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L'impact de la qualité et de l'intensité de la lumière sur la production de cannabis LED

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Photo : RD | Fluence par OSRAM

L'adoption de la LED au cours de la dernière décennie a révolutionné la culture du cannabis dans un environnement contrôlé et promet de poursuivre son ascension fulgurante à travers le monde. Selon le rapport "État du marché de l'éclairage au cannabis» de 2021, l'éclairage LED est la méthode préférée des cultivateurs nord-américains dans les trois principales étapes de croissance : propagation, végétation et floraison.

L'utilisation des LED a augmenté de plus de 45 % à tous les stades de croissance depuis le rapport initial de 2016. En ce qui concerne l'adoption future, 68 % des producteurs qui n'utilisent pas les LED pendant la floraison envisagent de le faire dans les 12 prochains mois.

Pourquoi choisir l'éclairage LED pour la culture du cannabis ?

Alors que la tendance à l'adoption complète des LED en Amérique du Nord, en Europe et dans d'autres régions peut être attribuée à de nombreux facteurs - coûts d'investissement en baisse, composition spectrale personnalisable, intensité lumineuse dimmable, un nombre croissant de recherches - cela peut s'expliquer par les trois avantages de LED interconnectées : plus grande efficacité, meilleur contrôle environnemental et meilleurs rendements et qualité.

1. Une plus grande efficacité
Il existe deux tendances sur le marché de l'éclairage du cannabis qui affectent la grande majorité des cultivateurs du monde entier. Le premier, qui se poursuit depuis l'introduction des LED sur le marché et que les producteurs connaissent le mieux, tourne autour des avantages et des défis de passer des solutions d'éclairage traditionnelles telles que les luminaires à sodium haute pression (HPS) pour les LED.

L'adoption initiale de la LED était principalement motivée par son efficacité énergétique et ses économies de coûts. Par exemple, les lampes LED à large spectre commerciales atteignent 2,6 micromoles de flux de photons photosynthétiques (PPF) par joule d'électricité au cours de leur durée de vie, par rapport aux lampes HPS, qui atteignent en moyenne 1,9 micromoles par joule. Les LED réduisent également considérablement les coûts de maintenance et de remplacement que les systèmes hérités encourent le plus souvent. Ces gains d'efficacité ont incité plusieurs institutions et programmes à offrir de généreuses subventions et remises aux producteurs qui passent aux systèmes LED. Ces économies, ainsi que les réductions des coûts de CVC, ont fait des LED un investissement à long terme valable pour les producteurs du monde entier.

La seconde, une discussion relativement nouvelle pour de nombreux producteurs, s'applique à ceux qui ont déjà adopté les LED mais qui recherchent la recherche et idées. pour identifier le spectre et la composition de lumière corrects qui répondent à vos conditions de croissance uniques, y compris la géographie, le type d'installation, les conditions environnementales et les cultivars.

Les deux conversations impliquent presque toujours une composante d'efficacité. Mais là où la suprématie des LED sur l'éclairage traditionnel est bien établie, certains producteurs utilisant déjà des LED peuvent être tentés de déployer des stratégies d'éclairage favorisant les faibles intensités lumineuses et les longueurs d'onde telles que le rouge lointain, le rouge ou le rose, dans le but de réduire la consommation d'énergie. .

Cependant, dans la recherche d'une plus grande efficacité, ils peuvent sacrifier des revenus plus importants. De nombreuses cultures, dont le cannabis, favorisent des stratégies à haute intensité et à large spectre qui améliorent les rendements globaux et la qualité des plantes, sur des attributs cruciaux tels que la morphologie, les profils terpéniques et l'amélioration de la teneur en cannabinoïdes.

L'efficacité ne signifie pas l'optimisation, et les économies de coûts ne signifient pas grand-chose si vous ne maximisez pas également le potentiel de revenus. Toute exploitation de cannabis à base de LED à la recherche de gains d'efficacité doit équilibrer cela avec une analyse de la stratégie d'éclairage qui tirera le meilleur parti de leurs cultures.

2. Contrôle amélioré
Les LED offrent un contrôle amélioré sur presque tous les paramètres d'une opération de cannabis. Le plus critique est, bien sûr, la capacité de manipuler l'intensité lumineuse et la composition spectrale afin de maximiser les rendements et la production.

Cependant, comprendre l'impact des LED sur les contrôles environnementaux est tout aussi important, en particulier pour les producteurs qui ont récemment abandonné l'éclairage traditionnel ou qui envisagent de le faire.

Il existe quatre principaux paramètres de contrôle que les LED améliorent :

● La gestion du déficit de pression de vapeur (VPD) devient possible
Les lampes HPS produisent une quantité importante de chaleur. Lorsqu'il est éteint, cependant, les changements qui en résultent dans l'environnement peuvent rendre les cultures plus vulnérables à la condensation et aux agents pathogènes car elles refroidissent plus rapidement que les autres surfaces.

Sous LED, l'environnement est moins affecté par la chaleur produite par l'éclairage, avec le système HVACD le plus précis, conçu précisément pour gérer le maintien des points de consigne de température et d'humidité.

Cette meilleure stabilité des LED se traduit par moins de condensation sur les plantes, moins de consommation d'eau et moins de ventilation déshumidifiante.

● Atteignez la température parfaite avec les LED.

La température ambiante joue un rôle important dans les fonctions physiologiques et le développement du pollen de certaines cultures telles que les concombres et les tomates. Avec les systèmes HPS, il est beaucoup plus coûteux et difficile de maintenir des niveaux de chaleur adéquats, ce qui entraîne des fluctuations qui stressent les plantes. Bien que les lampes HPS puissent effectuer deux tâches différentes - à la fois l'éclairage et le chauffage, elles n'effectuent aucune tâche particulièrement bien et présentent un danger beaucoup plus grand pour les plantes si elles échouent. En fin de compte, le maintien de températures optimales devrait être la responsabilité du système HVACD.

Une mise à niveau LED peut nécessiter l'ajout d'un système de chauffage, mais les producteurs verront généralement des charges de chauffage réduites dans l'ensemble et, plus important encore, favoriseront un meilleur contrôle de leurs environnements.

● Les LED stabilisent le CO2, empêchant la ventilation
À mesure que le PPFD augmente, le maintien des niveaux supplémentaires de CO2 est essentiel pour maximiser les réponses photobiologiques et la production globale. Une concentration de 1.200 2.000 à XNUMX XNUMX ppm est souvent la plage optimale pour la production de cannabis.

Cependant, les producteurs utilisant des lampes HPS doivent ventiler leurs locaux pour déshumidifier ou refroidir leurs environnements, créant de grandes fluctuations de température, d'humidité et de niveaux de CO2.

Les systèmes LED diminuent le besoin de ventilation, ce qui permet un meilleur contrôle du climat, une préservation du CO2, une photosynthèse accrue, une meilleure morphologie et moins d'apparition de maladies.

● Niveaux de PPFD plus élevés et rendements plus élevés
Le cannabis a un appétit presque insatiable pour la lumière, et de nombreux chercheurs qui étudient les effets des LED sur le cannabis constatent de plus en plus des points de saturation plus élevés, créant de nouvelles voies pour améliorer la rentabilité des producteurs grâce à des stratégies d'éclairage à haut rendement et à un PPFD élevé.

3. Meilleure qualité et rendement
Alors que les économies projetées ont conduit à l'adoption précoce des LED, leur plus grande efficacité et leur retour sur investissement (ROI) sont apparus comme des facteurs clés de leur popularité soutenue. Il est maintenant entendu que l'augmentation de l'intensité lumineuse et de la qualité spectrale est corrélée à des augmentations substantielles du rendement, de la morphologie et de la santé d'une culture. Dans une étude, les chercheurs ont découvert qu'une augmentation de 1 % du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) correspondait à une augmentation de 1 % du produit récolté jusqu'à des niveaux de lumière de 1.500 2 µmol/mXNUMX/s. En optimisant les installations avec des LED et des racks verticaux, les producteurs se rendent compte qu'ils peuvent réaliser des bénéfices qui dépassent de loin les économies déjà importantes.

Quel type d'éclairage LED est le meilleur pour la culture du cannabis ?

Au fur et à mesure que le corpus de recherches sur les divers impacts des LED sur la production de cannabis se développe, la capacité des producteurs à exploiter tout le potentiel des LED - en particulier leur capacité à proposer des stratégies à large spectre et à haute intensité - pour atteindre de nouveaux niveaux de production et la rentabilité.

1. Impact de la lumière à large spectre sur la culture du cannabis
L'évolution spectaculaire et mondiale vers l'utilisation des LED a incité les scientifiques et les chercheurs à découvrir tout son potentiel. Les LED sont technologiquement plus efficaces et thermorégulées que leurs prédécesseurs, mais les LED avancées offrent également des fonctionnalités améliorées telles que le contrôle spectral, la gradation, la photo-acclimatation et un PPFD plus élevé, entre autres. Cependant, la capacité de contrôler tous les aspects de la production de cannabis s'est accompagnée d'un besoin clair du marché de comprendre les effets que différents spectres et intensités ont sur les plantes et les opérations en général.

Fluence a beaucoup investi dans la recherche empirique pour répondre à ce besoin. En partenariat avec l'Université et la recherche de Wageningen aux Pays-Bas, des producteurs de cannabis basés aux États-Unis et d'autres, la recherche Fluence a révélé que si la sensibilité du spectre dépend du cultivar, les stratégies d'éclairage à large spectre - qui incluent la lumière verte et d'autres longueurs d'onde largement absentes dans les spectres à bande étroite - mieux le rendement des cultures, la morphologie et la performance globale des cultivars de cannabis sélectionnés par rapport aux spectres à bande étroite avec des proportions élevées de longueurs d'onde rouges et rouges lointaines.

Dans une étude menée avec Texas Original Compassionate Cultivation (TOCC), les chercheurs ont étudié la réponse du cannabis de type I, de type II et de type III à un éclairage à large spectre, en utilisant divers pourcentages de lumière rouge sous un PPFD élevé. Dans chaque cas, le large spectre avec les plus faibles quantités de lumière rouge a généré le poids sec le plus élevé par plante. Dans le cannabis de type I, un spectre équilibré de lumière blanche a généré des rendements 17 % plus élevés que la solution spectrale suivante au rendement le plus élevé, qui contenait une concentration plus élevée de lumière rouge. Le cannabis cultivé sous le spectre le plus équilibré a également considérablement amélioré la morphologie. Les plantes cultivées sous un spectre équilibré de lumière blanche étaient également exemptes de photodégradation dans leurs bourgeons supérieurs, un développement qui se produit normalement chez les plantes cultivées avec une fraction plus élevée de lumière rouge.

Dans l'étude WUR, les chercheurs ont découvert que dans certains cultivars, la teneur en monoterpènes et en cannabinoïdes, y compris le THC, le CBD et le CBG, était significativement et inversement proportionnelle à la fraction de lumière rouge dans le spectre de production. Avec ces cultivars, le spectre de lumière blanche plus équilibré a induit une augmentation de 20 % des composés cannabinoïdes, par rapport aux spectres avec des proportions de lumière rouge allant jusqu'à 90 % ou plus. En d'autres termes, plus de lumière rouge équivaut à moins de traits désirables.

2. Les avantages des stratégies à haute intensité lumineuse
Les cultivateurs de cannabis ont compris depuis longtemps la nature intégrale de la lumière et des plantes, mais des recherches récentes suggèrent que le cannabis a un seuil d'intensité lumineuse encore plus élevé qu'on ne le pensait auparavant, lorsque le bon spectre est utilisé.

Un récent essai de recherche PPFD élevé, mené par Fluence en collaboration avec TOCC, a étudié des intensités lumineuses allant de 1100 à 2100 µmol/m2/s. Trois cultivars ont été analysés – riches en THC (Type I), équilibrés en THC et CBD (Type II) et pauvres en THC (Type III) – sous un spectre équilibré de lumière blanche.

L'étude a révélé que la plus grande augmentation de rendement s'est produite entre 1.100 1.500 et 2 26 µmol/m27/s. Une augmentation de 2.100 % de l'intensité lumineuse a augmenté les rendements de 2 %. Le rendement a continué à grimper même vers 1.500 2 µmol/mXNUMX/s, où les chercheurs ont observé un pic de rendement. Les paramètres environnementaux ont été étroitement surveillés tout au long de l'expérience. Les chercheurs ont noté qu'avec des traitements supérieurs à XNUMX XNUMX µmol/mXNUMX/s, la gestion de ces paramètres devenait beaucoup plus difficile.

Les innovations dans la technologie LED et les développements dans les domaines de la photobiologie et de l'agriculture ont ouvert un avenir passionnant pour les marchés du cannabis dans le monde entier. La capacité des chercheurs, des ingénieurs et des producteurs à continuer à développer et à affiner des stratégies et des méthodes à large spectre et à haute intensité se traduira par une nouvelle ère de croissance et de rentabilité pour ceux qui les adopteront.

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* Timo Bongartz a passé plus d'une décennie à aider les entreprises à innover dans leurs modèles commerciaux et à démarrer de nouvelles entreprises. Sa passion pour l'accélération de la transformation des entreprises - combinée à une affinité enfantine pour la culture - l'a conduit dans le secteur de l'horticulture. Aujourd'hui, Timo est directeur général de la région EMEA de Fluence, permettant aux producteurs de produits alimentaires, ornementaux et de cannabis d'Europe, du Moyen-Orient et d'Afrique d'atteindre leurs objectifs de croissance grâce à des technologies d'éclairage horticole avancées. Avec son équipe interdisciplinaire et multinationale, Timo soutient les serriculteurs et les agriculteurs verticaux dans plus de 20 pays et gère des recherches de pointe en photobiologie.

 

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[Avertissement : veuillez noter que ce texte a été initialement rédigé en portugais et est traduit en anglais et dans d'autres langues à l'aide d'un traducteur automatique. Certains mots peuvent différer de l'original et des fautes de frappe ou des erreurs peuvent survenir dans d'autres langues.]

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