La production sous serre Tome 1
La gestion du climat

Sommaire et contenu du livre "La production sous serre Tome 1 - La gestion du climat"

TABLE DES MATIÈRES

INTRODUCTION
1.
Généralités 1

2.
L'importance des productions de serre 5

2.1
France 5

2.1.1
Cultures légumières 7

2.1.2
Horticulture ornementale 7

2.2
Europe 9

2.3
Reste du monde 10

Chapitre 1

OBJECTIFS DE LA PRODUCTION DE SERRE
1.
Objectifs techniques et économiques 13

2.
Objectifs scientifiques 14

2.1
Maximisation du rendement 14

~
'c 2.1.1 Une vision de bioclimatologiste

: le schéma d'élaboration ~ ;; du rendement. 15~ ~ 1J 2.1.2 Relation entre croissance et rendement commercial 17

c c
B
2.1.3 Objectifs scientifiques de l'augmentation du rendement. 18·o ~2.2 Optimisation de la qualité 19

~ Ci 2.2.1 Critères de qualité des produits horticoles de serre 19

8

2.2.2
Quelques pistes pour comprendre l'élaboration de la qualité 19

.9 22

.c: o 2.3 Maîtrise du calendrier de production •0.
...J 1 2.3.1 Programmation de la date d'entrée en production des plantes
~ ,ii insensibles à la photopériode et n'ayant pas de besoin de froid 22

(; >2.3.2 Programmation de la production chez les plantes insensibles

•
...J @ à la photopériode et n'ayant pas de besoin de froid 22

2.3.3
Programmation de la production chez les plantes sensibles

à la photopériode ou ayant besoin de froid pour fleurir 23

2.4
Limitation des impacts environnementaux négatifs 23

2.5
Économies d'énergie 24

Chapitre 2

EFFETS DES FACTEURS CLIMATIQUES SUR LE MÉTABOLISME CARBONE
1.
Photosynthèse 25

1.1
Généralités 25

1.2
Facteurs internes 27

1.2.1
Résistance à la diffusion gazeuse 27

1.2.2
Accumulation des produits de la photosynthèse 28

1.2.3
Disponibilité des protéines de la photosynthèse 31

1.2.4
Âge des tissus 31

1.3
Facteurs externes 31

1.3.1
Lumière 32

1.3.2
Température 36

1.3.3
Taux de COz 37

1.3.4
Hygrométrie 41

2.
Respiration 42

2.1
Généralités 42

2.2
Facteurs influençant la respiration 43

3.
Translocations et relations sources-puits 44

3.1
Translocations 44

3.2
Influence de la température 45

3.3
Relations sources-puits 45

4.
Problème de l'ajustement des températures -Rôle des modèles de croissance
et de production 47

4.1
Comment fixer les consignes de température? 47

4.2
Exemple de modèle de croissance 49

4.2.1
Expression de la photosynthèse 49

4.2.2
Expression de la respiration de maintien 49

4.2.3
Expression de la respiration de croissance 49

4.2.4
Bilan 50

4.3
Perspectives de la modélisation 51

Chapitre 3

EFFETS DES FACTEURS CLIMATIQUES SUR LA QUALITÉ

1.
Fleurs coupées 53

1.1
Qualité sensible 53

1.1.1
Taille des tiges florales et des boutons floraux
L'exemple du rosier 53

1.1.2
Aspect externe <;,;
1.2
Qualité latente 59

1.2.1
Influence de la lumière et du CO2 ........••.•.................. 59

1.2.2
Influence de la température 60

1.2.3
Influence de l'hygrométrie 60

2.
Légumes 61

2.1
Qualitésensible 61

2.1.1
Calibre des légumes-fruits 62

2.1.2
Forme des fruits 63

2.1.3
Coloration 64

2.1.4
Fermeté 65

2.1.5
Défauts extérieurs 65

2.2
Qualité latente 66

2.2.1
Aspects sanitaires 66

2.2.2
Goût 66

2.2.3
Valeur nutritive 67

2.2.4
Qualité de conservation 70

1 Plantes en pots, plantes à massi fs et jeunes plants 71

II Qualité sensible 71

3.l.l
Influence de la lumière 71

3.1.2
Influence de la température 72

3.1.3
Influence de l'hygrométrie 74

3.2
Qualité latente 74

3.2.1
Influence de la lumière 74

3.2.2
Influence des températures 75

3.2.3
Influence de l'hygrométrie 75

Chapitre 4

EFFETS DES FACTEURS CLIMATIQUES SUR LE CALENDRIER DE PRODUCTION
1.
Entrée en production des plantes insensibles à la photopériode
et n'ayant aucun besoin de froid 78

1.1
Influence de la lumière, du taux de CO2, du rapport CIN,
des relations sources-puits et des températures 78

1.1.
J Effet de la lumière et du CO2 ........................••....•...78

1.1.2
Effet du rapport carbone sur azote 79

1.1.3
Effet des compétitions entre les puits 79

1.1.4
Effet de la température 79

1.2
Exemple de modélisation 80

1.2.1
Détermination des différents stades de développement
des tiges florales 80

1.2.2
Effet du rayonnement journalier (PAR) 81

1.2.3
Effet de la température moyenne sur 24 heures 81

2.
Entrée en production des plantes photopériodiques ou ayant besoin
de froid pour fleurir 82

2.1
Effet des températures 82

2.2
Influence de la photopériode 84

2.2.1
Photopériodisme 84

2.2.2
Plantes sensibles à la photopériode 86

2.2.3
Éclairage photopériodique et occultation 86

2.2.4
Cultures dirigées ou programmées 88

Chapitre 5

MALADIES ET RAVAGEURS SOUS SERRE
1.
Généralités 91

2.
Ravageurs des cultures sous serre 92

2.1
Arthropodes ravageurs des cultures sous serre 92

2.2
Mécanismes de défense des plantes vis-à-vis des ravageurs 96

2.3
Principes de la lutte biologique et de la protection intégrée,
et leurs perspectives 97

2.3.1
Définitions 97

2.3.2
Principes généraux 98

2.3.3
Lâchers inondatifs d'auxiliaires 99

2.3.4
Confusion sexuelle 99

2.3.5
Pièges à insectes 100

2.3.6
Mâles stériles 100

2.3.7
Biopesticides bactériens 100

2.3.8
Champignons entomopathogènes 101

2.3.9
Perspectives des virus 101

3.
Maladies des cultures sous serre 102

3.1
Résistance des plantes aux maladies 102

3.2
Effets des facteurs climatiques sur le développement des maladies
sur plantes maraîchères et ornementales de serre 103

3.2.1
Influence de la lumière 103

3.2.2
Influence de la température 103

3.2.3
Influence de l'hygrométrie 105

3.2.4
Influence du vent 106

3.3
Perspectives des biofongicides 107

Chapitre 6

tCHANGESDECHALEURENSERRE
1.
Transferts de chaleur 109

1.I
Conduction 109

1.2
Convection 110

1.2.1
Convection sans transfert de masse )10
1.2.2
Convection avec transfert de masse (changement de phase
liquide vapeur) 112

1.3
Rayonnement. 115

2.
Propriétés de l'air humide 120

2.1
Rappel de quelques notions de physique , 120

2.1.1
Constante des gaz parfaits 120

2.1.2
Masse volumique 120

2.1.3
Chaleur spécifique ou chaleur massique 120

2.1.4
Chaleur latente de vaporisation 120

2.1.5
Pression partielle d'un gaz 120

2.2
Propriétés de l'air humide 120

2.2.1
Teneur en eau de l'air (souvent appelée humidité absolue) 120

2.2.2
Pression de vapeur saturante/point de rosée 121

2.2.3
Humidité relative 122

2.2.4
Déficit de saturation en vapeur d'eau 122

2.2.5
Potentiel hydrique 122

2.2.6
Enthalpie massique 123

2.3
Application aux échanges de chaleur par renouvellement
d'air en serre 123

3.
Échanges de chaleur en serre et calcul du bilan thermique 124

3.1
Principes 124

3.2
Exemple de modélisation 125

3.2.1
Surface du sol 125

3.2.2
Végétation 125

3.2.3
Tubes de chauffage 126

3.2.4
Air intérieur 126

3.2.5
Paroi de la serre 126

3.3
Exemple de calcul de la longueur de tubes de chauffage à installer 127

Chapitre 7

PRINCIPES DE RÉGULATION APPLIQUÉS À LA SERRE

1.
Généralités , 129

2.
Différentes méthodes de régulation 129

2.1
Régulation manuelle 130

2.2
Régulation automatisée 130

2.3
Gestion du climat 132

2.3.1
Niveau O 132

2.3.2
Niveau 1 132

2.3.3
Niveau 2 132

3.
Différents modes de commande 134

3.1
Modes non progressifs 134

3.2
Modes progressifs 135

3.2.1
Mode flottant 135

3.2.2
Mode proportionnel 'i' ...•................ 135

3.2.3
Mode proportionnel intégral. 136

3.2.4
Mode proportionnel intégral dérivé 136

Chapitre 8

CHOIX DU SITE, DE LA SERRE ET DE SA COUVERTURE

1.
Choix du site d'implantation des serres
1.1
Environnement naturel. 137

1.1.1
Caractéristiques microclimatiques du site 137

1.1.2
Nature du terrain 138

1.1.3
Ressources en eau 139

1.2
Contexte économique et social 139

1.2.1
Proximité des marchés ou des voies de communication
qui permettent de les atteindre 139

1.2.2
Fiabilité des approvisionnements et coût des consommables 140

1.2.3
Disponibilité et coût de la main d'œuvre locale 140

1.2.4
Avantages fiscaux, aides publiques consenties aux serristes
qui veulent s'installer et taux bancaires 140

1.2.5
Valeur du foncier 141

1.3
Environnement scientifique et technique 14 [
1.4
Conclusion 142

2.
Choix de la serre et de sa couverture 142

2.
Description de la serre 142

2.1.1
Principaux types de serres 142

2.1.2
Structure 142

2.1.3
Forme 147

2.2
Choix de la serre (en plastique ou en verre?) 148

2.2.1
Avantages du plastique 148

2.2.2
Inconvénients et contraintes des plastiques 149

2.3
Choix de la couverture 152

2.3.1
Verres 152

2.3.2
Matériaux plastiques 153

Chapitre 9

MAÎTRISE DE LA LUMIÈRE ET DU CO2
1.
Lumière 161

.1
Choix de J'orientation de la serre, des rangs de culture et de la densité
de plantation 161

1.1.1
Orientation de la serre et des rangs de culture , J61
1.1.2
Densité de plantation 62
1.2
Éclairage artificiel. 163

1.2.1
Éclairage photosynthétique et éclairage photopériodique 163

1.2.2
Types de lampes utilisés en serre 167

1.3
Écrans d'ombrage et d'occultation 169

2.
CO2 '' 172

2.1
Taux de CO2 recommandés pratiquement 172

2.2
Sources de CO2, 174

2.2.1
Fumées de chaudières. . 174

2.2.2
CO2 liquide 178

2.2.3
Biogaz 179

2.3
Distribution du COdans les serres 180
2

Chapitre 10

MAÎTRISE DE LA TEMPÉRATURE ET DE L'HYGROMÉTRIE
1.
Consignes pratiques de températures et d'hygrométrie 181

1.1
Consignes d'humidité 181

1.2
Consignes de températures 182

2.
Chauffage 183

2.1
Sources d'énergie 183

2.1.1
Charbon 183

2.1.2
Bois et résidus 186

2.1.3
Fioul domestique (FOD) , 187

2.1A
Fioul lourd (F02) 188

2.1.5
Gaz combustibles 189

2.2
Systèmes de chauffage de serre 195

2.2.1
Chauffage radiatif ou chauffage convectif? 195

2.2.2
Thermosiphon , , 196

2.2.3
Chauffage racinaire 208

2.2A
Production d'air chaud 213

3.
Refroidissement et humidification des serres 218

3.1
Ventilation 219

3.1.1
Ventilation statique 219

3.1.2
Ventilation dynamique 222

3.2
Cooling system 223

3.3
Nébulisation fine 226

3.3.1
Systèmes à eau sous forte pression 228

3.3.2
Systèmes à eau à basse pression 229

3.3.3
Systèmes air/eau 229

3.4
Refroidissement du sol et des substrats 230

4.
Déshumidification 231

4.
Chauffage associé à la ventilation 231

4.2
Systèmes de déshumidification de l'air 231

5.
Économies d'énergie 232

5.1
Limitation des déperditions 232

5.1.1
Doublage des parois latérales externes 235

5.1.2
Écrans thermiques 235

5.1.3
Compartimentage des serres 236

5.1.4
Doubles protections temporaires 236

5.1.5
Protection des issues 237

5.1.6
Emplacement des allées principales 237

5.1.7
Brise-vent 237

5.1.8
Optimiser le système de chauffage 240

5.2
Sources d'énergie alternatives 240

5.2.1
Pompes à chaleur 241

5.2.2
Rejets thermiques et géothermie 244

5.2.3
Énergie solaire 244

5.2.4
Biogaz 246

5.2.5
Cogénération 246

Chapitre Il
MAÎTRISE DES RAVAGEURS ET DES MALADIES
1.
Lutte chimique 249

1.1
Appareils de traitement phytosanitaire 249

1.1.1
Systèmes portables 249

1.1.2
Systèmes à poste fixe ou semi-fixe 250

1.1.3
Systèmes mobiles automatiques 251

1.2
Produits de traitement autorisés 253

2.
Lutte biologique et la lutte intégrée 253

2.1
Généralités 253

2.2
Situation et perspectives 254

3.
Désinfection des serres et mesures prophylactiques 260

3.1
Désinfection des serres 260

3.1.1
Pourquoi désinfecter les serres et leurs équipements? 260

3.1.2
Quand désinfecter? 261

3.1.3
Quels produits utiliser? 261

3.1.4
QueUes mesures prendre avant de procéder à la désinfection
proprement dite? 262

3.1.5
Comment désinfecter une serre vide? 263

3.2
Prophylaxie 263

3.3
Conclusion 264

Chapitre 12

RÉGULATION CLIMATIQUE, GESTION CLIMATIQUE
ET ROBOTISATION EN SERRE ;;;

'C C
1.
Régulation en serre 265 :
''
1.1
Mesures utilisées par les systèmes de régulation de serre 265 ~
I.U
Mât météorologique 265 ~
1.1.2
Compartiments de serre 266 §
1.1.3
Chaudières 266 ~ êï
1.1.4
Station de CO2 267 ~
1.2
Contrôles effectués par les systèmes de régulation de serre 267 ~
1.2.1
Fonction chauffage 268 ~
1.2.2
Fonction aération 268 ~
:S1i
1.2.3
Fonction ombrage 268 ~
...l
1.2.4
Fonction enrichissement en CO2 268 @
1.2.5
Fonction humidification de l'air 268

1.2.6
Autres fonctions 269

1.3
Actions commandées par les systèmes de régulation de serre 269

1.3.1
Compartiments de serre 269

1.3.2
Chaudières 269

1.3.3
Station de COz 270

2.
Gestion climatique 270

2.1
Avantages 270

2.2
Ordinateurs de régulation climatique 270

2.2.1
Description 270

2.2.2
Différents types d'ordinateurs de gestion climatique rencontrés
en serre 272

2.3
Tendances actuelles 273

2.3.1
Intégration de la régulation climatique et de celle
de l'irrigation fertilisante 273

2.3.2
Uti Iisation d'informations fournies en temps réel
par de nouveaux capteurs 274

2.3.3
Évolution de la mission des ordinateurs de serre: de la régulation
au pilotage 274

2.3.4
Conclusion 276

2.4
Fonctions des ordinateurs de gestion climatique 276

2.4.1
Gestion des températures 277

2.4.2
Gestion de l'hygrométrie 278

2.4.3
Gestion de la lumière 279

2.4.4
Gestion du COz 279

2.4.5
Gestion de la chaufferie 279

2.4.6
Gestion des alarmes 280

2.5
Dialogue avec l'utilisateur 281

2.5.1
Ordres 281

2.5.2
Sorties 281

2.6
Sécurité et service après-vente 281

3.
Mesures physiques effectuées en serre 282

3.1
Lumière 282

3.2
Températures d'air, de sol ou de substrat, et d'eau (sur le circuit
de chauffage) 283

3.3
Hygrométrie 284

: 3.3.1 Psychromètres 284

~ 3.3.2 Capteurs capacitifs 284
B
~ 3.4 Vitesse et orientation du vent 285

g 3.5 Détection de la pluie 285
..
'0.
3.6 Taux de COz 285

8
~ 4. Les robots dans la serre 285

.
r::
c­
IO
..J
~ BIBLIOGRAPHIE 289

'in
.
~
ANNEXES
1.
Abbréviations et sigles 305

2.
Indices 308

3.
Unités 308

4.
Préfixes 309

5.
Liste des figures 309

6.
Liste des photographies 312

LEXIQUE 317

INDEX 337