de cultivars d'autres espèces ornementales
Espèce et cultivar
Températures
TD/TN*,
DIF*
Effets sur la croissance et le développement Références
Petunia x hybrida
ʽVR (V23 X R51)ʼ
17/12
DIF +5°C
32/27
DIF +5°C
Sous (32/27), hauteur moyenne du plant
supérieure de 6,7 cm vs (17/12).
Sous (32/27), diminution du nombre de
pousses latérales de 19,7 vs (17/12).
Sous (17/12), les feuilles sont plus larges,
avec des poids secs et frais et un % en eau,
deux fois plus grand vs (32/27).
Shvarts et
coll., 1997
ʽCelebrity Whiteʼ 24/18
DIF +6°C
Teneur en chlorophylle (a) augmente de
25,8% vs DIF(-6).
Teneur en chlorophylle totale augmente de
16,2% vs DIF(-6).
Bachman
et
McMahon,
2006
Hydrangea macrophylla
ʽLeuchtfenerʼ
25/20
DIF +5°C
30/25
DIF +5°C
À 78 jours du début de forçage, initiation
d’inflorescences dans 20% des plants sous
(25/20), mais à 30/25, toutes les plantes
sont au stade végétatif.
DerMing
et
HsiuHung,
2003
ʽEarly Blueʼ
ʽSchneeballʼ
17/17
DIF 0°C
24/24
DIF 0°C
Sous (24/24) l’initiation florale dure plus
longtemps vs (17/17).
À 20 jours du début de forçage, 80% des
plants avaient des bourgeons floraux
visibles. Meilleure ramification et beaucoup
de pousses latérales vs (24/24).
Sous (24/24), la floraison est inhibée.
Nordli et
coll., 2011
Lilium longiflorum Thunb.
ʽNellie Whiteʼ
Combinaison
de 5
températures
en °C
(14, 18, 22,
26, 30)
-16°C <DIF<
+16°C
Hauteur du plant et longueur internodale
augmentent de 129% et de 382%,
respectivement en passant de DIF -16°C à
DIF +16°C.
Sous DIF +16°C, orientation des feuilles
augmente de 43° vs DIF -16°C.
Erwin et
coll., 1989
Begonia x hiemalis
ʽAphrodite Pinkʼ
ʽSchwabenland
Redʼ
ʽNelsonʼ
24/18
DIF +6°C
Augmentation de la hauteur du plant vs DIF
-6°C.
Nombre de feuilles non affecté vs DIF -
6°C.
Grindal et
Moe, 1995
* TD : Température Diurne (°C) ; TN : Température Nocturne (°C) ; DIF = TD-TN (°C)
16
1.2.2.2 Enrichissement carboné
L’ajout du CO2 en production serricole, augmente la photosynthèse des plantes et la
température optimale de croissance (Mortensen, 1987). Chez les fleurs coupées et en
pots, l’enrichissement carboné augmente le poids sec, le nombre de feuilles et de
pousses latérales. En outre, la qualité des potées fleuries exprimée en nombre de
fleurs par plante, augmente avec le CO2 (Tableau 6). L’effet du CO2 sur la croissance
et le développement des plantes, est accentué par l’intensité lumineuse et par la
température (Mortensen, 1985; Mortensen et Moe, 1992).
Tableau 6. Effet de l’enrichissement carboné (1000 - 1500 ppm) sur la croissance et le
développement de quelques plantes ornementales
Adapté de (Mortensen, 1987)
Espèce Poids
sec
Nombre
feuille
Nombre
pousse
latérale
Nombre
fleurs
Gain en
hauteur
(cm)
Gain
temps
floraison
(jour)
Effets
indésirables à
concentration
élevée (1000-
1500 ppm)
Euphorbia
pulcherrima
20-
30% 10-20% 30-50% >50% 3-9 0
Taille feuille
réduite,
chlorose et
nécrose des
feuilles
Concentration
critique (800
ppm)
Petunia x
hybrida
30-
50% - - - - 5-10 -
Begonia
hiemalis
30-
50% 10-20% - 10-20% 0 1-5 -
Chrysanthemum
morifolium
30-
50% 10-20% 20-30% 10-20% 0 0
Nécrose des
feuilles chez
certains
cultivars
Chez les hydrangées, l’enrichissement carboné à des concentrations entre 600 et 1200
ppm, n’a pas eu d’effet sur la hauteur de 4 cultivars. Mais, le diamètre moyen des
inflorescences a augmenté de 1,5 cm avec les cultivars Brugg et Leuchtfener. En plus,
la durée du début de forçage jusqu’à la date de vente, est écourtée de 5 et 10 jours
respectivement avec les cultivars Leuchtfener et Renate Steiniger, sous 900 ppm de
CO2 (Strauch, 1987).
17
Par ailleurs, chez le cultivar Annette Hegg Topstar (poinsettia), une concentration en
CO2 allant jusqu’à 1000 ppm combinée à 40 µmol.m-2
.s-1
de lumière d’appoint,
augmente le taux de croissance et réduit la durée pour la floraison de 1 à 2 semaines
(Mortensen, 1985).
Chez les espèces qui répondent faiblement au DIF, comme les roses, le CO2
n’interagit ni avec le différentiel de température, ni avec les cultivars Frisco et Kiss.
Pourtant, avec le cultivar Kiebssy de Kalanchoe Blossfeldiana v.Poelln, espèce peu
sensible au DIF, une interaction entre le CO2 et le différentiel de température est mise
en évidence. Sous DIF +9°C (23°C jour/14°C nuit), le poids des fleurs et la masse
sèche augmentent de 46% et de 36% respectivement, lorsque la concentration en CO2
augmente de 350 à 700 ppm. En outre, sous DIF +9°C, la hauteur du plant augmente
au fur et à mesure que la concentration en CO2 s’élève et les plants ont fleuri plus tôt
(Mortensen et Moe, 1992).
L’effet combiné de l’enrichissement carboné et du différentiel de température jour et
nuit, dépend de la sensibilité des espèces à la photopériode. Cet effet est marqué pour
les plantes à jour court et faible pour les plantes à jour long et neutre (Mortensen et
Moe, 1992).
2 Problématique
Les producteurs canadiens de produits horticoles sont confrontés continuellement à la
cherté des facteurs de production, aux coûts reliés à la main d’œuvre et aux services
publics (ACHO, 2009). Ce qui laisse une faible marge de manœuvre aux serriculteurs
pour diminuer leurs dépenses. Afin que l’industrie horticole ornementale demeure
compétitive et moins polluante, la recherche scientifique s’est penchée sur la
réduction de la consommation d’énergie de chauffage, moyennant une régulation du
microclimat des serres. Une des techniques qui a prouvé son efficacité, est
l’utilisation d’écrans thermiques, qui réduisent cette consommation de 30 à 60%
selon le matériau qui compose l’écran, le climat extérieur et l’étanchéité de la serre
(Frangi et coll., 2011; Kittas et coll, 2003).
18
D’autre part, la température est un excellent outil de contrôle du microclimat d’une
serre. En réduisant les températures moyennes journalières chez l’hydrangée et le
poinsettia, l’énergie consommée pour le chauffage est réduite et la qualité des plants
produits reste intacte (Benninga et coll., 2005).
Par ailleurs, la différence entre la température diurne et nocturne, désignée par le
terme DIF, influence la croissance et le développement des plantes (Berghage, 1998;
Myster et Moe, 1995). Le DIF est utilisé à la fois comme un retardateur et un
stimulateur de croissance. Un DIF négatif est utilisé en remplacement de régulateurs
chimiques chez les poinsettias (Jensen, 1995; Cockshull et coll., 1995; Berghage et
Heins, 1991) et chez plusieurs autres espèces ornementales (Berghage, 1998; Myster
et Moe, 1995). À l’opposé, un DIF positif augmente l’élongation de la tige chez
plusieurs plantes ornementales (Berghage, 1998; Myster et Moe, 1995).
En stimulant la croissance et le développement des plantes ornementales par
l’application de DIF positif, le cycle de production serait raccourci. Ce qui promet de
bonnes perspectives d’économie d’énergie pour le chauffage des serres. En outre,
l’enrichissement carboné stimule la photosynthèse, augmente la température optimale
de croissance, améliore la qualité et augmente la taille des plants chez plusieurs
espèces ornementales (Mortensen, 1987). Il est considéré donc, comme un facteur qui
pourrait jouer un rôle en combinaison avec le DIF, dans la production de potées
fleuries de bonnes qualités tout en réduisant la consommation d’énergie de chauffage.
19
3 Hypothèses de recherche
Les hypothèses du projet sont les suivantes :
a) Les paramètres de croissance et de développement des, poinsettias,
hydrangées et pétunias soumis à un différentiel de température diurne et nocturne
(DIF) positif combiné à l’enrichissement carboné et à un DIF identique à la
production conventionnelle sans CO2, sont similaires;
b) La consommation d’énergie pour le chauffage des serres par la régie
climatique utilisant un DIF positif combiné à l’enrichissement carboné, est similaire
à celle de la régie climatique conventionnelle n’utilisant qu’un DIF positif.
4 Les objectifs du projet
L’objectif général du projet est de valider l’utilisation du CO2 combiné avec un
différentiel de température diurne et nocturne positif (DIF+), comme alternative de
production en vue d’économie d’énergie pour le chauffage des serres. Les objectifs
spécifiques sont les suivants :
a) Quantifier la hauteur, largeur, diamètre moyen des inflorescences, nombre de
cyathia, d’inflorescences, de fleurs et de bractées ;
b) Déterminer les dates de début d’initiation florale, de début de coloration et de
finition des plants ;
c) Déterminer les biomasses aériennes fraiches et sèches ;
d) Calculer l’énergie de chauffage consommée qui en découle.
20
5 Matériel et méthodes
Trois essais ont fait l’objet de ce projet de recherche. Chaque essai a été mené
indépendamment et portait sur une espèce de potée fleurie. Les espèces étudiées sont
: poinsettia (Euphorbia pulcherrima), hydrangée (Hydrangea macrophylla) et pétunia
(Petunia x hybrida). Les potées fleuries ont été fournies par la compagnie « Les
Serres Sylvain Cléroux Inc. », sis 1570, rue Principale, Ste-Dorothée, Laval (Qc),
Canada. Les essais ont été réalisés en 2012 aux serres de recherche de l’Université
Laval, situées au pavillon Gene-H.-Kruger GHK.
5.1 Description des serres
Les serres sont en verre et au nombre de quatre. Elles sont individuelles d’une
superficie chacune de 24 m2 (3 m x 8 m) et d’une hauteur de 5 m. Le toit et le mur
sont en verre simple et le mur extérieur en verre double. Les serres sont équipées de
deux ventilateurs d'une vitesse de refroidissement mécanique à pression positive.
L’éclairage dans chaque serre est procuré par 10 lampe HID d’une puissance de 600
watts chacune et la brumisation se fait en utilisant de l’eau osmosée. Les écrans
thermiques sont installés à la hauteur des gouttières. Deux serres qui ont servi à
étudier les fluctuations des températures et l’enrichissement carboné, sont équipées
chacune d’une bombonne de CO2 sous forme de liquide pur. Les deux autres serres
ont servi à étudier la régie climatique conventionnelle ou témoin sans enrichissement
carboné.
Pour contrôler le microclimat des serres, des capteurs de température et d'humidité
relative sont placés dans des cages d'aspiration et reliés à un ordinateur de contrôle
utilisant le logiciel Priva. Un capteur de CO2 a été également utilisé pour contrôler
l'injection du gaz carbonique. La quantité de gaz naturel consommée, en mètres
cubes, a été calculée indépendamment dans chaque serre afin d'évaluer la
performance de chaque expérience. Les données météorologiques externes ont été
obtenues à partir de la station météorologique de l'Université Laval, présente sur le
site.
21
5.2 Matériel végétal
Trois espèces de potées fleuries ont été choisies selon leur importance économique, le
poinsettia, l’hydrangée et le pétunia.
Deux cultivars de poinsettia ont été retenus, le Premium Red et le Christmas Eve. La
première variété est hâtive, naturellement compacte, d’une architecture en forme de
V, les feuilles sont vertes foncées, les bractées sont larges, de couleur rouge et la
durée de l’initiation florale à la coloration finale des bractées est de 7 à 7,5 semaines
(temps de réponse) (http://www.ecke.com/poinsettias/cropinformation/premier-
family/). La deuxième variété, hâtive également, d’une architecture en forme de V, a
des tiges épaisses, robuste, le feuillage est vert foncé, les bractées sont ronds de taille
moyenne, avec une excellente ramification et le temps de réponse est de 7 à 7,5
semaines (http://www.ballhort.com/virtual/poinsettia_2013/index.aspx#).
Les variétés d’hydrangées étudiées sont deux cultivars, l’un rose et l’autre bleu :
Mathilda Gutges (bleu) et Meritt’s Supreme (rose). L’hydrangea macrophylla
(hydrangée) est un arbuste caduc, aux rameaux rapprochés et au feuillage dense. Les
inflorescences sont des cymes composées elles-mêmes de cymes corymbeuses,
positionnant toutes les fleurs dans un plan, et on parle d'inflorescence "à tête plate" ou
d'inflorescences globuleuses. Deux types bien distincts de fleurs se reconnaissent : au
centre des fleurs non ornementales fertiles et à la périphérie des fleurs ornementales,
qualifiée habituellement de "stériles" (http://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrangea). La
ʽMathilda Gutgesʼ a un feuillage caduc vert foncé. La coloration des sépales est d’un
bleu pâle, la taille des inflorescences et du plant est moyenne et sa durée de forçage
est de 95 jours à une température nocturne de 15°C. La ʽMeritt’s Supremeʼ a une
taille large des inflorescences, de couleur rose foncée, la hauteur du plant est courte et
la durée du forçage est de 88 jours à une température nocturne de 15°C (CPVQ,
1995).
Quant aux pétunias, trois cultivars ont été étudiés : Wave Pink, Wave Purple Classic
et le Madness Orchid. Les pétunias sont des plantes herbacées, généralement
22
annuelles, à poils glanduleux. Les feuilles sont alternes, entières, sessiles (ou parfois
pétiolées) et simples.
23
Le tableau 7 ci-dessous, résume le programme des essais.
Tableau 7. Programme des essais
5.3 Régie de culture
La compagnie Les Serres Sylvain Cléroux Inc., partenaire du projet, a fourni tous les
plants. Leur empotage a été fait à la compagnie avant leur livraison à l’Université
Laval. Les régies de culture de chaque potée fleurie sont similaires à celles pratiquées
par la compagnie, afin d’étudier le comportement de ces potées fleuries comme dans
la production commerciale.
5.3.1 Essai des poinsettias
Les boutures enracinées ont été transplantées le 25 juillet, dans des pots de 15,2 cm
de diamètre, avec un substrat de type Fafard Agro Mix XC. Les deux cultivars de
poinsettia étaient pincés le 15 et le 17 août respectivement pour le Premium Red et le
Christmas Eve. Le substrat est fabriqué par la société Fafard et préparé à base de :
tourbe XC, perlite, vermiculite, chaux, charge nutritive avec éléments mineurs, gypse
et agent mouillant (www.fafard.ca).
Les plants ont été réceptionnés le 25 septembre 2012. La régie de fertilisation utilisée
est de 250 ppm de 20-8-20. Un injecteur 1 :100 est utilisé. Le 12 octobre 2012, ajout
de 50 ppm de sel d’epsom. Le 22 octobre 2012, traitement au bicarbonate de
potassium pour augmenter le pH à raison de 2 g/litre d’eau d’arrosage. Le 23 octobre,
changement de régie de fertilisation en utilisant 250 ppm de 12-2-14 et 1 ppm de
Période
(Année 2012)
Septembre à
décembre Février à avril Mai à juin Lieu
Espèce
Poinsettia
Euphorbia
pulcherrima
Hydrangée
Hydrangea
macrophylla
Pétunia
Petunia x hybrida Serres de
recherche de
l’Université
Laval
(Québec, Qc) Cultivars Premium Red
Christmas Eve
Merrit’s Supreme
Mathilda Gutges
Wave Pink
Wave Purple Classic
Madness Orchid
24
molybdate. Une deuxième application de 2 g/l au bicarbonate de potassium est
effectuée le 31 octobre 2012.
L’espacement entre pots est de 35 à 40 cm. L’irrigation est faite au moyen d’un
système goutte-à-goutte une à deux fois par jour selon la température et le stade de
croissance de la culture. Le contrôle des insectes nuisibles, en particulier l’aleurode, a
été fait par lutte biologique. Le traitement de jours courts qui consiste à obscurcir les
plants de 16 h à 8 h à l’aide d’un film plastique opaque, a débuté le 1er octobre 2012,
pour finir le 9 novembre 2012. Ce traitement de jours courts est essentiel pour
stimuler la floraison des poinsettias.
5.3.2 Essai des hydrangées
Les plants ont été réceptionnés le 7 février 2012 à un stade de développement, bouton
floral de 1 à 2 cm. L’empotage a été fait dans des pots de 20,3 cm de diamètre et deux
types de substrats, propriétés de Fafard, ont été utilisés : L’Agro Mix XC et l’Agro
Mix AF. La différence entre les deux substrats est la présence de perlite et de
vermiculite dans le type XC et leurs absences dans le type AF. Le drainage, l’aération
et la diffusion de gaz sont meilleurs avec l’Agro Mix AF. La régie de fertilisation est
différente selon le cultivar. Avec la ʽMerrit’s Roseʼ, nous avons appliqué 200 ppm de
20-8-20, 3 ppm de fer DTPA à 13% et 0,25g/l d’eau d’arrosage de sel d’epsom. Chez
ʽMathilda Gutgesʼ, 150 ppm de 13-0-44 et 3 ppm de fer DTPA à 13%, ont été
appliqués. Un ajout d’acide phosphorique a été apporté à la solution nutritive des
hydrangées bleues, à raison de 10g/l d’eau d’arrosage, afin de l’acidifier et faciliter
l’absorption du sulfate d’aluminium, qui est appliqué 3 fois sur trois semaines à une
concentration élevée de 10g/l d’eau d’arrosage. L’irrigation est faite par égoutteur et
le contrôle d’insectes nuisibles, est fait par lutte biologique.
5.3.3 Essai des pétunias
Les plants empotés dans le substrat Agro Mix léger de Fafard, ont été réceptionnés le
17 mai 2012. La régie de fertilisation est similaire pour les trois cultivars. La solution
nutritive était de 250 ppm de 20-8-20 et de 20-2-20, mélangés à moitié égale.
25
L’irrigation est faite au moyen d’un système goutte-à-goutte, en évitant d’irriguer
abondamment. Le contrôle des thrips et des pucerons, a été fait par lutte biologique.
5.4 Protocole expérimental
Le projet de recherche vise à étudier l’effet d’un différentiel de température diurne et
nocturne positif (DIF +) combiné à l’enrichissement carboné, sur les paramètres de
croissance et de développement des poinsettias, des hydrangées et des pétunias. Les
résultats seront comparés à ceux des potées fleuries produites sous régie climatique
conventionnelle, utilisant un DIF neutre sans enrichissement carboné.
5.4.1 Facteurs et traitements étudiés
Le facteur principal et commun à tous les essais est la régie climatique. Deux
variantes sont choisies, la régie conventionnelle et la régie objet de la recherche.
D’autres facteurs seront à l’étude pour chaque potée fleurie (Tableau 8).
5.4.2 Dispositif expérimental
Le nombre de serre utilisée pour les trois essais, est de quatre. Deux pour la régie
conventionnelle ou témoin et deux pour la régie climatique de recherche. Six blocs
ont été créés dans chaque serre afin d’obtenir plusieurs unités expérimentales et
d’augmenter la précision des résultats. 72 plants de poinsettias sont introduits dans
chaque serre (36 plants de ʽPremium Redʼ + 36 plants de ʽChristmas Eveʼ). Deux
plants par unité expérimentale (UE) ont fait l’objet de mesures. Pour les hydrangées,
c’est 60 plants par serre, répartis en nombre égal entre la ʽMerritt’s Supremeʼ et la
ʽMathilda Gutgesʼ. Huit plants par UE ont fait l’objet de mesures. Quant aux
pétunias, 48 plants sont introduits dans chaque serre et choisis au hasard parmi les
trois cultivars de pétunia. Le facteur cultivar n’étant pas étudié et remplacé par le
diamètre du pot. Ainsi, 24 et 12 plants sont empotés respectivement dans des pots de
10,2 cm et de 12,7 cm et placés dans chaque serre. Le nombre de plants objet de
mesures est de 4 plants/UE. Les mesures sont prises hebdomadairement.
Le plan d’expérience pour chaque essai, est de type factorielle avec blocs intra-serre.
Deux types de facteurs sont à considérer, aléatoires et fixes. Les facteurs aléatoires
sont la serre et les blocs. Les facteurs fixes sont les facteurs choisis pour étude. Le
26
facteur fixe en commun avec les trois essais est la régie climatique. En plus, pour les
poinsettias, c’est le cultivar. Pour les hydrangées, le cultivar et le substrat sont des
facteurs fixes supplémentaires et pour les pétunias, c’est le diamètre du pot.
27
Tableau 8. Traitements et variables mesurées pour les cultures de poinsettias,
hydrangées et pétunias
Espèce
Facteurs et traitements Variables
mesurées Régie
climatique Cultivar Substrat
Diamètre
pot
Poinsettia
(Température
moyenne 24 h :
20°C)
Témoin
20°C jour
19°C nuit
DIF +1°C
Sans CO2
Premium
Red
Christmas
Eve
- -
Hauteur, largeur,
nombre de
bractées, de
cyathes, biomasse
aérienne fraiche
et sèche, % de
coloration, date
de floraison et de
finition des
plants.
23°C jour
16°C nuit
DIF +7°C
900 ppm CO2
Hydrangée
(Température
moyenne 24 h :
15°C - 16°C)
Témoin
17°C jour
16°C nuit
DIF +1°C
Sans CO2
Merritt’s
Supreme
Mathilda
Gutges
Agro Mix
AF
Agro Mix
XC
-
Hauteur, nombre
et diamètre
moyen des
inflorescences,
biomasse
aérienne sèche et
fraiche, date de
finition des
plants.
18°C jour
13°C nuit
DIF +5°C
950 ppm CO2
Pétunia
(Température
moyenne 24 h :
15°C – 17°C)
Témoin
19°C jour
16°C nuit
DIF +3°C
Sans CO2 - -
10,2 cm
12,7 cm
Hauteur, largeur,
nombre de fleurs,
biomasse
aérienne sèche et
fraiche, date de
finition des
plants.
18°C jour
13°C nuit
DIF +5°C
950 ppm CO2
Pour analyser la variance issue des différentes observations obtenues par chaque unité
expérimentale sous l’effet de facteurs fixes et aléatoires, le modèle à effets mixtes de
la procédure MIXED de SAS Institute, Inc., est utilisé. La normalité des résidus a été
vérifiée par le test de Shapiro et les moyennes des traitements sont comparées à l’aide
du test LSD.
Les tableaux d’ANOVA et du plan d’expérience pour chaque essai, sont placées en
annexes 1, 2, 3 et 4.
28
5.5 Calcul de l’énergie pour le chauffage des serres
Le microclimat d’une serre peut être étudié soit par expérimentation ou par
simulation. Cette dernière méthode de caractérisation du microclimat, a le mérite
d’être plus rapide, moins dispendieuse, flexible et répétable dans le temps (Wang et
Boulard, 2000). En outre, les récents modèles de simulation de la consommation en
énergie de chauffage des serres, sont suffisamment fiables pour estimer cette
consommation (JianFeng et coll., 2006). Ainsi, il est plus représentatif de calculer la
consommation énergétique par un modèle, afin d’extrapoler les résultats obtenus aux
serres commerciales, souvent de grandes tailles.
5.5.1 Bilan énergétique d’une serre
La représentation schématique d’échanges énergétiques dans une serre est illustrée
par la figure 1. Ces échanges sont réalisés selon cinq modes de transfert de chaleur:
• par contact : conduction thermique;
• à distance : rayonnements thermique et solaire;
• les fuites : infiltration et/ou ventilation;
• échange gazeux : convection;
• changement de phase : évaporation et condensation.
Figure 1. Bilan thermique de la serre (Selon Villeneuve et coll., 2005)
Ciel froid
Radiation vers le ciel
Sortie d'air
(air tiède)
Infiltration
(air froid)
Conduction à l'intérieur du sol
Convection
Convection
Conduction
Sur les parois
et la structure
29
5.5.2 Méthode de calcul
Des calculs étaient nécessaires pour quantifier l’énergie consommée par chaque serre
de recherche. Cette méthode a le mérite de déterminer l’énergie économisée par la
stratégie d’injection de CO2. En modélisant la consommation énergétique totale de la
serre sans mesures de réduction de cette consommation, à l’aide des données
climatiques disponibles de la station météo à l’université Laval, nous permet de
poser une hypothèse valide sur la consommation initiale de la serre. Ensuite, il faut
calculer la surface d’échange en prenant en compte des mesures de réduction de la
consommation énergétique mises en place. À l’aide du système d’acquisition de
données Priva, les données climatiques de la serre sont enregistrées aux 30 minutes.
Afin de modéliser la consommation énergétique de la serre, un bilan de
consommation par période de 30 minutes a été calculé. Par la suite une sommation de
toutes les périodes de consommation a été faite pour avoir la consommation totale
d’énergie pour la durée de l’expérience (Tableau 9) (Villeneuve, 2010).
Tableau 9. Données sur les serres de l'Université Laval
Données SI
Hauteur des murs, (m) 5,18
Hauteur des panneaux isolants, (m) 1,07
Largeur de la serre, (m) 5,79
Longueur de la serre, (m) 7,32
Longueur de l'arche, (m) 8,18
Hauteur du pignon, (m) 1,83
Nombre de sections de serre 1,00
Coefficient global d'échange de chaleur (Ug) (W/m²-°C), (ASABE, 2003b) 4,00
Valeurs calculées
Surface totale des pignons, (m²) 13.38
Surface totale de serre exposée, (m²) 209,05
Surface totale de plancher de serre, (m²) 42,36
Surface totale de la serre recouverte d'un écran thermique, (m²) 42,36
Surface totale de la serre recouverte de panneaux isolants (sol et pourtour), (m²) 27,96
Surface totale de la serre sans isolant et sans écran thermiques, (m²) 138,72
Volume d'air dans la serre, (m³) 258,25
30
Les pertes par conduction et convection, qrc (W) se calculent comme suit
(Villeneuve, 2010) :
(1) qrc = UAc( ti- to)
où
U est le coefficient global d’échange de chaleur (W/m².°C) (Tableau 9)
Ac est la surface de serre recouverte (m²)
ti est la température de l’air à l’intérieur de la serre (°C)
to est la température de l’air à l’extérieur de la serre (°C)
Le coefficient U exprimé en W/m².°C, est appelé coefficient de transmission global
de la paroi. La valeur du coefficient U de différents matériaux de recouvrement
utilisés dans les serres, est illustrée au tableau 10. Il renseigne sur les propriétés
thermiques d’une paroi séparant deux fluides (ASABE, 2003b).
Tableau 10. Coefficient global de transfert de chaleur (U), de matériaux de serres
U
Matériaux de recouvrement de serre W/(m².°C)
Verre simple, scellé 6,2
Verre simple, faible transmission 5,4
Verre double, scellé 3,7
Plastique simple 6,2
Polycarbonate simple, ondulé 6,2 - 6,8
Polyéthylène double 4
Polyéthylène double, thermique 2,8
Acrylique rigide, paroi double 3,2
Polycarbonate rigide, paroi double 1) 3,2 - 3,6
Acrylique rigide, avec billes de polystyrène 2) 0,57
Verre simple avec rideau thermique 3) 4
Polyéthylène double et rideau thermique 3) 2,5
1) Fonction de l'espace entre les parois
2) Panneau d'acrylique rigide de 32 mm rempli de billes de polystyrène
3) Uniquement lorsque le rideau thermique est fermé et bien scellé
(ASABE, 2003b)
31
Les pertes par infiltration, qi, (W) sont mesurées en considérant que l’échange total
est fonction de l’échange de chaleur latente et sensible, et se calculent comme suit
(ASABE, 2003a) :
(2) qi = ρiNV [Cpi(ti-to) + hfg (Wi-Wo)]
où
ρi est la densité de l’air intérieur, kg/m³ ;
Cpi est la chaleur spécifique de l’air intérieur, J/kg °C ;
N est le taux d’infiltration, s-1
(tableau 11) ;
V est le volume de la serre, m³ (Université Laval) ;
hfg est la chaleur latente de vaporisation à ti, J/kg ;
Wi est l’humidité de l’air intérieur, kgeau/kgair ;
Wo est l’humidité de l’air extérieur, kgeau/kgair.
où
(3) hfg = Cp*ti
(4) Wi = 0,622*[Pv - / (P - Pv)] HR = Pv/Pvs
P est la pression atmosphérique (kPa)
Pv est la pression de vapeur (kPa)
Pvs est la pression de vapeur saturée (kPa) (Tableau 12)
HR est l’humidité relative (%)
Tableau 11. Taux d'infiltration estimé dans les serres par type de construction
Taux d'infiltration (N)
(1)
Type de serre et construction 1/s 1/h
Construction neuve :
Paroi de plastique double 2,1 x 10-4
- 4,1 x 10-4
0,75 - 1,5
Verre ou fibre de verre 1,4 x 10-4
- 2,8 x 10-4
0,50 - 1,0
Construction ancienne :
Verre, bon entretien 2,8 x 10-4
- 5,6 x 10-4
1,0 - 2,0
Verre, entretien négligé 5,6 x 10-4
- 11,1 x 10-4
2,0 - 4,0
(1) Taux d'échange du volume d'air interne par unité de temps (s-1 or h-1) (ASABE, 2003b).
32
Afin de déterminer la pression de vapeur saturée, l’équation suivante est
utilisée (ASHRAE, 2005) :
(5) ln(Pvs) = C1/T + C2 + C3T + C4T2 + C5T
3 + C5T
4 + C6T
5 + C7 ln(T)
Tableau 12. Coefficients de l'équation de pression de vapeur saturée
Coefficient (-100 °C < T < 0 °C) (0 °C < T < 200 °C)
C1 -5,67 E+03 -5,80 E +03
C2 -5,15 E-01 -5,52 E +00
C3 -9,68 E-03 -4,86 E-02
C4 6,22 E-07 4,18 E-05
C5 2,07 E-09 -1,45 E-08
C6 -9,48 E-13 0
C7 4,163502 6,545967
(ASHRAE, 2005)
33
6 Résultats et discussion
L’objectif général du projet est de mesurer différents paramètres de croissance et de
développement des poinsettias, des hydrangées et des pétunias, soumis à deux régies
climatiques différentes. Les essais sur les potées fleuries ont été menés en serres, dont
le microclimat est modifié par les régies climatiques étudiées. Ainsi, chaque serre a
fait l’objet d’un calcul de l’énergie de chauffage consommée, afin de déterminer le
gain en énergie attribué à la régie climatique en étude.
6.1 Essai sur les poinsettias
6.1.1 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la
croissance des poinsettias
L’essai a porté sur deux cultivars de poinsettias, le Premium Red et le Christmas Eve.
Seulement ce dernier est arrivé à la finition à la fin de l’essai. Les normes
commerciales de vente, notamment la hauteur minimale requise, n’a pas été atteinte
chez le ʽPremium Redʼ (Tableau 13). Étant donné que le pH et la conductivité
électrique du substrat des ʽPremium Redʼ étaient inférieur à 5 et à 1,3 siemens
respectivement, l’absorption des éléments minéraux était peut être compromise, car
le pH optimal pour une absorption efficace des éléments minéraux, se situe entre 5,8
et 6,2 et la conductivité électrique optimal est de 2 siemens.
La régie de fertilisation utilisée pour cet essai, est celle utilisée aux Serres Sylvain
Cléroux, fournisseur de plants et partenaire du projet. L’utilisation de cette régie au
lieu d’une régie adaptée aux conditions de l’essai des serres de recherche de
l’Université Laval, s’inscrivait dans un objectif ultime de transfert des résultats au
producteur afin de les appliquer à grande échelle.
Cependant, les ʽChristmas Eveʼ n’ont pas été trop affectés par la recette de
fertilisation, le pH du substrat se situait autour de 5,5 et la conductivité électrique
atteignait 1,5 siemens. L’absorption des éléments minéraux devrait se faire
normalement. À la fin de l’essai, les plants obtenus ont atteint la hauteur minimale
requise pour la vente au 15 novembre (Tableau 13 et Figure 2).
34
Tableau 13. Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la croissance des
poinsettias
(1) : Moyenne témoin et régie climatique étudiée.
(2) : Normes du bureau de normalisation du Québec (BNQ).
Témoin : DIF +1°C (20°C jour/19°C nuit) sans CO2.
Régie étudiée : DIF +7°C (23°C jour/16°C nuit) avec 900 ppm de CO2.
NS, S, HS : Non significatif, significatif à 5% et hautement significatif à 0,1%.
Par ailleurs, la largeur minimale, autre critère de vente, est atteinte pour les deux
cultivars à la fin de l’essai. La croissance du ʽPremium Redʼ semble se faire plus dans
le sens de la largeur que de la hauteur, à l’inverse du ʽChristmas Eveʼ. En effet,
l’indice de croissance (hauteur x largeur/2) des deux cultivars augmente tout le long
du cycle de production, que ce soit sous enrichissement carboné ou non (Figure 3).
Les résultats révèlent des différences entre la hauteur et la largeur des deux cultivars
à la fin du cycle de production (Tableau 13). Étant donné que le ʽChristmas Eveʼ s’est
bien adapté aux conditions de culture, ces résultats peuvent donc être interprétés pour
ce cultivar, en relation avec la régie climatique étudiée.
Hauteur (cm) Largeur (cm)
Biomasse
aérienne sèche
(g)
Biomasse
aérienne fraîche
(g)
Moyenne des
régies(1)
Moyenne des
régies
Moyenne des
régies
Moyenne des
régies
ʽChristmas Eveʼ
ʽPremium Redʼ
37,2 b
33,9 a 37,4 a
39,6 b
20,5
-
129,8
-
Normes
commerciales(2) 35 – 50 Minimale : 38 - -
Effet et interaction
Régie
Cultivar
Régie*cultivar
NS
HS
NS
NS
S
NS
NS
-
-
NS
-
-
35
Figure 2. Croissance en hauteur du ʽChristmas Eveʼ sous DIF+1°C sans CO2 et sous
DIF+7°C avec CO2, comparée aux croissances en hauteur maximale et minimale exigées
pour la vente commerciale
Figure 3. Évolution de l'indice de croissance de ʽPremium Redʼ et de ʽChristmas Eveʼ
sous DIF+1°C sans CO2 et sous DIF+7°C avec CO2
15
20
25
30
35
40
45
17-a
oût
24-a
oût
31-a
oût
07-s
ept.
14-s
ept.
21-s
ept.
28-s
ept.
05-o
ct.
12-o
ct.
19-o
ct.
26-o
ct.
02-n
ov
.
09-n
ov
.
16-n
ov
.
23-n
ov
.
30-n
ov
.
07-d
éc.
hau
teur
(cm
)
date de prise mesure
hauteur maximale hauteur minimale
ʽChristmas Eveʼ_DIF+1°C sans CO₂ ʽChristmas Eveʼ_DIF +7°C avec CO₂
finition des
plants
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
Ind
ice
de
cro
issa
nce
(cm
2)
date de prise mesure
ʽPremium Redʼ_ DIF+1°C sans CO₂ ʽPremium Redʼ_ DIF+7°C avec CO₂
ʽChristmas Eveʼ_ DIF+1°C sans CO₂ ʽChristmas Eveʼ_ DIF+7°C avec CO₂
36
Dans ce sens, l’enrichissement carboné combiné à un DIF +7°C n’a pas eu d’effet sur
la hauteur, la largeur, la biomasse aérienne sèche et fraîche chez le ʽChristmas Eveʼ,
par rapport à un DIF +1°C sans CO2. Pourtant, de nombreux travaux de recherche ont
rapporté une augmentation de la hauteur de différents cultivars de poinsettias sous
l’effet d’un DIF positif vs DIF négatif ou neutre (Moe et coll., 1992; McAvoy, 1992;
Berghage et Heins, 1991; Cockshull et coll., 1995).
La réponse des cultivars de poinsettias à un DIF positif, dépend de la température
moyenne journalière (Berghage, 1998). En effet, l’application de deux températures
moyennes journalières de 18°C et de 24°C (DIF +3°C dans les deux cas), chez 23
cultivars de poinsettias, a affecté leur croissance et leur morphologie et certains
cultivars se comportent mieux sous des températures froides de 18°C (Dunn et coll.,
2011). Par contre, des températures moyennes journalières entre 19°C et 16,5°C,
allongent la durée de production chez 10 cultivars de poinsettia et en dessous de
16°C, la croissance est compromise (Lopez et Krug, 2009). Ainsi, la température
moyenne journalière optimale pour une croissance et un développement adéquat des
poinsettias, est d’environ 20°C (Jensen, 1995), qui est la température appliquée dans
le témoin et dans la régie expérimentée.
En outre, sous une température moyenne journalière fraîche de 18°C, la croissance
racinaire chez 23 cultivars de poinsettias, est ralentie, ainsi que la croissance des
pousses et l’absorption des nutriments et de l’eau (Dunn et coll., 2011). Dans notre
essai, malgré l’utilisation de deux DIF positifs différents combinés ou non au CO2, la
production des photosyntats et l’absorption de l’eau par le cultivar de Christmas Eve,
sont similaires dans les deux cas. Le maintien de la même température moyenne
journalière optimale dans le témoin et dans la régie étudiée, a permis aux ʽChristmas
Eveʼ de produire les mêmes biomasses aérienne sèche et fraîche, en dépit de l’ajout
du CO2.
En réduisant la température nocturne dans la régie en étude, de 3°C par rapport au
témoin durant les nuits froides d’automne, on s’attend à une réduction de la
consommation d’énergie pour le chauffage des poinsettias, objectif ultime de ce
projet de recherche. En obtenant, des plants de ʽChristmas Eveʼ avec un DIF +7°C
37
combiné à 900 ppm de CO2, dont les paramètres de croissance sont similaires à ceux
produits sous régie conventionnelle, l’objectif de produire des plants
commercialisables est atteint.
6.1.2 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des poinsettias
À la date du début des ventes, entre le 10 et le 15 novembre, les plants produits de
ʽChristmas Eveʼ avaient une hauteur moyenne comprise entre la hauteur minimale et
maximale exigées pour une vente commerciale (Tableau 14). Par contre, ceux du
ʽPremium Redʼ, n’ont pu atteindre la hauteur minimale requise, pour cause d’un
ralentissement de la croissance, due peut être à une recette de fertilisation
inappropriée.
L’initiation florale et l’anthèse se sont déroulées convenablement selon le calendrier
de production prévu pour ces deux cultivars. En effet, le développement complet des
cyathia, chez les deux cultivars sous DIF +7°C combiné au CO2 et sous DIF +1°C
sans CO2, s’est fait à la même date du 9 novembre. En plus, le nombre de cyathia
produits par chaque cultivar, rencontre les normes requises pour la vente, que ce soit
pour le témoin ou pour la régie étudiée (Tableau 14). Par contre, le nombre de cyathia
diffère entre les deux cultivars (Figure 4), sans que cela n’affecte leur qualité. En
revanche, le nombre de bractées des plants de ʽChristmas Eveʼ à la fin de l’essai, ne
diffère pas entre le témoin et la régie étudiée. Pour ce dernier paramètre, des
exigences ne sont pas requises, parce qu’un nombre réduit de bractées, peut être
compensé par de larges bractées.
38
Figure 4. Nombre de cyathia de ʽPremium Redʼ et de ʽChristmas Eveʼ sous DIF+3°C
sans CO2 et sous DIF+5°C avec CO2
De l’autre côté, le pourcentage de coloration requis de 75%, n’a été atteint pour le
ʽChristmas Eveʼ que tardivement (Tableau 14). Le changement des températures et
l’injection du CO2, n’ont pas influencé le pourcentage de coloration des bractées.
Dans la mesure où des économies d’énergie de chauffage pourraient se faire, en
réduisant les températures nocturnes durant les nuits froides d’automne et en
augmentant celles du jour, tout en injectant du CO2 pour favoriser la photosynthèse,
le ʽChristmas Eveʼ conviendrait pour une commercialisation tardive.
6,9 b
6,3 a
7,8 b
5,6 a
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ʽPremium Redʼ ʽChristmas Eveʼ
No
mb
re d
e cy
athia
DIF+3°C sans CO₂
DIF+5°C avec CO₂
39
Tableau 14. Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des poinsettias
Nombre
de cyathia
Nombre
de bractées
Date de finition des plants
Hauteur exigée
(35 -50 cm) 75% coloration
Témoin(1) Régie
étudiée(2)
Moyenne des
régies(3) Témoin
Régie
étudiée Témoin
Régie
étudiée
ʽChristmas Eveʼ 6,3 a 5,6 a 71,1 15 nov. 15 nov. 29 nov. 29 nov.
ʽPremium Redʼ 6,9 b 7,8 b - Hauteur minimale non
atteinte -
Normes
commerciales(4) Minimal : 4 - 7 - Début vente : 10 à 15 novembre
Effet et
interaction
Régie
Cultivar
Régie*cultivar
NS
HS
S
NS
-
-
-
(1) : Témoin : DIF +1°C (20°C jour/19°C nuit) sans CO2.
(2) : Régie étudiée : DIF +7°C (23°C jour/16°C nuit) avec 900 ppm de CO2.
(3) : Moyenne témoin et régie climatique étudiée.
(4) : Normes du bureau de normalisation du Québec (BNQ).
NS, S, HS : Non significatif, significatif à 5% et hautement significatif à 0,1%.
Par ailleurs, l’éclairage d’appoint durant le jour en combinaison avec du CO2, joue un
rôle important dans la croissance et le développement des poinsettias en particulier et
chez d’autres espèces ornementales en général (Mortensen, 1987). En effet, 40
µmol.m-2
.s-1
de lumière combinée à 1000 ppm de CO2, a augmenté le taux de
croissance et réduit le temps pour la floraison de 1 à 2 semaines, chez un cultivar de
poinsettia, l’Annette Hegg Topstar (Mortensen, 1985). Selon les conditions
environnementales du site de production, un éclairage d’appoint le matin entre 20 et
40 µmol.m-2
.s-1
, devrait être apporté afin de stimuler la croissance des plants en début
du cycle de production.
6.2 Essai sur les hydrangées
6.2.1 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la
croissance des hydrangées
À la fin de l’essai sur les hydrangées, les deux régies climatiques ont permis de
produire des plants aux normes commerciales satisfaisantes. Ainsi, la hauteur et le
diamètre moyen des inflorescences des deux cultivars, ont atteint les normes
escomptées (Tableau 15).
40
Selon les résultats obtenus, il n’existe pas d’interaction entre la régie climatique, le
cultivar, et le substrat. Les interactions doubles sont également absentes, sauf entre la
régie et le cultivar pour le diamètre moyen des inflorescences et pour la biomasse
aérienne fraîche (Tableau 15). En outre, le type de substrat, n’a pas d’effet sur la
croissance des hydrangées. Les deux types de substrat utilisés, l’AgroMix AF et
l’AgroMix XC, conviennent tous les deux à la production des hydrangées. L’absence
ou la présence de la perlite et de la vermiculite, n’influencent pas en conséquence leur
croissance et développement. Cependant, un substrat moins léger comme l’AgroMix
XC, est recommandable pour les hydrangées, qui sont des plants pesants.
Tableau 15. Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la croissance des
hydrangées
(1) : Moyenne témoin et régie climatique étudiée.
(2) : Témoin : DIF +1°C (17°C jour/16°C nuit) sans CO2.
(3) : Régie étudiée : DIF +5°C (18°C jour/13°C nuit) avec 950 ppm de CO2.
(4) : Normes du bureau de normalisation du Québec (BNQ).
NS, S, HS : Non significatif, significatif à 5% et hautement significatif à 0,1%.
De l’autre côté, le CO2 combiné au DIF + 5°C, n’a pas d’effet sur la biomasse
aérienne sèche et sur la hauteur du plant. Ce qui va dans le sens des résultats de
Strauch (1987), où un ajout de 900 ppm de CO2, n’a pas eu d’effet sur la croissance
en hauteur de deux cultivars d’hydrangées, le Brugg et le Leuchtfener. Cependant,
dans notre essai, ces deux paramètres diffèrent entre l’hydrangée rose et bleue, mais
Hauteur (cm)
Biomasse
aérienne
sèche (g)
Diamètre moyen des
inflorescences (cm)
Biomasse aérienne
fraîche (g)
Moyenne des
régies(1)
Moyenne
des régies Témoin
(2)
Régie
étudiée(3)
Témoin
Régie
étudiée
Hydrangée rose
Hydrangée bleue
62,2 a
64,5 b 67,2 a
73,2 b
16,9 a
16,6 a
19,2 b
16,8 a
447,1 ab
478,9 ab
578,9 b
526.1 a
Normes
commerciales(4)
45-65 - 15-25 -
Effet et interaction
Régie
Cultivar
Régie*cultivar
Substrat
Régie*substrat
Cultivar*substrat
Régie*cultivar*substrat
NS
HS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
S
NS
NS
NS
NS
NS
NS
HS
S
NS
NS
NS
NS
NS
NS
S
NS
NS
NS
NS
41
cette différence n’a que peu d’intérêt sur le plan commercial, étant donné que les
deux cultivars ont dépassé la hauteur minimale de vente (figure 5).
Figure 5. Croissance des hydrangées roses et bleues en hauteur sous DIF+1°C sans CO2
et sous DIF+5°C avec CO2
Par ailleurs, il existe une interaction significative entre la régie climatique et le
cultivar, pour la biomasse aérienne fraîche et pour le diamètre moyen des
inflorescences (Tableau 16). Ce dernier paramètre étant un paramètre de qualité qui
donne une valeur ajoutée aux plants produits, est plus élevé chez l’hydrangée rose
soumise à un DIF + 5°C combiné au CO2 (Figure 6). L’augmentation du diamètre
moyen des inflorescences entre les deux régies pour l’hydrangée rose, est de 14%, qui
correspond à 2,3 cm. Un résultat allant dans le même sens est obtenu avec les
cultivars Brugg et Leuchtfener, soumis à 900 ppm de CO2 et où le diamètre moyen de
l’inflorescence a augmenté de 1,5 cm (Strauch, 1987). C’est une différence notable
qui se répercute positivement sur le prix de vente finale.
L’effet de l’enrichissement carboné combiné à un différentiel de température de
+5°C, a un effet minime sur la croissance des deux cultivars d’hydrangées. Le seul
Hauteur minimale
Hauteur maximale
40
45
50
55
60
65
70
09-févr. 16-févr. 23-févr. 01-mars 08-mars 15-mars 22-mars 29-mars 05-avr.
hau
teur
(cm
)
date de prise mesure
Hydrangée rose avec CO₂, DIF+5°C Hydrangée bleue avec CO₂, DIF+5°C
Hydrangée rose sans CO₂, DIF+1°C Hydrangée bleue sans CO₂, DIF+1°C
42
effet mis en évidence, est la croissance du diamètre moyen des inflorescences chez le
cultivar Merrit’s Supreme.
Figure 6. Diamètre moyen des inflorescences des hydrangées roses et bleues sous
DIF+1°C sans CO2 et sous DIF+5°C avec CO2
L’augmentation de la longueur internodale et donc de l’élongation de la tige chez
plusieurs espèces ornementales, est favorisée par des températures diurnes
supérieures aux nocturnes, c’est-à-dire un DIF positif. Cependant cette réponse varie
selon l’espèce et le cultivar (Erwin et Heins, 1995). Ainsi chez le Kalanchoe
blossfeldiana, plante de jour court et chez les roses, plante de jour neutre, le DIF
positif a très peu d’effet sur la croissance en hauteur de ces deux espèces (Erwin et
Heins, 1995). Cependant, un ajout de CO2 de 700 ppm au DIF positif, a relancé la
croissance en hauteur de Kalanchoe blossfeldiana (Mortensen et Moe, 1992). Dans
notre essai, la hauteur des hydrangées roses et bleues, n’a pas augmenté, malgré
qu’on a injecté du CO2 à 950 ppm dans la serre et que l’écart entre la température
diurne et nocturne, était supérieur à celui du témoin.
Par ailleurs, l’élongation de la tige sous DIF positif, chez les plantes sensibles aux
fluctuations de températures diurnes et nocturnes, est due à une élongation des
cellules, plutôt qu’à une division cellulaire (Myster et Moe, 1995; Erwin et Heins,
1995; Erwin et coll., 1989). Cette élongation cellulaire est causée par les gibbérellines
16,9 a
16,6 a
19,2 b
16,8 a
15
15,5
16
16,5
17
17,5
18
18,5
19
19,5
ʽMerrit's Supremeʼ ʽMathilda Gutgesʼ
Dia
mèt
re m
oyen
des
infl
ore
scen
ces
(cm
)
DIF+1°C sans CO₂
DIF+5°C avec CO₂
43
contenues dans les plantes, qui jouent un rôle essentiel dans l’élongation des tiges et
des entre-nœuds (Grindal et Moe, 2000; Moe et coll., 1995). Une température diurne
supérieure à la nocturne, affecte la concentration endogène de l’acide gibbérellique,
phytohormone de croissance, chez plusieurs espèces ornementales (Myster et Moe,
1995; Erwin et coll., 1989).
Cependant, dans notre essai, l’utilisation d’un DIF +5°C n’a pas augmenté la hauteur
des deux cultivars d’hydrangées, par rapport à un DIF+1°C. Ainsi, la modification de
la concentration endogène de l’acide gibbérellique a un effet minime sur l’élongation
de la tige ou bien, l’écart entre la température diurne et nocturne n’a pas affecté cette
concentration. En effet, une pulvérisation foliaire de 50 mg/l d’acide gibbérellique
(GA3) sur un cultivar d’hydrangée, le Merritt’s Supreme, n’a pas augmenté la hauteur
des plants (Bi et Scagel, 2009).
Par ailleurs, sous une température journalière constante de 24°C, le diamètre moyen
des inflorescences du cultivar Merritt’s Supreme, a augmenté en appliquant des
concentrations en GA3 de 100, 500 ou 1000 mg/l (Bailey et Weiler, 1984). Ce qui
suggère que le cultivar Merritt’s Supreme répond mieux à un DIF positif que le
cultivar Mathilda Gutges, par une augmentation du diamètre moyen des
inflorescences. En combinaison avec 950 ppm de CO2, cet effet s’accentue pour le
cultivar rose, mais pas pour le bleu. C’est le même constat avec les cultivars Brugg et
Leuchtfeuer, de couleur mauve et rouge foncée respectivement, où leur diamètre
moyen des inflorescences a augmenté de 1,5 cm suite à un enrichissement carboné
(Strauch, 1987).
Parmi les causes qui pourraient être derrière l’absence de réponse du cultivar bleu
d’hydrangée à un DIF positif combiné au CO2, figure l’application d’une forte
concentration en sulfate d’aluminium de 10g/l pour bleuir les sépales des
inflorescences. En effet, chez un arbre résineux, l’épicéa, l’activité des cytokinines et
des gibbérellines, phytohormones impliquées dans la morphogenèse, augmentent
avec l’application de faibles concentrations en aluminium et inhibée à de fortes
concentrations (Cizkova, 1992).
44
En ce qui concerne la quantité de matière sèche aérienne produite par les deux
cultivars d’hydrangées, elle ne diffère pas entre les deux régies climatiques (Figure
7).
Figure 7. Biomasse aérienne sèche des hydrangées roses et bleues sous DIF+1°C sans
CO2 et sous DIF+5°C avec CO2
Avec enrichissement carboné ou non, les deux DIF ont permis de produire la même
quantité de matière sèche pour chaque cultivar. Cependant, entre les deux cultivars
des différences sont observées. Pourtant, elle est faible, de l’ordre de 6 grammes et
n’affecte pas la qualité des plants produits pour les deux cultivars. C’est le même
constat chez le cultivar Kiebessy de Kalanchoe blossfeldiana, plante peu sensible aux
fluctuations des températures diurnes et nocturnes. En effet, la combinaison de
plusieurs DIF avec le CO2, n’a pas permis d’affirmer que le CO2 augmente la matière
sèche totale en augmentant le DIF (Mortensen et Moe, 1992).
En appliquant une température diurne supérieure à la nocturne et en ajoutant du CO2,
nous nous attendions à une augmentation de l’activité photosynthétique des plants
d’hydrangées. Mais, le DIF +5°C combiné à 950 ppm de CO2, n’a pas eu d’effet sur
les biomasses aériennes sèches mesurées, par rapport au DIF +1°C sans ajout de gaz
carbonique. Ce qui est positif, vu qu’une grande production de matière sèche,
donnerait des plants plus pesants dont les ramifications se briseraient facilement.
60,8 a
68,7 b 73,6 a
77,7 b
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
ʽMerrit's Supremeʼ ʽMathilda Gutgesʼ
Bio
mas
se a
érie
nne
sèch
e (g
)
DIF+1°C sans CO₂
DIF+5°C avec CO₂
45
Par ailleurs, chez le chrysanthème, plante sensible au DIF, la teneur en chlorophylle
totale par rapport à la matière sèche totale, augmente avec l’augmentation du DIF.
Cependant, cette augmentation est affectée par la température journalière et les
fluctuations du ratio chlorophylle a / chlorophylle b, ne sont que temporaires (Erwin
et Heins, 1995). Ainsi, les températures moyennes journalières de 15 – 16°C qui sont
similaires entre le témoin et la régie étudiée, pourraient ne pas avoir affecté le ratio et
la teneur en chlorophylles des deux cultivars d’hydrangée.
Figure 8. Biomasse aérienne fraîche des hydrangées roses et bleues sous DIF+1°C sans
CO2 et sous DIF+5°C avec CO2
La mesure de la biomasse aérienne fraîche, n’a révélé qu’une différence entre
l’hydrangée rose et l’hydrangée bleue sous DIF +5°C combiné au CO2 (Figure 8).
Celui de Merritt’s Supreme, cultivar rose est supérieure à Mathilda Gutges, cultivar
bleu. Cette production importante de biomasse fraîche est peut être due à une forte
transpiration, ainsi qu’à une absorption de l’eau plus intense chez le cultivar rose que
chez le cultivar bleu, en passant d’un DIF +1°C à un DIF +5°C. En effet, chez le
ʼMerritt’s Supremeʼ, le pourcentage de matière sèche, passe de 15% à 11% et chez le
ʽMathilda Gutgesʼ, il ne diminue que de 15% à 13%, en augmentant le DIF. Même si
les échanges gazeux entre les plants et leur microclimat, étaient importants,
nonobstant, l’ajout du CO2 n’a pas bénéficié aux deux cultivars. Les biomasses
aériennes sèches étant similaires entre les deux régies pour chaque cultivar. Ce qui
447,1 ab
478,9 ab
578,9 b
526,1 a
0
100
200
300
400
500
600
700
ʽMerrit's Supremeʼ ʽMathilda Gutgesʼ
Bio
mas
se a
érie
nne
fraî
che
(g)
DIF+1°C sans CO₂
DIF+5°C avec CO₂
46
appuie l’hypothèse de la non fluctuation de la teneur en chlorophylle chez les deux
hydrangées suite à un accroissement de DIF.
6.2.2 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des hydrangées
Le nombre d’inflorescences des deux cultivars, paramètre de qualité, était satisfaisant
à la fin de l’essai. Les deux régies ont produit des plants commercialement vendables.
Le minimum requis est de 3 inflorescences, alors que tous les plants ont produit entre
4 et 8 inflorescences (Tableau 16). De l’autre côté, l’enrichissement carboné combiné
au DIF +5°C, n’a pas raccourci la durée de production des deux cultivars. Les plants
obtenus sous les deux régies climatiques, étaient fin prêts pour la vente à la même
date (Tableau 16). Un décalage dans la date de finition des plants d’une semaine entre
les deux cultivars, est observé. Il est dû à un retard d’une semaine dans la livraison du
cultivar bleu.
Tableau 16. Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des hydrangées
Nombre
d’inflorescences
Date de finition
des plants
Témoin(1) Régie
étudiée(2) Témoin
Régie
étudiée
Hydrangée rose
Hydrangée bleue 4-7
4-8
4-7
4-8
22 mars
29 mars
22 mars
29 mars
Normes commerciales Minimal(3)
: 3 Début vente : 30 mars
(1) : Témoin : DIF +1°C (17°C jour/16°C nuit) sans CO2.
(2) : Régie étudiée : DIF +5°C (18°C jour/13°C nuit) avec 950 ppm de CO2.
(3) : Normes du bureau de normalisation du Québec (BNQ).
Les plants réceptionnés d’hydrangées le 7 février, étaient tous au stade bouton floral 1
à 2 cm. Durant la période de forçage, la croissance des boutons floraux était soutenue
sous les deux régies climatiques. En outre, la coloration des sépales des
inflorescences a débuté à la même période sous les deux régies climatiques, mais
avec un décalage d’une semaine pour le cultivar bleu, à cause d’un retard en livraison
d’une semaine.
47
L’utilisation d’une température moyenne journalière modérée, entre 15 et 16°C, a
favorisé la croissance des bourgeons floraux des hydrangées sous les deux régies
climatiques. Ce qui rejoint les résultats obtenus par Nordli et coll. (2011), où 80% des
plants de deux cultivars d’hydrangées, Early Blue et Schneeball, avaient des
bourgeons floraux visibles à 20 jours du forçage, sous une température moyenne
journalière de 17°C. Par contre, sous des températures diurne et nocturne élevée de
30°C et de 25°C respectivement, le cultivar Leuchtfeuer reste au stade végétatif (Der
Ming et Hsiu Hung, 2003). En outre, sous une haute température moyenne journalière
de 24°C, l’initiation florale chez deux cultivars d’hydrangées, l’Early Blue et le
Schneeball, est retardée (Nordli et coll., 2011). Une température supérieure à 24°C,
stimule d’avantage la croissance végétative et les photosyntats produits donnent de
plus en plus des entre-nœuds larges (Nordli et coll., 2011).
Cependant, les cultivars diffèrent selon leur réponse aux faibles températures. Chaque
cultivar à une température optimale de croissance et de développement. Mais, au-
dessus de 27°C, l’initiation florale est retardée après 6 semaines de forçage chez le
cultivar Sibylla. Tandis que, les faibles températures, entre 15 et 18°C, initie
rapidement la formation des bourgeons floraux et donnent des plants courts avec peu
de paires de feuilles au-dessous des bourgeons (Litlere et Stromme, 1975).
Donc, pour un développement optimal des hydrangées, les températures moyennes
journalières durant le forçage, doivent être modérées. Une température modérée, entre
15 et 18°C, est un moyen sur d’initier la floraison précocement (Nordli et coll., 2011).
Chez l’Hydrangea macrophylla, le traitement de jours courts n’est pas obligatoire
pour l’induction florale. En effet, une étude portant sur l’effet de la photopériode sur
le développement et la croissance de 10 cultivars d’hydrangées, a révélé que certains
cultivars ont réagi favorablement au traitement de jours courts, mais tous les cultivars
ont atteint leur stade final de croissance et de développement (Adkins et Dirr, 2003).
Ainsi, chez les plantes insensibles aux jours courts, comme les roses, le CO2 combiné
à la température n’a pas d’effet sur le développement de deux cultivars, Frisco et Kiss
(Mortensen et Moe, 1992). Pourtant, un enrichissement carboné de 900 ppm, avait
réduit le nombre de jours de début de forçage à la vente, de 5 et de 10, respectivement
48
chez les cultivars Leuchtfeuer et Renate Steiniger (Strauch, 1987). Dans notre essai,
l’ajout du CO2 n’a ni raccourci, ni allongé la durée du forçage des deux cultivars
d’hydrangée et l’enrichissement carboné pourrait être omis en production
commerciale.
6.3 Essai sur les pétunias
6.3.1 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur la
croissance des pétunias
Les paramètres de croissances étudiés des trois cultivars de pétunia, la hauteur, la
largeur et la biomasse aérienne sèche, ne différent pas entre les deux régies et entre
les deux dimensions de pot. Seulement la biomasse aérienne fraîche diffère entre les
pots de 10,2 cm et de 12,7 cm de diamètre (Tableau 17).
Tableau 17. Effet de l’enrichissement carboné de la température et de la dimension du
pot sur la croissance des pétunias
(1) : Moyenne témoin et régie climatique étudiée.
(2) : % de matière sèche.
NS, S: Non significatif et significatif à un niveau de 5%.
Témoin : DIF +3°C (19°C jour/16°C nuit) sans CO2.
Régie étudiée : DIF +5°C (18°C jour/13°C nuit) avec 950 ppm de CO2.
Les pétunias étant des plantes sensibles à des variations de températures diurnes et
nocturnes, plus l’écart est grand, plus l’effet sur leur croissance est grand. En effet, un
DIF positif permet une plus grande élongation de la tige et des pousses latérales
qu’un DIF négatif (Bachman et McMahon, 2006; Patil et coll., 2001; Kubota et coll.,
2000). Dans le cas de notre essai, les régies étudiées utilisaient deux DIF positif, DIF
+3°C pour le témoin et DIF +5°C pour la régie à l’étude. Ces deux DIF ont permis
Hauteur (cm) Largeur (cm)
Biomasse
aérienne sèche
(g)
Biomasse
aérienne fraîche
(g)
Moyenne des
régies(1)
Moyenne des
régies
Moyenne des
régies
Moyenne des
régies
Pot 10,2 cm
Pot 12,7 cm
18,9 a
18,0 a
56,1 a
54,9 a 15,9 a (11,1%)
(2)
17,8 a (10,4%)(2)
143,8 a
170,6 b
Effet et interaction
Régie
Pot
Régie*pot
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
NS
S
NS
49
une croissance en hauteur et en largeur des pétunias similaire entre les deux régies.
En outre, la longueur des entrenœuds des pétunias, est affectée plus par la
température diurne que celle nocturne (Sysoyeva et coll., 2001). Or, dans notre essai,
les températures diurnes des deux régies, étaient presque similaires, 19°C pour le
témoin et 18°C pour la régie étudiée.
L’utilisation de deux DIF positif, ainsi que des températures diurnes presque
similaires, ont permis aux pétunias de croitre en hauteur et en largeur d’une façon
identique. La biosynthèse des gibbérellines, responsables de l’élongation des cellules
épidermiques et donc de l’élongation de la tige et des entrenœuds, sous des DIF
positif (Bachman et McMahon, 2006; Erwin et Heinz, 1995; Myster et Moe, 1995;
Erwin et coll., 1989), se trouve non affectée chez les pétunias, sous les deux régies.
En plus, la biosynthèse des gibbérellines est influencée par la photopériode chez les
plantes à jour court et long (Moe et coll., 1995). Or, les pétunias sont insensibles à la
photopériode et dans les deux régies, elle était identique. Ainsi, l’effet d’un DIF
positif chez les plantes à jour long ou neutre, augmente si la durée de la nuit se
prolonge (Mortensen et Moe, 1992). L’ajout du CO2 n’affecte pas en conséquence la
hauteur et la largeur des pétunias.
Par ailleurs, les indices de croissance des pétunias, représentés par la moitié du
produit entre la largeur et la longueur, suivent la même tendance que ce soit entre les
deux régies ou entre les deux dimensions du pot (Figure 9).
50
Figure 9. Évolution de l'indice de croissance des pétunias sous DIF+3°C sans CO2 et
sous DIF+5°C avec CO2 dans des pots de 10,2 cm et de 12,7 cm de diamètre
L’autre paramètre de croissance, la biomasse aérienne sèche, se trouve elle aussi non
affectée par la régie et par la dimension du pot (Tableau 17). La synthèse des
photosyntats chez les cultivars de pétunias, était similaire entre le témoin sans ajout
du CO2 et la régie sous enrichissement carboné. En effet, dans certains cas, même si
on augmente la température, le CO2 a un effet minime ou neutre sur la croissance des
plantes (Rawson, 1992). Mais, une augmentation de l’intensité lumineuse combinée
au CO2, stimule la photosynthèse et la croissance de la phytomasse (Mortensen,
1987). Or, dans notre essai, la durée et l’intensité lumineuse, ainsi que les
températures moyennes journalières dans les deux régies (entre 15°C et 17°C) ne
différaient pas.
Un DIF positif augmente la teneur en chlorophylle a et en chlorophylle totale dans les
feuilles de la Celebrity White, cultivar de pétunia (Bachman et McMahon, 2006) et
chez le chrysanthème (Erwin et Heins, 1995), par rapport à un DIF négatif. Ainsi, la
production de matière sèche augmente sous DIF+ et ce processus est accéléré en
injectant du CO2. Or, dans les deux régies, les DIF étaient positifs (+3°C et +5°C) et
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
24-mai 31-mai 07-juin 14-juin
ind
ice
de
cro
issa
nce
(cm
2)
date de prise mesure
pot 10,2 cm_DIF+5°C avec CO₂ pot 12,7 cm_DIF+5°C avec CO₂
pot 10,2 cm_DIF+3°C sans CO₂ pot 12,7 cm_DIF+3°C sans CO₂
51
la production de matière sèche ne diffère pas entre les deux régies. Ce qui suggère
que les teneurs en chlorophylle a et totale n’ont pas variées entre les deux régies.
L’ajout du CO2, avait un effet minime en conséquence.
D’autre part, la dimension du pot a un effet sur la production en biomasse aérienne
fraîche des pétunias, sous les deux régies. Le pot de 12,7 cm, a permis d’augmenter
cette biomasse de 15,7% (Tableau 17). En effet, le pot de 12,7 cm a un volume plus
grand que celui de 10,2 cm et a permis un développement racinaire plus important.
Ce qui a contribué à une absorption de l’eau par le système racinaire plus abondante
et contribué à une biomasse aérienne fraîche plus grande (Figure 10). Cependant,
cette accumulation excessive de l’eau dans les tissus des pétunias, peut avoir un effet
néfaste sur la durée post-récolte des plants produits. En effet, plus la teneur en eau
des pétunias est élevée, plus les membranes des fleurs se prêtent à l’oxydation par
l’air ambiant et les polluants de l’air (Shvarts et coll., 1997).
Figure 10. Biomasse aérienne sèche et fraîche des pétunias produits dans des pots de
10,2 cm et de 12,7 cm de diamètre
6.3.2 Effet de l’enrichissement carboné et de la température sur le
développement des pétunias
La période de production des pétunias au Québec, débute au mois de février par le
semis, pour finir fin avril. Quant à la période des ventes, elle débute au mois de mai
15,9 17,8
143,8 a
170,6 b
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Pot 10,2 cm Pot 12,7 cm
Bio
mas
se a
érie
nne
(g)
Biomasse
aérienne sèche
Biomasse
aérienne fraîche
52
pour s’étaler jusqu’au mois de juillet, selon les conditions climatiques présentes. Un
printemps froid, retarde la période des ventes.
Dans notre essai sur les pétunias, il a débuté tardivement le 24 mai 2012, qui coïncide
avec le début des ventes. Ainsi, le cycle de production s’est étalé sur tout le mois de
juin, où parfois le chauffage des serres n’était pas nécessaire, à cause de
l’augmentation des températures extérieures. Ce qui rend tout calcul de réduction de
consommation d’énergie de chauffage par les deux régies, sans intérêt. Cependant,
l’objectif principal arrêté pour cet essai est maintenu, à savoir l’effet du DIF positif
combiné au CO2 sur les paramètres de développement et de croissance des pétunias.
53
Tableau 18. Effet de l’enrichissement carboné, de la température et de la dimension du
pot sur le développement des pétunias
Nombre
De fleurs
Indice de développement
vs
croissance(3)
Témoin(1) Régie
étudiée(2) Témoin
Régie
étudiée
Pétunias (pots de 10,2 cm
et de 12,7 cm) 76,8 a 92,8 b 4,5 fleurs/g 5,4 fleurs/g
Effet et interaction
Régie
Pot
Régie*pot
S
NS
NS
Nombre de fleurs
développées par gramme de
matière sèche produite
NS, S: Non significatif et significatif à un niveau de 5%.
(1) : Témoin : DIF +3°C (19°C jour/16°C nuit) sans CO2.
(2) : Régie étudiée : DIF +5°C (18°C jour/13°C nuit) avec 950 ppm de CO2.
(3) : Nombre de fleurs / biomasse aérienne sèche.
La production du nombre de fleurs des trois cultivars de pétunia, n’a pas été affectée
par la taille du pot. Mais, elle est différente entre les deux régies. Le DIF +5°C
combiné à 950 ppm de CO2, a augmenté le nombre de fleurs de 17,2%, par rapport au
DIF +3°C sans CO2 (Tableau 18 et Figure 11). Le nombre de fleurs étant un
paramètre de qualité, il se trouve amélioré par l’enrichissement carboné combiné à un
DIF positif de 5°C. Ce sont en moyenne 16 fleurs de plus par plante, produites par la
régie étudiée et qui donnent une valeur ajoutée de plus aux plants produits. Ce qui
rejoint les résultats compilés sur plusieurs potées fleuries et fleurs coupées, où le CO2
augmente le nombre de fleurs (Mortensen, 1987).
Par ailleurs, pour chaque gramme de matière sèche produite, les pétunias sous
enrichissement carboné combiné au DIF +5°C, ont développé une fleur de plus que
sous DIF +3°C sans CO2. L’équilibre entre la croissance et le développement des
pétunias est meilleur sous enrichissement carboné.
54
Figure 11. Nombre de fleurs par pétunia soumis à DIF+3°C sans CO2 et à DIF+5°C avec
CO2 dans des pots de 10,2 cm et de 12,7 cm de diamètre
6.4 Consommation d’énergie de chauffage
Selon la période de production des hydrangées et des poinsettias, qui se situe
respectivement en hiver et en automne, toute modification dans les consignes de
température, a des conséquences importantes sur la consommation d’énergie de
chauffage qui en découle. Par contre, chez les pétunias dont l’essai a débuté
tardivement à la fin du printemps, il n’a pas été nécessaire de chauffer les serres
durant certaines journées ensoleillées. Les conséquences en terme de consommation
énergétique sont moindres.
Deux méthodes basées sur des modèles de simulation de consommation énergétique,
ont été utilisées pour calculer la consommation en gaz naturel en m3, servant
d’énergie pour le chauffage des serres. La première, sur une base de 24 heures et la
seconde, durant la nuit.
Chez les hydrangées, la réduction de la consommation d’énergie de chauffage a varié
entre 4% et 5,2% (Tableau 19), qui correspond à une économie en gaz de 485,9 m3 et
de 335,4 m3, sur une base de 24 heures et durant la nuit respectivement. Rapportés à
la surface de la serre de 25 m2, ces gains se chiffrent à 19,4 m
3/m
2 et à 13,4 m
3/m
2,
74,4 a 79,3 a
88,8 b
96,8 b
0
20
40
60
80
100
120
Pot 10,2 cm Pot 12,7 cm
No
mb
re d
e fl
eurs
DIF+3°C sans CO₂
DIF+5°C avec CO₂
55
sur une base de 24 heures et durant la nuit respectivement. En ne réduisant la
température nocturne que de 3°C et la température moyenne journalière de 1°C, par
rapport au témoin, nous avons économisé entre 13,4 m3/m
2 et 19,4 m
3/m
2 en gaz de
chauffage. Alors qu’une réduction de la température moyenne journalière de 8°C (de
20°C jour/20°C nuit à 12°C jour/12°C nuit), a permis de sauver 29 m3/m
2 de gaz de
chauffage, chez l’hydrangée (Benninga et coll., 2005).
Tableau 19. Consommation et économie d'énergie pour le chauffage des hydrangées et
des poinsettias
Traitement
Consommation en gaz (m3)
et réduction en % par rapport
au témoin sur 24 heures
Consommation en gaz (m3)
et réduction en % par rapport
au témoin durant la nuit
Consommation
moyenne Réduction
Consommation
moyenne Réduction
Hydrangées
Témoin
4%
5,2%
DIF +1°C / sans CO2
17°C jour / 16°C nuit 11.024,95 6.427,30
Régie climatique
DIF +5°C / 950 ppm CO2
18°C jour / 13°C nuit 10.539,05 6.091,90
Poinsettias
Témoin
21%
15,8%
DIF +1°C / sans CO2
20°C jour / 19°C nuit 1452,80 651,95
Régie climatique
DIF +7°C / 900 ppm CO2
23°C jour / 16°C nuit 1148,40 549,15
Par ailleurs, l’intérêt d’une réduction des températures, n’est pas seulement de sauver
de l’énergie, mais aussi de réduire les émissions des gaz à effet de serre. En effet, en
économisant entre 13,4 m3/m
2 et 19,4 m
3/m
2 en gaz, on réduit entre 23,7 kg/m
2 et
34,3 kg/m2 en CO2.
Un autre facteur qui joue un rôle important dans la consommation d’énergie de
chauffage, est l’humidité relative. En effet, pour maintenir une humidité relative
optimale dans la serre, sans excéder 90% afin d’éviter les maladies fongiques, sous
une température de chauffage réduite, la consommation en gaz augmente. En plus,
56
l’emplacement des systèmes de chauffage, nécessite parfois plus d’heures de
fonctionnement pour stabiliser l’humidité relative à un niveau optimal (Benninga et
coll., 2005).
En ce qui concerne les poinsettias, la réduction d’énergie de chauffage, a varié entre
15,8% et 21% (Tableau 19 et Figure 12), selon la méthode de calcul (nuit vs 24
heures). Rapportée à la surface des serres de 25 m2, ces gains correspondent à 4,1
m3/m
2 et à 12,2 m
3/m
2 respectivement. Des résultats presque similaires ont été
obtenus en réduisant la température moyenne journalière de 3°C (de 17°C jour/17°C
nuit à 14°Cjour/14°C nuit). Le gain était de 13 m3/m
2 en gaz de chauffage (Benninga
et coll., 2005).
L’effet positif de la réduction de la température moyenne journalière ou de la
température nocturne, sur la consommation en énergie de chauffage des poinsettias,
est dû à la longue période de production, dont la croissance des plants se fait tout le
long de la saison froide automnale.
Cependant, les durées de production très longues, augmentent la consommation
d’énergie pour le chauffage des serres. En effet, chez le cultivar de poinsettia, le
Velveteen Red, une réduction de la température moyenne journalière de 6°C (de 24°C
jour/19,5°C nuit à 18,5°C jour/14°C nuit), a allongé la période de production de 49
jours et la consommation en gaz a augmenté de 87% à 95%, selon trois sites de
production aux États-Unis (Lopez, 2008). En revanche, pour le cultivar Freedom
Early Red, cette réduction de température, n’a allongé la durée de production que de
18 jours et la consommation en gaz, a été réduite de 24% à 52%, dans les mêmes sites
de production (Lopez, 2008).
Ainsi, pour obtenir des réductions en consommation d’énergie de chauffage, par la
réduction des températures, les cultivars hâtifs de poinsettias, sont à privilégier
(IQDHO, 2010). Toutefois, au moment de l’application des consignes de réduction
des températures, au début du traitement du jour court, les plants doivent avoir
achevés leur architecture et leur morphologie, notamment la hauteur minimale et le
développement des bractées. Pour ce dernier paramètre, des cultivars possédant de
57
21%
15,8%
0
10
20
30
40
50
60
70
24 heures nuit
Con
som
mat
ion
en
gaz
(m
3/m
2)
Poinsettia
DIF+1°C sans CO₂ DIF+7°C avec CO₂
4%
5,2%
0
100
200
300
400
500
24 heures nuit
Cco
nso
mm
atio
n e
n g
az
(m3/m
2)
Hydrangée
DIF+1°C sans CO₂ DIF+5°C avec CO₂
larges bractées, devraient être choisis, afin de compenser leur nombre par les basses
températures nocturnes, durant le traitement de noirceur (traitement de jours courts).
Figure 12. Consommation en gaz pour le chauffage des poinsettias et des hydrangées,
sous deux régies climatiques différentes
En outre, les cultivars de poinsettias candidats à la réduction des températures et à la
finition à froid (réduction de la température moyenne journalière, deux semaines
après le traitement de jour court, jusqu’à la finition), sont ceux ayant un temps de
réponse de 6 à 8 semaines (Lopez et Krug, 2009). Le ʽChristmas Eveʼ a un temps de
réponse de 7 à 7,5 semaines et se prête bien à cette technique de production. D’autres
avantages liés à cette réduction de températures, sont la réduction d’utilisation des
régulateurs de croissance, l’allongement de la durée de vie post-récolte et
l’intensification de la coloration des bractées (Lopez et Krug, 2009).
Les hypothèses émises avant le début des essais, concernant l’absence de différence
entre les paramètres de croissance et de développement des hydrangées, des pétunias
et des poinsettias sous l’effet de deux régies climatiques différentes, ont été
confirmées. Seuls le nombre de fleurs par plant de pétunia et le diamètre moyen des
inflorescences des hydrangées, diffèrent entre les deux régies climatiques.
58
En outre, tous les plants produits sous un différentiel de température jour-nuit positif,
combiné au CO2, ont atteint les standards de commercialisation, au même titre que
ceux produits sous régie conventionnelle.
Par ailleurs, l’hypothèse stipulant que la consommation d’énergie de chauffage est
similaire entre les deux régies, est réfutée. Car, le microclimat engendré par la
diminution des températures nocturnes et l’augmentation de celles diurnes, combinée
au CO2, a nécessité moins d’énergie pour le chauffage des serres.
59
Conclusion
La régie climatique conventionnelle et celle étudiée, ont permis de produire des
poinsettias, des hydrangées et des pétunias, remplissant les exigences de vente. Ainsi,
une diminution de la température nocturne et l’augmentation de la température
diurne, combiné à l’enrichissement en CO2, a modifié le microclimat de la serre. Les
plants produits sous ce microclimat, étaient de bonnes qualités, au même titre que
ceux produits sous une température journalière relativement constante et sans
enrichissement carboné.
Outre la production de plants conformes aux normes commerciales en vigueur,
certains paramètres de croissance et de développement, chez l’hydrangée et les
pétunias, ont été améliorés par l’augmentation du différentiel de température jour-nuit
(DIF), combiné au CO2. En effet, chez trois cultivars de pétunia, le nombre moyen
de fleurs par plant, a augmenté de 17,2% en passant d’un DIF +3°C sans CO2 à un
DIF +5°C avec 950 ppm de CO2. Chez le Cultivar rose d’hydrangée, le Merritt’s
Supreme, le diamètre moyen des inflorescences, a augmenté de 14% sous DIF +5°C
avec 950 ppm de CO2, par rapport au DIF +1°C sans CO2.
Par ailleurs, la réduction de la consommation d’énergie pour le chauffage des serres,
qui en résulte de l’application d’un DIF positif combiné au CO2, est importante chez
les poinsettias. Effectivement, elle varie de 15,8% à 21%, selon une base calcul
durant la nuit et sur 24 heures respectivement. Cette réduction peut varier entre les
sites de production, entre les serres et selon la durée de réponse du cultivar. Ainsi,
certains cultivars de poinsettias de vigueur élevée à moyenne, comme le Christmas
Eve, s’adaptent bien aux réductions de températures, nocturnes ou moyennes
journalières, tout en consommant moins d’énergie de chauffage, dans les régions
nordiques.
Pour les hydrangées, cette réduction varie de 4% à 5,2%, selon une base de 24 heures
et durant la nuit respectivement. Cette économie d’énergie de chauffage, elle n’est
viable que si d’autres opérations sont omises, comme le rattachement des plants, afin
de réduire les coûts de production. En effet, des températures moyennes journalières
60
faibles entre 15°C et 18°C, initient rapidement les bourgeons floraux et permettent de
produire des plants compacts et robustes, qui ne nécessiteraient pas la pose de
cerceau. Dans ce sens, le CO2 ajouté au DIF +5°C, qui a pour effet d’augmenter la
biomasse fraîche du cultivar rose, le Merritt’s Supreme, pourrait être omis, afin de
produire des plants peu pesants, tout en gardant le même différentiel de température.
Dans un contexte où les coûts de production des potées fleuries ne cessent
d’augmenter, en particulier ceux liés au chauffage des serres dans les pays nordiques,
la température ainsi que le CO2, sont des outils incontournables pour réduire la
facture énergétique, surtout avec les poinsettias. Cependant, les équipements et le
matériel pour générer le gaz carbonique dans les serres sont onéreux et des études sur
la rentabilité économique de l’enrichissement carboné en horticulture ornementale,
sont nécessaires.
Le rôle du gaz carbonique dans la production des photosyntats et l’augmentation de la
transpiration des plantes due à des hausses de températures diurnes, créent une
dynamique d’absorption de l’eau et des éléments minéraux. Des recherches futures
devraient être menées pour étudier l’effet de l’enrichissement carboné et d’un DIF
positif sur la nutrition minérale des plantes fleuries en pots, et formuler ainsi une
fertilisation optimale sous ce microclimat.
61
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66
67
Annexes
Annexe 1. Plan d'expérience des essais sur les poinsettias, les hydrangées et les pétunias
Régie climatique
étudiée
Régie climatique
témoin
Régie climatique
étudiée
Régie climatique
témoin
Bloc 6
Bloc 6
Bloc 5
Bloc 4
Bloc 4
Bloc 3 Cultivar et/ou
substrat et/ou
diamètre pot
Bloc 2
Bloc 2
Bloc 1 Bloc 1
Serre 1 Serre 2 Serre 3 Serre 4
Annexe 2. Tableau d'ANOVA pour l’essai sur les poinsettias
Source de variations dl
Régie (R) 1
Erreur a [S(R)] 2
B(RxS) 20
Cultivar (C) 1
CxR 1
Erreur b [CxS(R) + CxB(RxS)] 22
Total 47
R : Régie; S : Serre; B : Bloc; C : Cultivar
68
Annexe 3. Tableau d'ANOVA pour l'essai sur les hydrangées
Source de variations dl
Régie (R) 1
Erreur a [S(R)] 2
B(RxS) 20
Cultivar (C) 1
CxR 1
Erreur b [CxS(R) + CxB(RxS)] 22
Substrat (T) 1
TxR 1
TxC 1
TxRxC 1
Erreur c [TxS(R) + TxB(RxS) + TxCxS(R) + TxCxB(RxS)] 44
Total 95
R : Régie; S : Serre; B : Bloc; C : Cultivar; T : Substrat
Annexe 4. Tableau d'ANOVA pour l'essai sur les pétunias
Source de variations dl
Régie (R) 1
Erreur a [S(R)] 2
B(RxS) 20
Diamètre du pot (D) 1
DxR 1
Erreur b [DxS(R) + DxB(RxS)] 22
Total 47
R : Régie; S : Serre; B : Bloc; D: Diamètre du pot