Pourquoi cultiver sous serres et abris ?
Le jardinier peut, de manière raisonnable, par une simple optimisation de l’utilisation de l’énergie solaire, dans une amplitude raisonnable, décaler dans le temps son calendrier de culture, normalement rythmé par les saisons pour obtenir des récoltes plus précoces que l’on qualifie de « cultures hâtives ». Quel bonheur de pouvoir disposer, une quinzaine de jours plus tôt, des premières salades, radis, carottes, tomates et de bien d’autres légumes encore !
Le jardinier peut aussi bénéficier plus longtemps de ses récoltes en arrière-saison et protéger ses cultures des premières gelées d’automne.
Une troisième motivation de la culture sous abri est devenue majeure depuis l’interdiction d’usage des produits phytosanitaires de synthèse et leur remplacement par des substances plus naturelles, certes autorisées, mais souvent moins efficaces au jardin, notamment quand les conditions climatiques sont défavorables. Dans ce dernier cas, l’appellation « cultures protégées » souvent employé comme synonyme des cultures sous abris trouve tout son sens.
Serres et abris : des pièges à énergie solaire
On peut optimiser l’usage de l’énergie solaire par l’emploi de matériaux transparents ayant des propriétés sélectives de transmission du rayonnement solaire énergétique dans le but de piéger la chaleur. Cette capacité est connue sous le nom « d’effet serre »
Cette notion est très fréquemment utilisée de nos jours dans son acception plutôt négative en parlant du 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) : gaz carbonique, méthane… émis en grande quantité depuis le début de l’ère industrielle.
L’effet de serre : comment ça fonctionne ? Petit retour à quelques notions basiques de physique
Dans la journée la lumière solaire délivre sur la terre des rayons énergétiques de différentes longueurs d’ondes exprimées en nanomètres (milliardièmes de mètres) dont l’ensemble 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, se répartit de la manière suivante :
- Les Ultraviolets < à 400 nm
- Le rayonnement visible qui apporte la lumière de 400 à 700 nm
- Les Infrarouges qui apportent la chaleur > à 700 nm.
Le rayonnement infrarouge se subdivise en rayonnement court et en rayonnement lointain. Cette notion est essentielle à la compréhension de l’effet serre.
L’effet de serre résulte 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 provoquent un échauffement des plantes, du sol et de l’air de la serre. Les températures à l’intérieur de la serre sont plus élevées qu’à l’extérieur. Elles peuvent être parfois trop élevées, notamment si la serre est maintenue fermée.
En début de nuit, le rayonnement solaire cesse ; la température à l’intérieur de la serre est plus élevée que celle de l’extérieur, le rayonnement s’inverse. 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 et il traverse la paroi. Cependant, selon la nature du matériau de couverture, une partie plus ou moins grande de ce rayonnement se trouve retenue et la chaleur piégée à l’intérieur de la serre. Cette perméabilité sélective au rayonnement induit l’effet serre. Cette propriété de perméabilité sélective des matériaux de couverture est aussi connue sous le nom de thermicité.
Le gain de température moyenne nocturne résultant de l’effet serre, en valeur absolue, est faible, de l’ordre de 1°c à 3°c selon les matériaux de couverture et les conditions climatiques extérieures. Cependant 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 plus favorable à la croissance et au développement des plantes cultivées par le jardinier.
Article rédigé par Michel Javoy & Maryse Friot