La culture sous serre et abris représente une approche ingénieuse en horticulture, permettant aux jardiniers de défier les contraintes saisonnières et climatiques. En optimisant l'utilisation de l'énergie solaire, il devient possible de décaler le calendrier de culture, offrant des récoltes plus précoces, qualifiées de « cultures hâtives », et prolongeant la saison de production jusqu'en arrière-saison. Ce système permet également de protéger les cultures des premières gelées d'automne, assurant ainsi une plus grande longévité aux récoltes.
Une motivation prépondérante pour la culture sous abri est devenue essentielle suite à l'interdiction de l'usage des produits phytosanitaires de synthèse. Leur remplacement par des substances plus naturelles, bien qu'autorisées, s'avère souvent moins efficace au jardin, en particulier lorsque les conditions climatiques sont défavorables. Dans ce contexte, l'appellation « cultures protégées », fréquemment utilisée comme synonyme des cultures sous abris, prend tout son sens, soulignant le rôle protecteur de ces structures contre les agressions extérieures et les aléas climatiques.
Serres et Abris : Des Pièges à Énergie Solaire
L'essence de la culture sous serre repose sur la capacité à optimiser l'usage de l'énergie solaire. Ceci est rendu possible par l'emploi de matériaux transparents dotés de propriétés sélectives de transmission du rayonnement solaire énergétique, dans le but de piéger la chaleur. Cette capacité est universellement reconnue sous le nom « d'effet de serre ».
Cette notion est de nos jours très fréquemment utilisée dans son acception plutôt négative, en référence au réchauffement climatique de la planète. Le principe physique est identique, la couverture étant composée non pas de matériaux solides, mais de gaz à effet de serre (GES) comme le gaz carbonique et le méthane, émis en grande quantité depuis le début de l'ère industrielle. Comprendre ce mécanisme est fondamental pour apprécier pleinement les avantages de l'horticulture sous abri.
L'Effet de Serre : Comment ça Fonctionne ?
Qu'est-ce que l'effet de serre ? - C'est pas sorcier
Un petit retour à quelques notions basiques de physique est nécessaire pour saisir pleinement le fonctionnement de l'effet de serre. Durant la journée, la lumière solaire délivre sur la Terre des rayons énergétiques de différentes longueurs d'ondes, exprimées en nanomètres (milliardièmes de mètres). L'ensemble de ces longueurs d'ondes constitue le spectre. Dans le domaine des plantes, la partie du spectre qui nous intéresse est principalement composée de la lumière visible, indispensable à la photosynthèse, des infrarouges qui procurent de la chaleur, et des ultraviolets aux propriétés spécifiques susceptibles d'effets favorables, mais aussi souvent délétères sur les organismes vivants.
Le spectre du rayonnement, dans la partie qui nous intéresse pour la croissance végétale, se répartit de la manière suivante :
- Les Ultraviolets : Longueurs d'ondes inférieures à 400 nm.
- Le rayonnement visible : Qui apporte la lumière, s'étendant de 400 à 700 nm.
- Les Infrarouges : Qui apportent la chaleur, avec des longueurs d'ondes supérieures à 700 nm.
Le rayonnement infrarouge se subdivise ensuite en rayonnement court et en rayonnement lointain. Cette distinction est essentielle à la compréhension de l'effet de serre et de son application en horticulture.
Les Propriétés Sélectives des Matériaux de Couverture
L'effet de serre résulte directement des propriétés sélectives des matériaux de couverture translucides. De jour, la majeure partie du rayonnement solaire traverse la paroi et pénètre à l'intérieur de la serre. Les infrarouges courts, en particulier, provoquent un échauffement des plantes, du sol et de l'air de la serre. Par conséquent, les températures à l'intérieur de la serre sont nettement plus élevées qu'à l'extérieur. Elles peuvent même être parfois trop élevées, notamment si la serre est maintenue fermée sans ventilation adéquate.
En début de nuit, le rayonnement solaire cesse ; la température à l'intérieur de la serre, initialement plus élevée que celle de l'extérieur, voit le rayonnement s'inverser. Le sol et les plantes cèdent alors de la chaleur en direction de l'atmosphère. Ce rayonnement se fait essentiellement sous forme d'infrarouges longs. Cependant, selon la nature du matériau de couverture, une partie plus ou moins grande de ce rayonnement se trouve retenue, piégeant ainsi la chaleur à l'intérieur de la serre. Cette perméabilité sélective au rayonnement induit l'effet de serre. Cette propriété de perméabilité sélective des matériaux de couverture est également connue sous le nom de thermicité. C'est cette caractéristique qui permet de créer un environnement de culture plus chaud et stable.
Le gain de température moyenne nocturne résultant de l'effet de serre, en valeur absolue, est souvent perçu comme faible, de l'ordre de 1°C à 3°C, selon les matériaux de couverture utilisés et les conditions climatiques extérieures. Néanmoins, ces quelques degrés gagnés ont une grande influence en biologie végétale. Le climat intérieur de l'abri ainsi modifié par les propriétés du matériau de couverture est appelé « micro-climat ». Il constitue une sorte de petit cocon climatique, bien plus favorable à la croissance et au développement des plantes cultivées par le jardinier, en les protégeant des fluctuations thermiques et du froid nocturne.
L'Effet de Serre Global et les Enjeux Environnementaux
Depuis le début de la révolution industrielle, la concentration en gaz carbonique (CO2) dans l'atmosphère ne cesse d'augmenter. Cet accroissement est lié aux activités humaines et a des implications mondiales. L'apport des 33°C supplémentaires qui rendent notre planète si propice à la vie provient de la présence dans l'atmosphère de gaz tels que le gaz carbonique et l'ozone. Ces gaz agissent comme une couverture naturelle, retenant une partie de la chaleur terrestre.
Certes, les incertitudes demeurent grandes à propos des mécanismes en jeu et de leur impact réel sur un éventuel réchauffement de la température moyenne. Cela est particulièrement vrai pour tout ce qui concerne le rôle des océans, des nuages, des sols et de la végétation, qui sont des composantes complexes du système climatique terrestre. Par ailleurs, les forêts et les océans jouent un rôle primordial dans les échanges de gaz carbonique avec l'atmosphère, agissant comme des puits de carbone. En effet, seule une forêt jeune, en pleine croissance, présente un bilan positif de sa fixation de carbone. Cependant, le stockage de carbone devient permanent dans la mesure où le capital sur pied n'est pas détruit, soulignant l'importance de la conservation forestière.
D'une part, l'augmentation de la teneur de l'atmosphère en gaz carbonique et un léger accroissement de la température moyenne devraient stimuler la photosynthèse, dans la mesure où l'alimentation en eau et en substances minérales ne deviendrait pas un facteur limitant. Ce phénomène, connu sous le nom d'effet fertilisant du CO2, pourrait potentiellement augmenter la productivité végétale dans certaines conditions.
Efforts Internationaux pour la Réduction des Gaz à Effet de Serre
La prise de conscience des enjeux climatiques a mené à une série de conférences et d'accords internationaux. À la suite de la Conférence de Rio en 1992, une convention-cadre sur les changements climatiques a été signée. Ce document prévoyait, en particulier, que les pays industrialisés stabilisent leurs émissions de CO2 au-dessous du niveau de 1990, d'ici l'an 2000.
Certaines mesures prises dans la loi sur l'air du 30 décembre 1996 sont l'application de ces recommandations au niveau national. En particulier, l'article 21-V du titre VII prévoyait un décret fixant des quantités minimales de bois à mettre en œuvre dans certaines constructions nouvelles d'ici l'an 2000, encourageant l'utilisation d'un matériau renouvelable et stockeur de carbone.
En décembre 1997, la conférence internationale sur les changements climatiques de Kyoto a réaffirmé l'engagement de l'Union Européenne de limiter les émissions de gaz à effet de serre. Cet engagement pourrait se traduire au niveau français par le développement de l'utilisation du matériau bois, du bois énergie, et par la plantation de nouvelles forêts sur les terres délaissées, des stratégies clés pour la séquestration du carbone.
Les 161 pays présents lors de la conférence des Nations Unies de Buenos Aires, le 14 novembre 1998, ont adopté un programme de réflexions pour élaborer des mécanismes permettant de réduire les émissions de gaz à effet de serre, démontrant la volonté mondiale de trouver des solutions durables face au défi climatique. Ces initiatives, bien que complexes, sont essentielles pour concilier les besoins de développement avec la protection de l'environnement, un équilibre que l'horticulture sous serre contribue à sa manière à maintenir en optimisant les ressources naturelles.
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