PPFD, PAR, lumens et lux pour la culture du cannabis

La plupart des termes associés aux éclairages de culture intérieure peuvent être très déroutants. Même lorsque vous pensez les comprendre tous, un autre terme apparaîtra sur le côté d’une boîte et vous vous demanderez « Qu’est-ce que cela signifie ? »

Nous faisons allusion aux indices LUX, PAR, PPF, PPFD ou encore lumens pour n’en citer qu’une poignée. Devez-vous faire attention à tous ces éléments ? Lequel est le plus important ? Que signifient-ils pour vous en tant que cultivateur de cannabis ? Cet article vise à répondre à toutes ces questions pour vous aider à « y voir plus clair » et à choisir vos lampes de culture en toute confiance.

Tout d’abord, nous allons aborder la science de base sur la lumière et pourquoi les plantes en ont besoin.

Qu’est-ce que la photosynthèse ?

La photosynthèse est le processus par lequel les plantes utilisent la lumière du soleil, l’eau et le dioxyde de carbone pour créer de l’énergie en libérant de l’oxygène comme sous-produit. Le préfixe « photo- » fait référence à la lumière et le suffixe « -synthèse » au fait que de nouveaux composés sont créés, ou synthétisés.

Le processus se déroule à l’intérieur des membranes des chloroplastes appelées thylakoïdes qui sont remplies de chlorophylle. La chlorophylle est un pigment qui donne aux plantes leur couleur verte.

Fait intéressant : si les plantes sont vertes, c’est parce que la chlorophylle absorbe la lumière rouge et bleue du spectre visible et reflète la lumière verte. La différenciation entre la lumière rouge et la lumière bleue pendant la croissance est en fait essentielle au bon développement de vos plants.

Une fois que la chlorophylle a extrait l’énergie de la lumière, cette énergie est ensuite réutilisée pour fixer le dioxyde de carbone (CO₂) et finalement créer des sucres que le plant utilise comme énergie. Ce dernier processus est connu sous le nom de cycle de Calvin.

Spectre lumineux visible et invisible

La lumière joue un rôle crucial dans de nombreux autres processus végétaux comme la photomorphogenèse qui est déterminée par le spectre lumineux (spectre bleu et rouge lointain) ou le photopériodisme régit par le nombre d’heures de lumière. Comme mentionné plus haut, la lumière rouge est par exemple plus bénéfique pour les plants qui développent des fleurs, car le spectre lumineux naturel est plus rouge à la fin de l’été et au début de l’automne. Nous y reviendrons sous peu.

Pour expliquer les différentes réactions, nous devons d’abord comprendre ce qu’est la lumière même. Celle-ci est un état de rayonnement en ondes électromagnétiques et peut être décrite en fonction de trois propriétés physiques :

• L’intensité (amplitude)
• Fréquence (longueur d’onde)
• Direction de la vibration (polarisation)

Il est plus facile de parler de longueur d’onde que de couleur pour décrire le spectre lumineux. En effet, le spectre lumineux visible (longueurs d’onde comprises entre 400 et 700 nanomètres) représente moins de 1 % de l’ensemble du spectre électromagnétique. La lumière visible diffère du spectre lumineux utilisé pour la photosynthèse. Ce fait est crucial pour comprendre pourquoi nous avons plusieurs termes pour décrire la lumière en relation avec les plantes.

Pourquoi les mesures de la lumière sont-elles essentielles pour les plantes ?

Plus la longueur d’onde de la lumière est courte, plus son contenu énergétique est élevé. L’énergie est effectivement importante pour la photosynthèse, mais la lumière a également une autre fonction, celle de « source d’information » pour les plantes.

Différents spectres lumineux induisent un certain type de réponse environnementale chez les plantes en les informant de la manière dont elles doivent survivre, se développer et se reproduire. La composition de la lumière est donc aussi essentielle pour la plante que l’énergie lumineuse. Ces dernières utilisent des pigments uniques, ou photorécepteurs, qui sont sensibles à différentes longueurs d’onde pour « absorber » les informations que leur fournit le spectre lumineux.

Un spectre lumineux compris entre 400 et 700 nm induit la croissance et le développement et les rayons UV (100–400 nm) et infrarouges (700–800 nm) jouent un rôle dans la morphogenèse des plantes qui est essentiellement le processus par lequel ces dernières développent leur forme physique et leur structure externe.

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Comment les plantes réagissent-ils aux différents spectres de lumière ?

Maintenant que nous savons comment le spectre lumineux et les photorécepteurs des plantes déterminent leur développement, nous devons examiner la réaction d’un plant donné à différents spectres lumineux dans la catégorie de la lumière « visible ».

Les trois couleurs primaires de la lumière sont le rouge, le bleu et le vert. Comme nous l’avons mentionné précédemment, la chlorophylle a tendance à absorber la lumière rouge et bleue et à réfléchir le vert. Il est important de noter que même si différents spectres peuvent devenir plus ou moins dominants au cours de l’année, les plantes dans la nature recevront toujours une lumière globalement blanche.

• Lumière bleue (400–500 nm)

La lumière bleue est cruciale au début du développement d’une plante. Elle augmente la production de chlorophylle et déclenche un développement rapide et sain des racines. Certaines graines ne germent pas du tout sans lumière bleue. Les plantes qui reçoivent des quantités adéquates de lumière bleue auront des tiges et des feuilles fortes et saines. La lumière bleue est surtout nécessaire pendant les stades de semis et de croissance, car elle inhibe l’élongation des entre-nœuds et cela résulte en des plantes plus compactes.

• Lumière verte (500–600 nm)

La lumière verte nous permet de mieux visualiser tout ça. Elle est surtout utile pour aider les cultivateurs à diagnostiquer plusieurs problèmes liés à la nutrition, aux maladies ou aux ravageurs. Les plants n’absorbent pas beaucoup de lumière verte et ne l’utilisent pas pour la photosynthèse, donc celle-ci n’affecte pas la croissance. La lumière verte peut être utilisée pour observer les plants pendant la phase d’obscurité sans interrompre le processus de floraison.

• Lumière rouge (600–800 nm)

La lumière rouge est nécessaire pendant la phase végétative et surtout pendant la floraison pour produire une abondance de fleurs de qualité. Cependant, un certain degré de lumière rouge est également essentiel pour la croissance des racines. La lumière rouge est la lumière la plus efficace pour favoriser la photosynthèse.

Comprendre les différentes façons de mesurer la lumière

Maintenant que nous en savons un peu plus sur la lumière et sur la façon dont les plants l’exploitent, nous pouvons examiner les différentes façons de mesurer la lumière dans le but de cultiver du cannabis en intérieur.

• Pied-bougie

Un pied-bougie est une mesure de l’intensité lumineuse. Cela ne mesure pas la lumière à la source, mais plutôt la luminosité de la zone éclairée. Un pied-bougie équivaut à un lumen par pied carré et mesuré à un pied (30 cm) de la source lumineuse.

Vous pouvez mesurer les pieds-bougies à l’aide d’un photomètre. Ces derniers utilisent un capteur pour convertir l’énergie lumineuse en une charge électrique qui donne une mesure à l’utilisateur. La plupart des photomètres permettent de lire les résultats en lux ou en pieds-bougies. Il suffit de le placer sur les surfaces que vous souhaitez mesurer et il vous donnera une mesure.

• Lux

Le lux est une mesure de la quantité de lumière reçue par une surface. Le lux est similaire aux pieds-bougies, mais il mesure la lumière en mètres carrés au lieu de pieds carrés. Si vous avez besoin de comparer les deux, rappelez-vous qu’un pied-bougie correspond à 10,76 lux. Le lux peut également être mesuré à l’aide d’un luxmètre.

Les pieds-bougies et les lux ne sont pas de bons instruments de mesure pour comprendre comment configurer l’éclairage de votre espace de culture, mais ils peuvent vous donner une meilleure indication que vos propres yeux. Un photomètre vous aide à savoir si la pièce peut être éclairée de manière adéquate ou si vous devez repenser votre choix d’éclairage de culture.

• Lumens

Même si l’on peut facilement confondre ces deux indices, les lumens mesurent la quantité de lumière visible émise par une source, quelle que soit la surface. Pour illustrer la différence : si une lampe de culture produit 50 000 lumens dans une tente de culture d’un mètre carré, les relevés seront de 50 000 lux. Cependant, si vous placez la même lampe de culture dans une tente de culture de 2 mètres carrés, la lecture du résultat sera de 25 000 lux.

La candela est l’unité de base de l’intensité lumineuse (une bougie allumée émet environ 1 candela). Un lumen correspond à une candela par stéradian (une zone en forme de cône partant de la source lumineuse) et constitue une mesure précise de la luminosité.

Les lumens ne doivent pas être confondus avec les watts qui sont simplement une référence à la consommation d’énergie d’une source lumineuse. La plupart des photomètres convertissent les lux en lumens pour vous. Vous pouvez également le calculer vous-même à l’aide de la formule suivante : lumens = lux × surface.

• PAR

PAR est l’abréviation de photosynthetic active radiation et décrit les longueurs d’onde de la lumière dans la gamme visible de 400–700 nm. On le définit comme le type de lumière dont un plant a besoin pour réaliser la photosynthèse.

Pour mesurer le PAR, vous aurez besoin d’un PAR-mètre ou d’un spectroradiomètre. Les PAR-mètres fournissent des données précieuses sur la quantité totale de lumière photosynthétique transmise au capteur. Le PAR est calculé à l’aide d’un capteur spécialement calibré qui mesure le flux quantique, c’est-à-dire la quantité de lumière photosynthétique qui atteint le capteur.

• PPF

Vous avez peut-être remarqué une spécification du flux photonique photosynthétique (PPF) sur l’emballage de votre lampe de culture. Ce terme est l’un des paramètres les plus importants pour juger une lampe de culture. Le PPF décrit la mesure du PAR comme le nombre de photons photosynthétiques libérés par une source par seconde.

Plus le nombre de PPF est élevé, plus la quantité de lumière potentielle est importante. Cependant, il peut également être trompeur en raison de la forme et de la taille de l’éclairage. Les mesures du PPF peuvent vous indiquer la quantité de lumière « utile » produite par votre système d’éclairage, mais pas la quantité reçue par le plant. Vous pouvez convertir les lumens en PPF à l’aide d’un convertisseur en ligne.

• PPFD

La densité de flux photonique photosynthétique (PPFD) mesure le PAR délivré à une zone spécifique par seconde. La PPFD est la seule mesure qui nous informe de la quantité de lumière utile fournie au plant et absorbée par ce dernier.

Vous pouvez mesurer la PPFD à l’aide d’un spectroradiomètre. Pour connaître l’efficacité de vos lampes de culture, mesurez continuellement le PPFD à différentes hauteurs et zones de la canopée. Plus la source de lumière est proche du plant, plus la valeur du PPFD est élevée. De surcroît, c’est au centre du faisceau d’une lampe que le PPFD est le plus élevé. Par conséquent, l’ajustement de la hauteur et de la densité de vos lampes d’éclairage aura un effet direct sur les conditions PPFD de la canopée de votre culture.

Il est possible de convertir les lux et les pieds-bougies en PPFD et vice versa, mais cela peut prêter à confusion. N’ayez crainte, car de nombreux calculateurs en ligne peuvent vous donner une estimation.

Comment contextualiser ces valeurs vis-à-vis d’une culture de cannabis ?

Nous savons qu’il peut être difficile de différencier et de comprendre tous les termes et mesures d’éclairage mentionnés ci-dessus. Par conséquent, en ce qui concerne la culture du cannabis, nous vous recommandons de vous concentrer sur les mesures les plus importantes pour la croissance des plants. Il s’agit du PAR, du PPF et du PPFD. Ces indices vous indiqueront la quantité de lumière que vos plants reçoivent et utilisent réellement, par opposition à d’autres informations qui n’ont pas d’impact direct sur la croissance et le développement de vos spécimens.

• Intégrale de lumière quotidienne (DLI)

L’indice DLI est le nombre total de photons photosynthétiques actifs qui se posent sur un mètre carré pendant 24 h. Il est mesuré sous la forme de moles de lumière par mètre carré et par jour.

Il s’agit de l’accumulation de PPFD sur une journée complète ou de l’apport lumineux quotidien d’un plant. Les cultures de fruits ou de légumes (y compris le cannabis) ont besoin de 20 à 40 moles de lumière par jour.

Optimiser vos connaissances dans la salle de culture

Pour maximiser votre rendement, visez toujours les 40 moles ou 40 000 000 μmol par jour. Voici la quantité de PPFD nécessaire par seconde pour chaque phase de croissance du cannabis afin d’atteindre le DLI de 40 moles de lumière par jour.

• Phase de semis (cycle de 18 heures) : 200–300 μmol m-² s-¹
• Phase végétative (cycle de 18 heures) : 617 μmol m-² s-¹
• Phase de floraison (cycle de 12 heures) : 925 μmol m-² s-¹

Lorsque vous choisissez des lampes de culture pour le cannabis, il est essentiel de vérifier les spécifications techniques pour déterminer si elles sont suffisamment puissantes pour être efficaces. Bien sûr, cela ne signifie pas que vous devez acheter les lampes les plus chères qui existent.

Néanmoins, cela sous-entend que vous devez rechercher chacune de ces spécifications en fonction de vos plants afin de trouver une lampe de culture qui répondra parfaitement à vos besoins. Cela est particulièrement vrai pour le PPFD, car il s’agit sans doute de la valeur la plus utile pour les cultivateurs : elle vous indique précisément la quantité de lumière utile que vos plants absorbent à une certaine distance de la lampe de culture.

Nous espérons que cet article vous a aidé à comprendre les termes figurant sur l’emballage de votre lampe de culture, en particulier ceux qui ont le plus d’impact sur la réussite de votre récolte.