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Un sujet chaud dans un climat froid

par Gwen O鈥橰eilly

Les syst猫mes de production de l茅gumes conventionnels et biologiques au Canada affichent de nombreuses diff茅rences, mais ils partagent une contrainte majeure听: l鈥檋iver. Notre climat, qu鈥檕n ne saurait qualifier de tropical, a encourag茅 la croissance de la production commerciale en serre de l茅gumes tels que tomates, poivrons, concombres et laitue.

听

Les tomates constituent la plus large partie de la production canadienne en serre. Dans certaines provinces, 90% de toutes les tomates sont cultiv茅es dans des serres¹ 鈥� peut-锚tre parce que plusieurs consommateurs ne sont pas heureux de se satisfaire de salsa et de tomates en conserves tout l鈥檋iver. La production en serre conventionnelle repr茅sente maintenant une partie significative et en croissance du secteur agricole, comptant pour 2.5 milliards de dollars en valeur d鈥檈xploitation agricole.² La demande pour les aliments biologiques et produits r茅gionalement augmente de 15-25% annuellement, avec 75-85% de l鈥檃pprovisionnement canadien en produits biologiques provenant de l鈥檌mportation.³ Il s鈥檈nsuit que les producteurs du Canada s鈥檕rientent vers la production 脿 longueur d'ann茅e de cultures de climats chauds.听

Mais c鈥檈st ici que 莽a devient d茅licat pour les producteurs biologiques qui veulent s鈥檃venturer dans une industrie domin茅e par l鈥檃griculture conventionnelle. Les serres de petite taille ou passives, telles que les abris-serres et serres 脿 arceaux, r茅gulent l鈥檃ccumulation de chaleur et d鈥檋umidit茅 par l鈥櫭﹙acuation vers l鈥檃ir ext茅rieur -听 malheureusement, ce n鈥檈st pas une option efficace pour les op茅rations qui s鈥櫭﹖alent sur toute l鈥檃nn茅e. Les serres commerciales 脿 grande 茅chelle restent ferm茅es pour contr么ler la temp茅rature, l鈥檋umidit茅 et les taux de dioxyde de carbone (les plantes ont besoin de CO₂ pour faire la photosynth猫se et cro卯tre). Ces serres ont besoin de syst猫mes m茅canis茅s pour chauffer, refroidir, d茅shumidifier et fournir de la lumi猫re additionnelle aux cultures tropicales comme les tomates. La production en serre 脿 l鈥檃nn茅e constitue donc un effort 茅nerg茅tique hautement intensif 鈥� qui consomme 12% de toute l鈥櫭﹏ergie utilis茅e en production agricole au Canada et rel芒che cons茅quemment 2 millions de tonnes de CO₂ (au sens propre,听 芦听des gaz 脿 effet de serre听禄) dans l鈥檃tmosph猫re.⁴ L鈥檌ndustrie de la serriculture, incluant la production biologique, produit 茅galement des effluents depuis les sources de nutriments qui peuvent polluer les cours d鈥檈au et les eaux souterraines.³ Au bout du compte, cela signifie que votre tomate de f茅vrier est dispendieuse 脿 plus d鈥檜n niveau.

La recherche est en cours pour cr茅er des syst猫mes de culture en serre qui sont 茅nerg茅tiquement efficaces et b茅nins pour l鈥檈nvironnement. Les co没ts d鈥櫭﹏ergie 脿 la hausse ont d茅j脿 engendr茅 des innovations chez les producteurs conventionnels tels qu鈥櫭ヽrans thermiques, une meilleure isolation, une r茅gulation sophistiqu茅e des temp茅ratures et de nouveaux designs structuraux. Les chercheurs de la Grappe scientifique biologique (GSB) veulent aller plus loin en 茅valuant la g茅othermie, la biomasse et les autres sources pour la chaleur, le refroidissement et la d茅shumidification, tout comme le recyclage, la capture naturelle ou la rem茅diation des effluents des serres.

Chauffer une structure translucide en hiver est une chose (les tomates ne se portent pas bien en dessous de 16掳C); mais un environnement clos en serre pr茅sente des d茅fis additionnels pour les producteurs biologiques.听 脌 la diff茅rence des producteurs conventionnels qui utilisent des syst猫mes hydroponiques, les producteurs biologiques doivent cultiver leurs plantes dans un m茅dium de culture 脿 base de sol (se r茅f茅rer 脿 l鈥檃rticle Parfaire son m茅lange de cultures pour davantage de d茅tails). Le sol augmente l鈥檋umidit茅 et s鈥檡 ajoute le d茅fi de r茅guler les populations de macro- et microorganismes, dont les bact茅ries, champignons et insectes. Les solutions d鈥檈ngrais et de nutriments peuvent causer l鈥檃ccumulation de sels dans le m茅dium de culture (s鈥檌l est recycl茅) ou une pollution potentielle des eaux souterraines s鈥檌l est rel芒ch茅.⁶

Chauffer, refroidir, d茅shumidifier: sans effort

Les chercheurs de la GSB du Qu茅bec 茅valuent deux m茅thodes non traditionnelles de refroidissement et d茅shumidification dans les serres ferm茅es de production biologique. L鈥檜ne est un syst猫me de ventilation g茅othermique 脿 l鈥檈au froide, o霉 l鈥檃ir chaud et humide de la serre est souffl茅 脿 travers un serpentin refroidi par les eaux souterraines. L鈥檃ir est refroidi et l鈥檋umidit茅 se condense en circulant dans le serpentin.

La seconde m茅thode porte le nom intrigant de 芦听rideau de gouttelettes d鈥檈au听禄, aussi appel茅e 芦听茅changeur de chaleur ouvert eau/air听禄. Il s鈥檃git de buses qui pulv茅risent de fins rideaux d鈥檜ne bruine froide depuis le plafond (la partie chaude) de la serre, entre les rangs de plantes, pour contr么ler la chaleur et condenser l鈥檋umidit茅 de l鈥檃ir. Une averse de pluie par une chaude journ茅e a un effet similaire. L鈥檈au qui tombe capte la chaleur et l鈥檋umidit茅 de l鈥檃ir. L鈥檈au s鈥檃ccumule sur le plancher de la serre et est achemin茅e vers un r茅servoir ext茅rieur o霉 elle est refroidie avant d鈥櫭猼re remise en circulation.

Les tests pr茅liminaires montrent que tant le ventilateur g茅othermique que le rideau de gouttelettes peuvent refroidir et d茅shumidifier aussi efficacement qu鈥檜n r茅seau de ventilation. Ils comportent des avantages suppl茅mentaires听: 1) en pr茅venant la perte de chaleur qui survient dans les serres ventil茅es, et 2) en haussant le taux de dioxyde carbone.⁷

Les syst猫mes de capture de la chaleur peuvent aider 脿 r茅guler les temp茅ratures nocturnes. L鈥檈au peut 锚tre mise en circulation pendant le jour 脿 travers les aires chaudes de la serre pour absorber les radiations solaires, 锚tre mise en r茅serve dans un r茅servoir isol茅, puis 锚tre remise en circulation apr猫s le coucher du soleil.⁸

La gestion des nutriments: une bonne chose en exc猫s

La fertilisation des serres biologiques inclut l鈥檜tilisation de compost, de farine de varech, ou des substances concentr茅es r茅cup茅r茅es telles que farines de crabe, crevettes ou plumes. Le ruissellement des engrais organiques (qui peuvent contenir de hautes concentrations de nitrate, phosphate et autres nutriments) a le m锚me effet n茅gatif sur les eaux souterraines que celui des compos茅s d茅riv茅s de la chimie. Comme ce qui entre doit sortir, les chercheurs de la Grappe scientifique biologique听: 1) 茅tudient les moyens de r茅duire la charge de nutriments dans les effluents des serres en ajustant les niveaux et le calendrier de fertilisation pour mieux satisfaire les besoins des plantes, et 2) examinent la recirculation et la rem茅diation des effluents des serres.

Les chercheurs de la GSB, soient les Drs Martine Dorais, Val茅rie Gravel et leurs coll猫gues, examinent l鈥檌mpact de la recirculation des effluents sur la culture de tomates. Les plantes ont 茅t茅 cultiv茅es dans divers m茅dias de terre pendant trois ans. Les rendements des cultures 茅taient 茅lev茅s en d茅pit de la salinisation accrue (accumulation de sel min茅ral) dans le m茅dium de croissance.⁹ Les chercheurs ont d茅duit que la salinisation avait ultimement affect茅 la biomasse totale des plantes de tomates, mais non le rendement.⁶

Ces scientifiques de la GSB 茅valuent 茅galement l鈥檜tilisation d鈥檜n marais filtrant artificiel et de bior茅acteurs passifs pour capter les exc猫s de nutriments. Un marais artificiel est comme un mar茅cage fait par l鈥檋omme 鈥� les eaux us茅es sont circul茅es 脿 travers des nappes de gravier o霉 sont plant茅es des esp猫ces telles que massettes, joncs et iris. Il peut 锚tre 茅tabli 脿 l鈥檌nt茅rieur ou 脿 l鈥檈xt茅rieur de la serre (mais les marais filtrants ne fonctionnent pas lorsqu鈥檌ls sont gel茅s). Les plantes et microorganismes du marais assimilent et aident 脿 d茅grader les nutriments en exc猫s et certains compos茅s toxiques. Le ruissellement qui en ressort est plus propre et peut 锚tre rel芒ch茅 dans les cours d鈥檈au naturels sans impacts environnementaux n茅gatifs.⁵

Non seulement les nutriments s鈥檃ccumulent dans les effluents 鈥� les agents pathog猫nes et phytotoxines le font tout autant, ce qui a incit茅 les scientifiques de la GSB 脿 examiner si les marais artificiels inocul茅s avec du biochar et des 芦听bior茅acteurs passifs听禄 peuvent 茅liminer ces probl猫mes additionnels.^10,11 Le biochar 鈥� un charbon fait en br没lant copeaux de bois, 茅corce d鈥檃rbre et autres biomasses -听 est le dernier cri en mati猫re d鈥檃mendements. Comme amendement du sol, le biochar peut augmenter l鈥檃ctivit茅 microbienne et l鈥櫭ヽhange de nutriments. Il est aussi utilis茅 pour filtrer les impuret茅s des effluents, incluant les nutriments et agents pathog猫nes en exc猫s. Les 茅tudes de la GSB montrent que ces techniques sont efficaces 脿 plus de 99.99% pour retirer les agents pathog猫nes Fusarium et Pythium des effluents des serres.¹²

Les bior茅acteurs passifs ressemblent davantage 脿 une fosse septique qu鈥櫭� un marais artificiel et sont utilis茅s sp茅cifiquement pour traiter le drainage des mines. Ils utilisent une combinaison de r茅actions 茅cologiques (microbiennes) et g茅ochimiques pour retirer les m茅taux des effluents et tamponner leur acidit茅. Les plantes de ces syst猫mes ajoutent de la mati猫re organique et stimulent l鈥檃ctivit茅 microbienne, mais ne constituent pas la principale source de captage. Une fois 茅tablis, les bior茅acteurs s鈥檃uto-entretiennent et peuvent fonctionner pendant plusieurs ann茅es en ne requ茅rant qu鈥檜n minimum d鈥檌nterventions.

Que la lumi猫re soit

Un enjeu significatif pour les producteurs nordiques est l鈥櫭ヽlairage d鈥檃ppoint 鈥� les journ茅es sont trop courtes en hiver pour que rougissent les tomates. Les l茅gumes fruitiers requi猫rent de plus longues photop茅riodes pour fleurir et se d茅velopper. Une production toute l鈥檃nn茅e ou m锚me en saison prolong茅e n茅cessite l鈥檃jout d'茅clairage. Les chercheurs de la GSB dirig茅s par les Drs Steeve P茅pin et Martine Dorais ont compar茅 l鈥檈ffet de l鈥櫭ヽlairage d鈥檃ppoint tant dans les serres conventionnelles que biologiques et observ茅 qu鈥檌l n鈥檡 avait pas de diff茅rence significative entre les rendements des cultures de tomates biologiques et conventionnelles.¹³

Les lampes 脿 vapeur de sodium 脿 haute pression et haute intensit茅 peuvent fournir de la chaleur tout comme de l鈥櫭ヽlairage dans la serre et les chercheurs exp茅rimentent de nouvelles fa莽ons d鈥檜tiliser l鈥櫭ヽlairage plus efficacement. Par exemple, ils 茅valuent le potentiel de l鈥檜tilisation de lumi猫re 脿 l鈥檌nt茅rieur du couvert de feuilles de la culture plut么t que, ou en parall猫le 脿 l鈥櫭ヽlairage au-dessus de la canop茅e.

D鈥檃utres techniques 茅tablies impliquent l鈥檜tilisation de l鈥櫭ヽlairage photop茅riodique, o霉 l鈥櫭ヽlairage d鈥檃ppoint est conjugu茅 aux heures de clart茅 afin de prolonger la photop茅riode lorsque les jours sont courts. L鈥櫭ヽlairage d鈥檃ppoint peut aussi 锚tre utilis茅 dans un but similaire pour suspendre la noirceur pendant quelques heures. Pour des 茅pargnes 茅nerg茅tiques importantes, le cycle d鈥櫭ヽlairage peut 锚tre programm茅 脿 芦听on听禄 et 芦听off听禄 chaque demi-heure pour 6-10 minutes au cours de la photop茅riode. Un 茅clairage 脿 plus haute intensit茅 peut aussi 锚tre utilis茅 dans des intervalles de temps limit茅s et cibl茅s lorsque, par exemple, une culture est jeune. La hausse de l鈥櫭ヽlairage produit une meilleure croissance chez les jeunes plants par rapport aux plants plus 芒g茅s, et comme les semis sont habituellement cultiv茅s sous haute densit茅, l鈥檃ire 脿 茅clairer est moins importante.¹⁴

Les chercheurs de la GSB ne font pas que tester les nouvelles technologies, ils quantifient 茅galement l鈥檌mpact environnemental de la production biologique en serre. Dorais et son 茅quipe ont 茅valu茅 l鈥檈mpreinte environnementale de la production en circuit ferm茅 de la tomate biologique 芦听nordique听禄 en serre. Ils ont tout 茅valu茅, depuis l鈥檈xtraction de la mati猫re brute jusqu鈥檃u moment o霉 le produit quitte la ferme, en incluant l鈥檌nfrastructure et l鈥櫭﹒uipement, le contr么le climatique, la gestion des d茅chets, les engrais, pesticides et l鈥檈mballage. En comparaison d鈥檜ne op茅ration conventionnelle similaire, le syst猫me biologique affiche un impact environnemental significativement moindre dans toutes les cat茅gories, 脿 l鈥檈xception des structures de la serre et de l鈥檈mballage. L鈥檜tilisation de la biomasse du bois comme source renouvelable d鈥櫭﹏ergie pour le chauffage a r茅duit par pr猫s de sept fois le taux de l鈥檈mpreinte du CO₂ d鈥檜n kilogramme de tomates en production conventionnelle. L鈥櫭﹙aluation de l鈥檈ngrais utilis茅 en production biologique a aussi montr茅 un impact environnemental significativement plus bas dans toutes les cat茅gories, plus remarquablement au niveau de l鈥檈utrophisation (les effets sur les eaux de surface du ruissellement des engrais).¹⁵

Les scientifiques continuent de chercher de meilleures m茅thodes pour produire toute l鈥檃nn茅e les tomates biologiques dans les pays du Nord. Cependant, ces tomates produites sous r茅gie biologique en f茅vrier sont toujours plus dispendieuses en infrastructure et en 茅nergie que les pommes d鈥檃mour jardin茅es et vieillies sur la vigne. Jusqu鈥櫭� ce que nous apprenions 脿 survivre en hiver avec des tomates en conserve, en bouteille ou s茅ch茅es, les producteurs canadiens peuvent avoir recours aux solutions maison de la GSB pour r茅duire les co没ts environnementaux de la tomate d鈥檋iver, et esp茅rer acc茅der 脿 une 芦听tranche听禄 de ce march茅 juteux.

Cet article est d鈥檃bord paru dans l鈥櫭ヾition sp茅ciale 脡t茅听2012 du 鈥淐anadian Organic Grower鈥� consacr茅e 脿 la recherche.听Cette 茅dition sp茅ciale du TCOG est publi茅e gr芒ce au soutien de la Grappe scientifique biologique. Les projets de la Grappe scientifique biologique d茅crits dans cet article ont 茅t茅 financ茅s par Agriculture et Agroalimentaire Canada, L鈥橝bri v茅g茅tal SENC, Les Productions Horticoles Demers, Les Serres Jardins-Nature, Les Serres Nouvelles Cultures et Les Serres Sagami 2000 Inc.

La Grappe scientifique biologique du Canada (GSB) fait partie de l鈥橧nitiative de grappes agro-scientifiques canadiennes du cadre strat茅gique Cultivons l鈥檃venir d鈥�, une initiative f茅d茅rale-provinciale-territoriale. La GSB est dirig茅e par le Centre d鈥檃griculture biologique du Canada et par le demandeur principal de l鈥檌ndustrie, la .

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