Techniques de gestion des opérations sur le terrain

Semis en culture hydroponique : regarder l'homogénéité, pas seulement le taux de germination

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Le taux de germination se contente de regarder si une graine a émis un germe ou non. Que les germes soient apparus ensemble ou en ordre dispersé sur plusieurs jours ne laisse aucune trace dans ce chiffre unique. Quand le rendement chute en aval, en regardant en arrière sur mes propres lots, le déclencheur était, plus souvent qu’il n’y paraît, une homogénéité insuffisante de la levée.

L’«homogénéité» que le chiffre du taux de germination ne montre pas

On sème des graines dans un plateau et on attend quelques jours. Près de 90 % émettent des germes, et on se sent satisfait un instant : « Oh, ce lot a l’air bon. » Le problème vient après. À taux égal de 90 %, tantôt tout lève ensemble, tantôt la levée s’étale en pointillé sur plusieurs jours. À ne regarder que le chiffre, les deux font 90 %. Mais le plateau qui n’a pas levé ensemble, décalé dans le temps, devient difficile à gérer dès le repiquage. Si on cale le rythme sur les grandes plantules, les petites se font distancer ; si on attend les petites, l’ensemble s’étire et prend du retard. Quand je repense aux lots où mon rendement était médiocre, je tombe plus souvent sur « les plantules n’étaient pas homogènes ce coup-là » que sur un faible taux de germination. Est-ce une illusion ? Ou bien, indépendamment du taux de germination, l’«homogénéité» mérite-t-elle d’être surveillée ?

La conclusion d’abord : l’homogénéité mérite d’être surveillée. Ce n’est pas une illusion. Le taux de germination est un chiffre qui ne compte que « si un germe est finalement apparu », un simple décompte du « levé / pas levé ». Il ne porte aucune information sur « quand » une graine est sortie. Donc un plateau qui a tout levé d’un coup et un plateau qui a levé au compte-gouttes sur trois jours se retrouvent tous les deux à 90 %, tant qu’ils atteignent 90 % au bout du compte. Il est tout naturel que les chiffres paraissent identiques. Le taux de germination écarte d’emblée le timing — le moment où chaque graine est sortie. L’homogénéité peut se comprendre comme « la dispersion des moments auxquels chaque graine a émis son germe ». Si le taux de germination est la hauteur, l’homogénéité est la largeur. À hauteur égale, que la largeur soit étroite ou large change tout pour la suite.

Ce « difficile à gérer dès le repiquage » évoqué plus tôt est au cœur du problème. Le semis et la germination ressemblent à un processus qui se ferme en quelques jours, mais en réalité l’homogénéité des plantules que l’on a produites là se prolonge, à travers le repiquage et la croissance, jusqu’au rendement des semaines plus tard. Le chiffre du taux de germination sort en quelques jours. Mais la vraie réponse à la question de savoir si le semis était bon ou mauvais arrive plus tard, avec un décalage. La germination n’est pas le but ; c’est l’entrée d’un long processus qui continue jusqu’à la récolte. Surveiller l’homogénéité séparément du taux de germination, c’est donc moins ajouter un indicateur de plus que repousser le moment où l’on juge si le semis était bon ou mauvais — de juste après la germination jusqu’au rendement dans les étapes aval.

Le taux est la hauteur, l’homogénéité est la largeur, et la vraie réponse apparaît plus tard, avec un décalage. Il existe une observation proche de cette vision. Dans une étude ayant appliqué un éclairage d’appoint LED en culture de fraise forcée, même en ajoutant la lumière de la même façon, le fait que le rendement monte finalement ou non dépendait des caractéristiques florales de chaque variété, et pour une variété le rendement n’a pas augmenté (voir 1). Il s’agit de fraises cultivées pour leurs fruits (un légume-fruit), et cela ne se transpose pas directement au semis de légumes-feuilles, mais le point rejoint notre propos : si le traitement à l’entrée était bon, et si le résultat a progressé à l’étape aval, les deux apparaissent séparément. Avec de la laitue sous lumière artificielle, il existe aussi une observation selon laquelle la quantité totale de lumière accumulée dès la période initiale est corrélée au poids de la plante à la récolte, ce qui s’articule avec l’idée que les conditions réglées à l’entrée mettent du temps à agir sur la croissance à l’étape aval (voir 2).

Une mise au point s’impose. Les études ayant suivi l’homogénéité de la germination elle-même jusqu’à la récolte sont encore peu nombreuses. Ce qui est exposé ici relève d’une hypothèse de travail, assemblée à partir de ce que l’on sait des processus voisins que sont le repiquage et la croissance.

L’homogénéité commence à se voir à l’entrée, dans la largeur du «quand ils sont sortis»

On regarde une caissette de plantules après que les germes ont tous pointé et on réfléchit : ce lot était homogène, l’autre était dispersé. C’est une scène fréquente. Mais cela ne fait peut-être que regarder la dispersion au moment où la germination est « terminée ». Ainsi, on ne le sait qu’une fois arrivé juste avant le repiquage, et même si l’on pense qu’il y avait peut-être quelque chose à faire au semis, il est déjà trop tard. Où, alors, cette homogénéité commence-t-elle à se voir ? Est-elle déjà différenciée au stade où les premiers germes commencent à apparaître au compte-gouttes, ou a-t-elle l’air identique jusqu’à mi-chemin avant qu’une différence s’ouvre ensuite ? Et cette dispersion est-elle la variabilité individuelle de la graine elle-même, ou quelque chose que l’on peut encore modifier dans la façon dont on homogénéise après le semis ?

Quand on réfléchit à ce qu’est vraiment l’homogénéité, le moment à surveiller se déplace de la fin de la germination vers le début. Parce que l’homogénéité est la dispersion du « quand ils sont sortis », ce qui s’observe en premier n’est pas le moment où les derniers ont tous pointé, mais l’entrée où les premiers germes commencent à émerger. À taux égal de 90 %, il y a des lots qui rentrent dans une demi-journée et lèvent tous d’un coup, et des lots qui continuent à sortir en trainant sur deux ou trois jours depuis la première graine. Si les premiers pointillés constituent un « peloton de tête » ou « juste de faux départs » se décide par la rapidité avec laquelle le reste suit derrière. Plutôt que de regarder le nombre qui sort au début, on regarde donc le « temps qu’ils ont mis à lever » — depuis le début de la levée jusqu’à ce que la majorité soit sortie. Cela devient visible bien avant la fin de la germination, loin en avance sur le repiquage. Un lot dont le démarrage est lent a un long intervalle avant que le premier germe apparaisse. En d’autres termes, le stade même de « les germes ne sont pas encore tous sortis / la levée est lente » est déjà un signe de différence. Si on le remarque tôt, on peut encore agir.

Posons ici un ancrage dans la physiologie de la graine. La germination progresse grossièrement en trois stades. D’abord la phase d’imbibition, où la graine absorbe l’eau et gonfle ; ensuite la phase d’activation métabolique, où les enzymes qui dormaient à l’intérieur de la graine commencent à travailler et décomposent les nutriments stockés ; puis la phase de radicule, où la racine perce le tégument et sort (la pousse suit). En les disposant dans cet ordre, on voit pourquoi, au sein d’un même plateau, certaines graines ont leur interrupteur de germination enclenché et d’autres non. Pour chaque graine individuelle — combien d’eau elle a pu absorber, si la température se situait dans la plage où le métabolisme fonctionne, si l’oxygène était suffisant — la différence dans la régularité avec laquelle ces conditions ont été satisfaites ressort comme une différence dans le moment de la levée. La dispersion de l’homogénéité apparaît d’un coup à la fin, mais en termes de physiologie, elle a déjà commencé à se différencier dès la phase d’imbibition.

Variabilité individuelle, ou marge de manœuvre de notre côté ? Les deux. Et, qui plus est, on peut les séparer. La variabilité individuelle de la graine elle-même existe bel et bien, et elle fixe la « limite inférieure » de l’homogénéité. Quelle que soit la régularité des conditions, les graines ne lèveront pas plus homogènement que la dispersion propre aux semences. Mais d’après ce que j’ai observé en production de plantules en culture indoor, les lots qui se dispersent sont souvent ceux où l’environnement n’a pas été resserré jusqu’à cette limite inférieure. Irrégularités de température et d’humidité après le semis — au bord par rapport au centre du plateau, sur l’étagère du haut par rapport à celle du bas, l’environnement dans lequel se trouvent les graines n’est pas homogène. Sur mes propres sites, le moment de la levée variait souvent selon la position sur l’étagère. Au sein d’un même plateau, certaines graines se trouvent dans des conditions où l’interrupteur de germination se déclenche, d’autres pas encore. Cela ressort comme une différence de timing. L’ordre est donc : d’abord, essayer d’éliminer complètement les irrégularités de l’environnement. La dispersion qui subsiste après cela est la limite inférieure propre à la graine. C’est seulement quand on en est arrivé là qu’on peut dire qu’il s’agit de variabilité individuelle.

Les irrégularités de l’environnement sont bien réelles, confirmées par des mesures. Dans une étude qui a analysé l’intérieur d’une ferme verticale utilisée pour la production de plantules, la température et la vitesse de l’air différaient selon la position de l’étagère de culture, et l’humidité variait jusqu’à 23,8 % d’un endroit à l’autre (voir 4). Lisez cela non pas comme une mesure de l’ampleur des irrégularités de température en elles-mêmes (la différence de température entre les positions d’étagère s’est révélée faible dans cette étude), mais comme une preuve circonstancielle que, même au sein d’une même installation, la température, l’humidité et la circulation de l’air ne sont pas homogènes selon l’emplacement des graines. Que le timing de levée varie à cause des irrégularités de température est, en fin de compte, une hypothèse que j’ai formée par intuition sur le terrain. En fait, même l’étude sur les plantules de laitue citée ici (voir 2) rapporte que dans la ferme verticale à lumière artificielle, la température de l’air et l’humidité étaient globalement homogènes, et que ce qui avait un effet était la lumière cumulée et la densité de plantation. Désigner les irrégularités de température comme seul coupable va donc trop loin ; la position honnête est de voir la température, l’humidité et les irrégularités de semis comme ayant chacune un effet.

Cela dit, il est certain qu’il existe une marge de manœuvre dans la façon d’homogénéiser après le semis. Par exemple, pour le sarrasin, il existe un rapport indiquant qu’un prétraitement consistant à laisser la graine absorber de l’eau avant le semis (quelques heures à environ un jour à 20-25 °C) améliorait l’homogénéité de la germination et la rapidité de la levée (voir 3). Le sarrasin est une culture différente des légumes-feuilles, donc la façon dont cela fonctionne ne se transpose pas telle quelle, mais c’est l’exemple le plus solide montrant que l’homogénéité peut être modifiée selon la méthode de semis et le prétraitement.

Une homogénéité dispersée ne peut pas être rétablie dans les étapes aval

Alors, la dispersion de l’homogénéité peut-elle être rattrapée dans un processus aval ? Certaines choses peuvent être rattrapées, d’autres non. On peut tracer une ligne claire ici. Ajuster la fertilisation et la lumière dans un processus aval pour rapprocher les qualités — cela se fait effectivement. Mais il s’agit d’élever ou d’ajuster le « niveau », comme la taille et la qualité des plantules qui ont levé de façon homogène, et c’est une tout autre affaire que de remettre à niveau des plantules dispersées sur l’axe temporel.

Pourquoi l’écart de timing ne peut-il pas être rétabli ? Parce que l’homogénéité n’est pas une « différence » de taille mais une « différence de timing ». Une plantule dont la germination a eu une demi-journée de retard n’est pas simplement petite ; en termes de développement, elle est en retard d’une demi-journée. Elle est plus jeune que les plantules qui l’ont précédée. Bien sûr, selon les conditions de lumière et de nutriments, il arrive que la différence de taille entre individus se réduise quelque peu. Mais cela relève du « niveau », et le décalage temporel du moment de la levée de chacun ne peut pas se réduire lui-même. Ajouter engrais ou lumière en fin de parcours et l’ensemble avance d’autant ; l’écart entre la tête et la queue continue de se déplacer, toujours ouvert. Une fois l’écart de timing de germination installé, on ne peut pas le rembobiner, temps compris, dans les étapes aval.

Cela signifie-t-il que les étapes aval sont impuissantes ? Non. Extraire un groupe homogène d’un lot dispersé est, en soi, quelque chose de pratiqué couramment dans les fermes intérieures. Regarder les plantules et les trier — le calibrage ; le tri par image ; prendre une large fenêtre de récolte pour absorber la dispersion — ce ne sont pas des palliatifs bricolés mais des processus standards sur le terrain. Ce qu’ils ont en commun, cependant, c’est qu’ils n’effacent pas l’écart de timing lui-même. Éclaircir les individus en retard et homogénéiser le lot sur les premiers — ces plantules sont jetées. Si on élargit la fenêtre de récolte, l’expédition et le renouvellement des étagères de culture se dispersent à leur tour. En d’autres termes, les lots qui semblent se remettre à niveau absorbent généralement l’écart de timing en payant un coût en rendement ou en main-d’œuvre ; la dispersion elle-même ne s’est pas évaporée.

Donc, en ce qui concerne l’homogénéité, il vaut mieux la concevoir non pas comme « je peux corriger ça plus tard » mais comme « absorber cela plus tard a un coût ». Un écart de timing qui s’est une fois dispersé ne peut pas être rétabli dans les étapes aval comme si c’était gratuit, et il se joue largement à l’entrée. Ce qu’on peut laisser aux étapes aval, c’est d’ajuster le niveau en supposant que les choses sont homogènes, et de récupérer la perte d’un lot dispersé aussi faible que possible grâce au tri ou à la fenêtre de récolte. Observer le moment de la levée à l’entrée, et éliminer les irrégularités de l’environnement à ce stade. Traiter l’homogénéité comme quelque chose que l’on fabrique là, et ne pas compter gratuitement sur un « rattrapage » des étapes aval. C’est essentiel.

Il existe aussi une observation selon laquelle un état créé au stade plantule affecte la suite. Dans une étude qui a optimisé la qualité de la lumière en trois étapes pour la laitue, adaptées à chaque stade de croissance, la parcelle optimisée présentait un poids de récolte 21 % plus élevé à ce moment-là que la parcelle la moins performante, qui utilisait uniquement des LED blanches (voir 5). Dans quelle mesure l’effet de la qualité de lumière travaillée subsiste en fin de compte est limité même dans l’article, mais c’est un exemple montrant que les bases posées à l’entrée peuvent affecter le point final atteint dans les étapes aval.

Enregistrer la fenêtre de levée en deux points et faire une hypothèse à partir de la température

Que la germination lève de façon homogène ou dispersée se manifeste dans la fenêtre de levée. Alors, concrètement, comment enregistrer cette largeur ? Deux points de notes suffisent. Observer l’ensemble du plateau dans le détail est impossible, donc regarder une fois par jour à heure fixe, et noter deux points : « le jour du premier germe » et « le jour où ils ont à peu près tous levé ». Même cela fonctionne comme fenêtre de levée. La fenêtre de levée est, en somme, combien de jours il a fallu depuis la levée de la première graine jusqu’à ce que la majorité soit sortie, donc tant qu’on peut prendre la différence entre les deux points, c’est la largeur elle-même. Que regarder une fois par jour à heure fixe suffise est aussi un point clé. En regardant à la même heure, on peut comparer un lot de semis à un autre avec le même étalon. Homogénéiser les conditions à chaque fois fonctionne bien mieux qu’augmenter la précision de l’observation.

Ajoutons une seule chose. Pour « le jour où ils ont à peu près tous levé », je recommande de le prendre non pas comme le jour où 90 % sont sortis mais comme « le jour où environ 80 % sont sortis ». Les derniers 10 % se font ballotter par les graines qui sortent tard ou qui ne sortent jamais, donc la date se brouille facilement. Couper à 80 % fait ressortir clairement quand l’essentiel de ce lot a fini de se lever. Ce seuil de 80 % n’est pas seulement un chiffre pour tenir les registres. Sur le terrain de la production de plantules, la pratique est de retirer le couvercle de rétention d’humidité (le dôme) placé juste après le semis une fois qu’environ 80 % ont germé. Retirer le couvercle trop tard, et sans lumière qui les atteigne les plantules poussent filiformes et étirées, et l’excès d’humidité rend aussi les maladies plus probables. En d’autres termes, le signal pour l’opération « retirer le couvercle à 80 % » et le signal pour l’observation « enregistrer le jour du tout-levé à 80 % » se superposent exactement au même point des 80 %. Noter la date pendant qu’on retire le couvercle, et l’opération et la prise de notes se font d’une seule traite. Le jour du premier germe, et le jour des 80 %. En alignant simplement la différence entre ces deux points lot par lot, les lots homogènes et les lots dispersés commencent à se distinguer assez clairement. Une observation détaillée suffit ensuite, une fois qu’un lot préoccupant apparaît.

Jusqu’ici, on a parlé de la façon de tenir les registres. Pour les irrégularités de l’environnement qui sont la cause de la dispersion, je recommande de commencer par la température. Quand la dispersion du lot de semences ou du substrat lui-même est importante, c’est une autre affaire, mais pour faire une hypothèse rapide à portée de main, commencer par la température. Avoir à l’esprit la plage de température visée rend les gestes plus aisés. La température optimale de germination varie selon la culture, et d’après ce que j’ai ressenti avec les légumes-feuilles que j’ai cultivés, il y avait au moins cette différence : le komatsuna et le mizuna ont tendance à lever plus homogènement dans une plage légèrement plus élevée que la laitue. Les herbes aromatiques seraient encore plus élevées, mais ce ne sont pas des cultures de mes propres sites, donc prenez cela seulement comme indication approximative. Plutôt que de mémoriser des chiffres précis, ça vaut la peine de d’abord suspecter si on s’est éloigné de la plage de température optimale de la culture utilisée actuellement, sur un lot où la germination est lente. Les irrégularités d’humidité affectent aussi l’homogénéité, mais la température et l’humidité ont tendance à évoluer de concert. Les endroits chauds se dessèchent facilement, donc si on regarde d’abord les irrégularités de température, on peut grossièrement se faire une idée des irrégularités d’humidité en même temps. L’humidité en phase d’imbibition est là où cela compte particulièrement : au début, maintenir une bonne hydratation, et une fois la germination confirmée, la réduire un peu — et si cette montée et cette descente deviennent aussi irrégulières selon l’emplacement du plateau, cela conduit à une différence de timing de levée.

Où regarder ? Il n’est pas nécessaire de tout mesurer ; comparer seulement les deux points où la différence est la plus susceptible de se montrer suffit pour faire une hypothèse. Pour une étagère, le niveau supérieur et le niveau inférieur ; pour un seul plateau, le bord et le centre. Ce sont des endroits où, structurellement, une différence se montre facilement, et en fait, même à l’intérieur des installations de production de plantules, des différences de température et de vitesse de l’air ont été confirmées selon la position de l’étagère (voir 4). Si aucune différence n’apparaît ici, le reste va généralement bien aussi ; et si une différence apparaît, on peut émettre l’hypothèse de la cause — « cela se disperse sur cet axe haut-bas ou bord-centre ». Placer un thermomètre à chaque point et le confronter à la fenêtre de levée. Si les lots à levée lente sont biaisés vers un niveau fixe et une position fixe, c’est là ce qu’est vraiment l’irrégularité. Une fois arrivé là, les gestes qu’on peut faire à l’entrée sont déjà en vue : augmenter la température du niveau qui tend à être en retard, intervertir les emplacements, et pour les irrégularités de température et d’humidité qu’on ne parvient toujours pas à lisser, faire tourner un brasseur d’air pour mettre l’air en mouvement. Après cela, il s’agit juste d’accumuler les lots avec le même étalon.

Répondons ici à une objection fréquente. « Même si on ajoute un indicateur appelé homogénéité, ce qu’on finit par faire c’est éliminer les irrégularités de température et réviser le lot de semences — la même chose qu’avant, non ? » Le menu des gestes est effectivement le même. Ce qui diffère, c’est le timing auquel on les fait. Jusqu’à présent, on ne remarquait généralement les irrégularités de température qu’après que les plantules s’étaient dispersées et étaient devenues difficiles à gérer au repiquage — c’est-à-dire après avoir eu des difficultés dans les étapes aval. Observer la fenêtre de levée à l’entrée, et on peut faire le même geste d’élimination des irrégularités de température à un stade avant que les plantules n’aient poussé. On peut faire le même geste en anticipant plutôt qu’en réagissant. C’est le bénéfice pratique d’ajouter un indicateur.

Et quand on peut le prévenir à l’entrée, le coût qu’on aurait payé en aval disparaît. D’après ce que j’ai observé sur le terrain, plus l’homogénéité d’un lot était mauvaise, plus la main-d’œuvre consacrée à l’éclaircissage et à la mise au rebut des plantules en retard, à la replantation pour combler le manque, et au tri avant repiquage s’accumulait peu à peu. C’est un coût caché qui n’apparaît jamais dans un registre comme « frais de mauvaise homogénéité ». Un lot où on a pu produire de l’homogénéité à l’entrée allège en bloc cette main-d’œuvre des étapes aval. Surveiller l’homogénéité, c’est, en poussant jusqu’au bout, prévenir à l’avance ce coût caché.

En résumé : si on veut identifier à l’avance les lots qui auront un bon taux de germination mais verront leur rendement chuter plus tard, ce qu’il faut regarder n’est pas le chiffre du taux. La fenêtre de levée (la différence entre le jour du premier germe et le jour des 80 %), et si ce retard est biaisé vers un niveau ou une position particulière. En faisant de ces deux éléments des points de contrôle, on peut repérer — au stade de l’entrée — la dispersion qui progressait derrière le taux.

La dispersion qui subsiste après avoir tout resserré relève du lot de semences

Un dernier point. Même après avoir éliminé les irrégularités de température que nous avons passées en revue, il subsiste une dispersion. C’est la limite inférieure de la capacité propre de la graine, un mur qu’on ne peut pas franchir avec la méthode de semis. Si les lots continuent de se disperser même quand on a poussé les choses aussi loin, ce n’est plus un problème de méthode de semis, et cela passe dans une histoire que l’on regarde du côté du lot de semences et de l’approvisionnement. Les mesures sur le terrain de la méthode de semis et de la température, et l’histoire que l’on regarde du côté des achats et de la sélection des lots, valent mieux être sur des lignes séparées.

Regarder du côté de l’approvisionnement commence par ne pas laisser la vigueur de la graine elle-même diminuer. En cours de stockage, une graine peut perdre de la vigueur sans aucun signe visible, et cela ressort plus tard, se manifestant comme une mauvaise germination. Donc faire du stockage frais, sec et à l’abri de la lumière par défaut, utiliser rigoureusement les stocks les plus anciens en premier — premier entré, premier sorti — et conserver un registre du numéro de lot. Quand l’homogénéité se disperse, distinguer si c’est la méthode de semis ou le lot ne démarre même pas sans un registre de quel lot a été utilisé quand. Regarder par lot de semences ne tient qu’avec ce registre en main.

Ajoutons un mot sur la direction consistant à se demander si un traitement spécial pourrait tout élever d’un coup. Ajouter un prétraitement spécial au stade de la graine pour relever en bloc l’homogénéité à l’entrée — s’attendre à un tel geste universel est, je pense, prématuré. On ne peut pas décider si c’est bon ou mauvais en regardant seulement le stade de la graine ; cela ne se sait qu’en suivant jusqu’aux étapes aval. Ce fil directeur ne change pas même dans la direction de manipuler la graine elle-même.

Vu ainsi, l’histoire revient à un seul fil. Le taux de germination n’est pas un résultat de passage/échec qui sort en quelques jours ; c’est une entrée où l’homogénéité des germes se prolonge, à travers le repiquage et la croissance, et ressort avec un décalage dans le rendement d’un processus qui continue jusqu’à la récolte. Ce qu’il faut donc observer au semis, c’est non pas « quel pourcentage est sorti » mais « à quel point ils sont sortis de façon homogène ». Et cette homogénéité se joue largement à l’entrée, et on ne peut pas la rétablir, écart de timing compris, dans les étapes aval. Il existe des gestes pour l’absorber plus tard par le tri ou la fenêtre de récolte, mais cela signifie payer un coût en rendement et en main-d’œuvre. C’est exactement pourquoi on va produire de l’homogénéité au stade du semis. C’est, je pense, la façon la plus sûre de réduire à l’avance le coût caché qu’on paierait autrement plus tard.