Techniques de gestion des opérations sur le terrain

le tip burn n'est pas un manque total de Ca : stopper la récurrence par la distribution

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Ça revient même après avoir ajouté du Ca. Si vous cultivez des feuilles en ferme verticale en culture indoor et que vous avez vécu cette expérience, la cause se trouve peut-être ailleurs. Dès que l’on tente d’expliquer le tip burn par « un manque de calcium », cela ne cadre plus avec la réalité : ça continue d’apparaître quoi qu’on pousse la fertilisation. Ce n’est pas tant que la quantité totale de Ca est insuffisante ; c’est que le Ca n’atteint pas les feuilles intérieures. Le problème n’est pas la quantité elle-même, mais la façon dont elle se distribue au sein de la plante. Cela dit, quantité et distribution ne se séparent pas proprement. Si le Ca de la solution tombe en dessous du plancher et devient trop faible, cela se manifeste naturellement aussi comme un vrai manque total. Cela étant, le type de récurrence qui ne s’arrête pas quelle que soit la pression de fertilisation ne s’explique pas sans regarder du côté de la distribution. Et la distribution ne dépend pas du Ca seul. La lumière, la transpiration, le flux d’air, la zone racinaire et la nutrient solution se connectent et modifient la destination du Ca. Deux choses à retenir de cet article. L’ordre dans lequel suspecter les causes quand on est face à une plante atteinte, et la ligne qui sépare les réponses en « ce que l’on peut mettre en oeuvre sur site dès aujourd’hui » et « ce que l’on envisage côté équipement ».

le tip burn n’est pas un manque total de Ca mais une question de distribution

Les jeunes feuilles d’une tête de laitue, proches du coeur. Leurs marges se recroquevillent et dépérissent, brunissant. Ce symptôme, on l’appelle tip burn. Le contexte : une ferme verticale en culture indoor, des feuilles centrées sur la laitue. La transpiration y fonctionne différemment de sous serre ou avec des légumes-fruits, donc les mêmes raisonnements ne s’y appliquent pas directement. Sur le terrain, la première explication donnée est « un manque de calcium ». Alors on ajoute du Ca. Mais ça réapparaît.

Le dépérissement touche les jeunes feuilles intérieures. Ce qui est intéressant, c’est qu’il y a une différence d’une étagère à l’autre. Sur l’étagère la plus éclairée, les grandes feuilles extérieures restent fermes et bien portantes, et pourtant seules les marges des petites feuilles proches du coeur se recroquevillent et meurent. À l’inverse, les étagères moins éclairées ne le montrent pas autant. Si la quantité totale de Ca était insuffisante, toute la plante devrait s’affaiblir, et pourtant c’est seulement le centre même des plantes les plus vigoureuses en apparence qui dépérit. C’est là que ça accroche.

Le fait qu’il y ait une différence d’une étagère à l’autre est déjà la réponse. Sur une étagère à forte lumière, les feuilles extérieures transpirent bien. Le Ca circule dans le xylème avec l’eau et est attiré là où la transpiration est élevée, s’accumulant sur les feuilles extérieures. Les jeunes feuilles du coeur, elles, transpirent encore faiblement. À l’intérieur de la plante, l’humidité est élevée et l’air circule peu. Le flux d’eau lui-même est donc mince, et le Ca ne les atteint pas. Plus l’étagère est éclairée, plus le coeur perd le bras de fer avec les feuilles extérieures. Même en augmentant la concentration bulk de Ca dans la solution, sa destination est biaisée vers les feuilles extérieures et il peine à toucher le coeur. La raison pour laquelle seul le centre d’une plante d’apparence vigoureuse dépérit, c’est exactement ce mécanisme. Ce qui fonctionne, ce n’est pas de pousser le chiffre de concentration plus haut, mais de faire circuler l’eau vers le coeur.

Cette lecture a été confirmée directement dans une expérience contrôlée sur laitue hydroponique. Augmentez l’intensité lumineuse, et la masse fraîche des parties aériennes, la vitesse de croissance et le nombre de feuilles présentant du tip burn augmentent tous ensemble. L’absorption de Ca par plante elle-même augmente correctement. Le problème vient après. La concentration en Ca n’a augmenté que dans la plante entière et les feuilles extérieures ; la concentration en Ca des jeunes feuilles enveloppées à l’intérieur n’a pas augmenté même quand la lumière a été renforcée (voir 1). La raison avancée est que le flux massique entraîné par la transpiration est dirigé fortement vers les feuilles extérieures. « Ce n’est pas que la quantité totale manque, c’est qu’elle n’arrive pas » n’est pas une impression ; c’est étayé comme un problème de distribution (répartition) du Ca. Cependant, cela part du principe que le plancher est correctement rempli. Si le Ca de la solution lui-même est trop faible, il manque simplement. Donc ce n’est pas « absolument jamais une question de quantité » ; l’ordre qui compte est de d’abord vérifier si le plancher a cédé, puis de passer à la question de la distribution (la façon de les distinguer vient dans la seconde partie).

plus on pousse la croissance, moins le calcium atteint le coeur

Affaiblir délibérément la transpiration des feuilles extérieures. Au premier abord, cela devrait sembler contre-intuitif. L’étagère à forte lumière est celle dont on veut le plus tirer de récoltes. Y affaiblir le flux d’air ou y augmenter l’humidité — il est normal de trouver les deux « dommageables ». Pousser l’eau jusqu’au coeur et faire travailler les feuilles extérieures à plein régime ne peuvent pas tenir simultanément. N’est-ce pas un compromis ?

De front, c’est un bras de fer. Ouvrir les feuilles extérieures en grand et acheminer l’eau au coeur au même instant est difficile. Une option consiste donc à séparer le moment d’attaque du moment de défense en les décalant dans le temps au cours du cycle de culture. Les exploitations qui peuvent changer flux d’air et humidité étagère par étagère en détail chaque jour ne sont pas si courantes. Dans une ferme verticale en culture indoor avec des racks multi-niveaux, il est habituel que ni le HVAC ni le flux d’air ne puissent être divisés par étagère. L’action réaliste est alors de ne changer l’environnement que pendant la période à risque le plus élevé. Seulement dans les 3 à 5 jours avant la récolte, baisser un peu la lumière et simultanément basculer vers un environnement qui favorise la transpiration. Sans sacrifier l’ensemble de la période de croissance, basculer vers l’envoi d’eau au coeur pour ces quelques jours de finition où le coeur est le plus en danger. Et cela se programme sur minuterie, donc même une exploitation avec une granularité d’équipement grossière peut le faire tourner.

Et le fait que pousser le rendement sur une étagère très éclairée rende le tip burn plus probable est, en un sens, quelque chose qu’il vaut mieux accepter comme allant de soi. Plus on accélère la croissance, plus les jeunes feuilles intérieures se multiplient furieusement. Plus ça pousse vite, plus de nouvelles feuilles apparaissent au moment même où l’on distribue, et l’arrivée au coeur ne peut plus suivre (voir 1). Pousser vite et gros, et sécuriser le coeur jusqu’au bout, poussés à la limite, ne vont pas dans le même sens. Donc plus une étagère est poussée, plus on lui alloue ces quelques jours avant la récolte comme temps pour envoyer de l’eau au coeur. Pas comme un frein, mais inséré comme une attente au feu rouge. Le point d’atterrissage où l’on réduit seulement le crispement sans baisser le rendement se trouve généralement dans cette répartition du temps.

La limite de « plus on pousse, plus ça apparaît » est montrée par une expérience en PFAL combinant température et lumière. Température de l’air élevée (28°C ou plus), température de la zone racinaire basse (24°C ou moins), PPFD élevé (400 µmol·m-2·s-1 ou plus). Dans la combinaison où ces trois facteurs se rejoignent, l’incidence du tip burn a dépassé 50% environ au 6e jour après le repiquage, et cette combinaison a dû être exclue de l’analyse (voir 2). Il n’apparaît pas à partir d’un seul paramètre ; il apparaît d’un coup là où les conditions qui poussent la croissance s’accumulent. De plus, même avec la même quantité totale de lumière journalière, contenir le pic et l’étaler sur une durée plus longue a fait mieux croître les plantes que l’appliquer fortement sur une courte durée (voir 3). Éviter de faire monter trop haut le pic instantané laisse une marge pour ne pas sacrifier le rendement.

que suspecter en premier quand on voit une plante atteinte

On trouve une plante atteinte. La main se tend d’abord vers la concentration en Ca de la nutrient solution. C’est le chiffre le plus immédiatement accessible. Même si l’on comprend en principe que faire circuler l’eau vers le coeur passe en premier, dans le moment où une plante est devant soi, on hésite sur ce qu’il faut regarder en premier. La position sur l’étagère, si cette plante est côté coeur ou côté feuilles extérieures, comment l’humidité et le flux d’air la touchent — l’ordre dans lequel regarder n’est souvent pas arrêté. En plus de cela, si le flux d’air et l’humidité peuvent être ajustés sur place, ou si cela nécessite de modifier les conduits ou le HVAC — cette ligne non plus n’est pas facile à tracer.

Il y a une chose à faire en premier. Regarder « jusqu’où » le dépérissement s’est étendu. Si le symptôme apparaît même sur les feuilles extérieures et les vieilles feuilles, c’est — en amont de toute question de distribution — un signe que la quantité elle-même est insuffisante. Dans ce cas, vérifier d’abord le Ca de la solution. Si cela n’apparaît que côté coeur, seulement sur les jeunes feuilles intérieures, traiter comme un problème de distribution et passer à l’ordre suivant — à ce stade, mesurer directement le Ca de la solution est bien de la laisser pour la dernière vérification côté distribution. C’est un tampon unique : juste écarter d’abord la défaillance du plancher.

Sur cette base, l’ordre côté distribution est le suivant. D’abord, lire « où ça apparaît ». Côté coeur ou côté feuilles extérieures. Si ça apparaît côté coeur, cela seul donne une piste que c’est une question de « difficulté à faire circuler l’eau ». Ensuite, quelle position sur l’étagère. Est-ce biaisé vers un coin ou le fond où le flux d’air est faible ? Si cela correspond, c’est presque clair que c’est un problème de flux et non de quantité de Ca. Comme guide : (1) l’emplacement de l’occurrence et le déséquilibre d’étagère, (2) si la croissance est poussée trop fort (si la lumière, le CO2 et la température sont augmentés), (3) le flux d’air et l’humidité, (4) la zone racinaire et la nutrient solution et comment elle est absorbée. Mesurer directement la concentration en Ca de la solution, une fois la défaillance du plancher écartée, arrive près de la fin de cet ordre. Parce que c’est un chiffre immédiatement accessible, on a tendance à y aller en premier, mais au stade où l’on suspecte la distribution, c’est parfaitement bien de le laisser pour la fin.

La ligne est la suivante. Ce que l’on peut déplacer sur place aujourd’hui, c’est la direction et la force du flux d’air, la façon de lisser l’humidité pendant la période lumineuse, et ralentir légèrement la croissance. Ces trois-là se font à la main sans toucher aux équipements. Quand on augmente l’humidité, le repère pour les feuilles est 60 à 70%, et au-delà la transpiration chute trop et cela tend à se retourner contre soi. L’ajuster en gardant ce plafond à l’esprit. En revanche, si le flux d’air est uniforme sur toute l’étagère — le cheminement des conduits, les positions des ventilateurs, la capacité du HVAC elle-même — cela ne change pas sans une rénovation. D’abord essayer les trois que l’on peut déplacer à la main. Si ça persiste encore sur une seule étagère particulière, c’est la tâche laissée côté équipement. Cette façon de diviser est réaliste.

Sur le point que « le flux d’air fonctionne », il existe une expérience dans une ferme verticale totalement close comparant contrôle de température et contrôle du flux d’air sur de la laitue. Quand un flux d’air horizontal stable était appliqué à 0,28 m/s ou plus, le symptôme de tip burn a clairement diminué. En revanche, le traitement qui changeait la température diurne n’a pas fonctionné pour supprimer le tip burn quelle que soit la température (voir 4). Dans cette expérience au moins, appliquer un flux d’air stable le long de l’étagère a mieux fonctionné pour le tip burn que de monter et baisser la température diurne. Ce n’est pas dire que le facteur température lui-même ne fonctionne pas — cet article traite aussi la température de l’air comme facteur déclenchant de l’occurrence. Ce qui n’a pas fonctionné, c’est l’opération de « commuter la température diurne », et on devrait lire cela comme un exemple où un flux d’air horizontal stable a mieux fonctionné que cela. De plus, dans la même expérience, quand un flux d’air stable était appliqué, la quantité de Ca dans toute la plante a augmenté et l’écart de concentration en Ca entre feuilles intérieures et extérieures s’est réduit (voir 4). Ce qui fonctionne, ce n’est pas de renforcer le flux d’air à l’aveugle. C’est de le faire circuler le long de l’étagère, horizontalement, de façon stable et uniforme.

Un avertissement qui enjambe les chapitres ici. Dans le chapitre précédent, j’ai écrit sur « l’affaiblissement du flux d’air fort qui attise la transpiration des feuilles extérieures ». Ce qu’on affaiblit, c’est le flux d’air fort et turbulent qui ne fait que dessécher les marges des feuilles extérieures. Le flux d’air horizontal stable qui achemine l’eau jusqu’au coeur, on ne l’affaiblit pas ; au contraire on l’applique uniformément en permanence. Au sein du même « flux d’air », une rafale forte et turbulente et un flux d’air stable et uniforme sont deux choses différentes, et bien qu’ils semblent opposés en direction, ils ne se contredisent pas. Le flux d’air fort et turbulent ne fait que dessécher les marges des feuilles extérieures ; c’est une opération distincte à la fois de la contention du pic de transpiration des feuilles extérieures et de la poussée d’eau vers le coeur.

distinguer un problème de flux d’un vrai manque de quantité

La zone racinaire et la nutrient solution sont, dans la logique jusqu’ici, la partie que l’on regarde en dernier. Mais il arrive que le symptôme persiste même après avoir réglé le problème de flux. On commence alors à vouloir suspecter une cause côté racines pour laquelle l’eau n’atteint pas le coeur. Les racines sont endommagées et leur capacité à aspirer l’eau a chuté — ce genre de chose. Et bien que l’on accepte que « renforcer simplement la solution n’a guère d’effet », si augmenter le Ca lui-même est entièrement inutile est une autre affaire ; ce n’est pas nécessairement le cas. Des situations où le Ca de la solution est simplement trop faible et insuffisant se produisent en pratique. Est-ce un problème de flux, ou de quantité ? Lequel, et comment les distinguer ?

Le premier cas à envisager côté racines est celui où les racines sont endommagées et la capacité d’absorption d’eau elle-même a chuté. L’oxygène dissous est insuffisant, la température de la nutrient solution est élevée, la zone racinaire manque un peu d’oxygène. Quand cela arrive, la vitalité des racines chute et la force pour aspirer l’eau s’affaiblit. Comme le coeur est un endroit où l’eau est mince dès le départ, je lis cela comme le coeur étant le premier à sécher quand les racines s’affaiblissent. Quand la température de la zone racinaire est trop haute ou trop basse et que les racines ne touchent pas bien l’eau, je pense que ça suit la même logique. Ces facteurs côté racines — oxygène dissous, température de la nutrient solution, température de la zone racinaire — chevauchent à la fois la partie accessible à la main avec l’aération ou en refroidissant la solution et la partie qui dépend de la capacité des équipements. Ils se classent donc facilement en appliquant la ligne établie précédemment : « déplaçable à la main, ou nécessitant une rénovation ».

Ici il y a encore un autre axe, ni distribution ni quantité : un troisième. Les modalités d’absorption. Le Ca de la solution est aux normes et le plancher n’a pas cédé. Quand ça ne parvient toujours pas au coeur, la prochaine chose à suspecter est la manière dont il est absorbé — si, à la même concentration, les conditions facilitent l’absorption du Ca par les racines. Le pH de la nutrient solution est-il très décalé ? Apporter l’azote sous forme nitrique fait légèrement basculer l’intérieur de la plante vers l’alcalinité et aide l’absorption du Ca, mais si l’azote sous forme ammoniacale agit trop fort, l’intérieur bascule au contraire vers l’acidité et obstrue l’absorption du Ca. Cet équilibre est-il perturbé ? Quand le potassium ou le magnésium est en excès, ils rivalisent avec le Ca sur la même voie. Le potassium ou le magnésium sont-ils dosés en excès ? Ce sont des points d’ajustement qui entrent réellement en jeu quand on compose une nutrient solution pour des feuilles en PFAL. Ce n’est donc pas qu’il « n’y a aucun levier côté solution ». C’est seulement qu’augmenter la concentration bulk ne suffit guère à atteindre le coeur ; si l’on règle la manière dont il est absorbé — pH, forme d’azote, compétition ionique — il existe une voie pour que la solution agisse sur le coeur depuis le côté solution. On examine tout autour de la nutrient solution avec ces trois axes : distribution (flux d’air, transpiration), quantité (défaillance du plancher), plus ces modalités d’absorption.

L’axe pour les distinguer est placé sur le fait que le Ca est un élément qui peut à peine se déplacer dans la plante. Si c’est un problème de flux, ce qui manque se situe seulement côté coeur. Les feuilles extérieures et les vieilles feuilles restent fermes et bien portantes. À l’inverse, tout s’affaiblit y compris les feuilles extérieures, le symptôme atteint même les vieilles feuilles — c’est un signe que la quantité absolue est insuffisante. Mesurer le Ca de la solution parallèlement, et si c’est clairement en dessous des normes c’est un problème de quantité, alors qu’aux normes c’est un problème de flux ou d’absorption. Cela permet de faire la distinction dans la grande majorité des cas. Cette façon de distinguer n’est pas quelque chose qu’un article a organisé pour moi ; c’est une lecture que j’ai construite moi-même à partir de la propriété que Ca ne peut pas se déplacer. Donc augmenter le Ca a un sens quand le plancher a cédé et qu’il y a épuisement. Là, l’augmenter sans retenue. Mais continuer à l’augmenter quand il y en a assez ne fait que le biaiser vers les feuilles extérieures bien irriguées, et le coeur ne change pas. L’étape de combler l’épuisement et l’étape de corriger distribution et absorption une fois qu’il y en a assez se pensent séparément.

Le fondement sous-jacent est la propriété que « le Ca peut à peine se déplacer dans les tissus ». Le Ca se lie aux groupements carboxyle de la pectine et soutient la résistance de la paroi cellulaire, et Mg ne peut pas assumer ce rôle. Et quand on retire le Ca (ou le B) du milieu, chez Arabidopsis l’élongation des racines s’arrête en moins d’une heure, avec accumulation d’espèces réactives de l’oxygène et mort cellulaire. Chez la tomate aussi, retirer le Ca arrête immédiatement l’élongation des racines. Retirer K ou Mg ne produit pas ce type de réponse immédiate (voir 5). Une fois qu’un endroit a manqué, rien n’y revient ensuite. C’est exactement pourquoi la distinction « si c’est seulement côté coeur, distribution ; si ça atteint toute la plante et les vieilles feuilles, quantité absolue » fonctionne. Je lis le côté racines comme suivant la même logique. Dans les systèmes hydroponiques pour d’autres cultures comme la tomate, le taux d’absorption des nutriments par les racines est en grande partie gouverné par le taux d’absorption d’eau (transpiration), et des facteurs environnementaux comme la lumière, la température de l’air, l’humidité et la vitesse de l’air déplacent l’absorption indirectement à travers la transpiration (voir 6, 7). Cela n’a pas été quantifié directement pour la laitue, mais la direction — que l’absorption chute quand la zone racinaire est chaude ou manque d’oxygène — devrait être la même. Cela s’aligne avec la lecture que quand les racines s’affaiblissent, le coeur sèche.

changer de variété ou optimiser un seul facteur ne suffit pas

Pour finir, je vais aborder deux choses qui reviennent souvent sur le terrain.

L’une est la variété. Quand on a du mal avec le tip burn, l’idée de « passer à une variété plus robuste » traverse l’esprit. Est-ce que ça fonctionne vraiment, et comment cela se connecte-t-il à ce qu’on a vu jusqu’ici ? L’autre est ce qui se passe quand on ne déplace qu’un seul facteur. « Baisser seulement l’humidité », « renforcer seulement le flux d’air », et le tip burn a diminué, mais quelque chose est apparu ailleurs — ce genre d’expérience. C’est le revers du couplage où déplacer une chose en déplace une autre.

Il y a bien une différence de résistance entre variétés. Par rapport à un type où les jeunes feuilles du coeur se dressent densément, une forme foliaire ouverte et aérée laisse l’eau atteindre l’intérieur plus facilement. Une variété dont la croissance est moins sujette à s’emballer atteint plus tard le point où la distribution s’effondre. Mais c’est un levier qui détend, ensemble et un peu, le système couplé qu’on a vu — vitesse de croissance, flux d’air, transpiration, distribution — et il ne fait pas disparaître le problème de distribution lui-même. Il ne fait que relever la base. Même une variété robuste, si on la pousse trop fort, fera du tip burn de façon habituelle. Donc ne pas clore le sujet avec la variété.

Il y a bien un revers à n’ajuster qu’une seule chose. Baisser seulement l’humidité, et la transpiration de toute la plante augmente, et l’eau est attirée encore davantage vers les feuilles extérieures. Le coeur sèche encore plus, et le crispement peut s’aggraver. Renforcer seulement le flux d’air, et cette fois les marges des feuilles extérieures sont endommagées par le stress hydrique, ou une exposition inégale produit des variations de plante à plante. Ralentir la croissance est le plus sûr, mais naturellement le rendement chute d’autant. Optimiser un facteur, et la charge se déplace sur un autre facteur. Donc ne pas les ajuster séparément ; les voir tous ensemble comme un système couplé. C’est ce qui est le moins susceptible de s’emmêler.

La différence entre étagères est un endroit où l’effet est important quand on l’actionne vraiment. Réexaminer les directions des ventilateurs et le cheminement des conduits pour uniformiser l’irrégularité du flux d’air, et la distribution vers le coeur change — cela s’aligne avec la conclusion précédente selon laquelle « un flux d’air horizontal stable agit sur le coeur » (voir 4).

La différence de résistance entre variétés a aussi une base génétique. Un locus à grand effet (QTL) est impliqué dans la résistance au tip burn de la laitue, et une région en particulier explique jusqu’à 70% de la variation de l’incidence du tip burn en plein champ (voir 8). De plus, dans cette région, un gène candidat pour un transporteur de calcium a même été trouvé. La base de « comment le Ca est transporté » diffère bien selon la variété. Mais même dans la même étude, des résultats sont apparus qu’un simple modèle d’approvisionnement en Ca ne peut pas entièrement expliquer, comme un gène du parent sensible agissant plutôt favorablement dans certaines régions. Cela est cohérent avec l’idée qu’une variété est un levier qui relève la base, mais ne fait pas disparaître le problème de distribution.

Même si l’on change de variété, même si l’on ne déplace qu’un seul facteur, le problème de « distribution » à la racine du tip burn revient sous une autre forme. C’est précisément pourquoi on regarde le système couplé de la lumière, la vitesse de croissance, le flux d’air, la transpiration, la zone racinaire et la nutrient solution comme une seule connexion. C’est, je crois, la posture la plus sûre pour le long terme quand on traite avec ce symptôme difficile.

que faire d’une plante qui est quand même apparue

Même quand on épuise la prévention, ce qui va apparaître apparaîtra. Pour finir, comment gérer une plante qui est apparue au stade de l’expédition. Du point de vue de quelqu’un qui a affronté la laitue depuis de nombreuses années dans une ferme verticale en PFAL, un seul point.

Même quand le tip burn apparaît, l’effet sur le goût lui-même est limité. Mais l’apparence est clairement inférieure. Comme les légumes sont choisis à l’apparence, l’effet sur la qualité à l’expédition ne peut pas être ignoré. Il y a donc beaucoup de situations où l’on est contraint de décider si l’on retire de l’expédition une plante légèrement atteinte, ou si on enlève la partie atteinte avant de l’expédier.

Une chose à laquelle faire attention ici est d’essayer désespérément d’enlever même un tip burn minuscule. Arracher des feuilles à tort et à travers, et la pourriture peut progresser depuis les blessures. Au bilan global, un retrait excessif peut s’avérer plus négatif. Plutôt que de s’en prendre à tout ce qui est apparu, juger si c’est à un niveau qui affecte la qualité à l’expédition et agir en conséquence. Non seulement tout miser sur la prévention, mais inclure aussi la ligne que l’on trace après l’apparition — c’est seulement alors que cela devient une vraie décision de terrain.

Derrière le tip burn se trouve le couplage de la lumière, la vitesse de croissance, le flux d’air, la transpiration, la zone racinaire et la nutrient solution que nous avons vu jusqu’ici, et j’ai rassemblé dans un seul ouvrage les éléments pour réfléchir jusqu’à la rentabilité.

172 conseils pour améliorer la rentabilité d’une ferme verticale