Effets de l’éclairage d’appoint avec différentes compositions spectrales sur la croissance des plantes, le développement des fruits et la formation de la qualité des tomates cultivées sous abri

Des tomates plus brillantes pendant les saisons sombres

Les tomates adorent le soleil, mais de nombreuses serres subissent de longues périodes de temps couvert et sombre — en particulier dans des régions comme la province de Guizhou, au sud-ouest de la Chine. Cette étude pose une question pratique qui intéresse aussi bien les producteurs que les jardiniers amateurs : des couleurs de LED soigneusement choisies peuvent-elles aider les plants de tomate à mieux pousser, à mûrir plus tôt et à développer une meilleure saveur lorsque la lumière naturelle manque ? En testant plusieurs mélanges de lumière colorée, les chercheurs montrent comment accorder la lumière comme une recette peut augmenter le rendement et améliorer le goût et la valeur nutritive.

Pourquoi un éclairage d’appoint est important

L’agriculture sous serre moderne permet de contrôler la température, l’eau et les nutriments, mais la lumière reste plus difficile à garantir. À Guizhou, les heures d’ensoleillement en hiver et au printemps sont bien inférieures à la moyenne nationale, créant une « faim de lumière » chronique pour des cultures héliophiles comme la tomate. L’équipe a cultivé des tomates dans une serre en plastique et a comparé des plants sans éclairage supplémentaire à des plants recevant des « prolongations de jour » par LED pendant six heures par jour. Tous les traitements LED partageaient une base rouge–bleu — des couleurs connues pour stimuler la photosynthèse — puis un coloris supplémentaire était ajouté : rouge, bleu, vert, rouge lointain (far-red) ou ultraviolet A. Ce dispositif a permis aux chercheurs de voir non seulement si la lumière d’appoint aide, mais aussi quelle combinaison de couleurs fonctionne le mieux selon les objectifs de production.

Comment les recettes lumineuses ont été testées

Les scientifiques ont utilisé la même variété de tomate, les mêmes pots, le même mélange de sol, le même engrais et les mêmes méthodes de taille pour tous les traitements, de sorte que la seule différence soit les conditions lumineuses. Les LED étaient suspendues juste au-dessus du sommet des plants et ajustées à mesure que les plantes croissaient, en maintenant une distance constante afin d’assurer une dose lumineuse homogène. Sur plusieurs semaines, ils ont mesuré la hauteur des plants, l’épaisseur des tiges, la taille et la verdure des feuilles. À mesure que les fruits se formaient et se développaient, ils ont suivi la vitesse de changement de couleur et l’arrivée à maturité complète. À des stades clés, ils ont pesé la récolte, compté les fruits par classes de taille et analysé les tomates pour des composés liés à la saveur et à la nutrition — tels que sucres, acides, vitamine C, protéines, acides aminés, lycopène (le pigment rouge) et phénols totaux.

Effets sur la croissance et le rendement

Tous les plants éclairés ont surperformé ceux cultivés sans lumière supplémentaire : ils ont poussé plus vigoureusement, mûri plus tôt et produit des rendements plus élevés. Mais les détails dépendaient de la couleur ajoutée. Lorsque du rouge supplémentaire était superposé à la base rouge–bleu, les plants ont produit le plus grand nombre de gros fruits et le rendement le plus élevé par plante, devançant légèrement le traitement rouge–bleu de base. L’ajout de lumière verte a donné les fruits moyens les plus lourds tout en augmentant significativement le rendement. Le bleu supplémentaire a épaissi les tiges et intensifié la verdure des feuilles, signes d’un système photosynthétique robuste. Le rouge lointain et l’ultraviolet A ont tous deux favorisé des poussées de croissance précoces ou des changements structurels, mais leurs gains de rendement étaient plus modestes que ceux observés avec du rouge ou du vert supplémentaires.

Comment les couleurs de la lumière ont influencé le goût et la valeur nutritive

Le spectre a aussi remodelé le contenu des fruits. Tous les traitements par lumière colorée ont accéléré l’accumulation de lycopène, rendant les fruits plus rouges et plus colorés que ceux exposés uniquement à la lumière naturelle. La lumière verte supplémentaire s’est distinguée en stimulant le lycopène et en augmentant les protéines, les acides aminés et les composés phénoliques pendant les derniers stades de maturation, accompagnée d’un rapport sucre/acidité élevé associé à une saveur plus riche. Le bleu supplémentaire a favorisé la vitamine C et les protéines solubles, tandis que le rouge lointain a renforcé l’équilibre sucres/acides et amélioré les ton rouge et jaune de la peau. L’ultraviolet A a temporairement accru la hauteur des plants et augmenté les protéines solubles, les sucres et les acides organiques en fin de développement. En revanche, la simple combinaison rouge–bleu sans couleurs ajoutées a parfois supprimé certains nutriments en fin de maturation, soulignant la sensibilité des tomates aux différences fines de qualité lumineuse.

Ce que cela signifie pour les producteurs

Pour le non-spécialiste, la conclusion est simple : lorsque le soleil se fait rare, le bon mélange de couleurs LED peut faire plus que maintenir les tomates en vie — il peut déterminer combien de fruits vous obtenez, leur taille, la rapidité de leur coloration et leur niveau de douceur, d’acidité et de valeur nutritive. Le rouge supplémentaire est préférable si l’objectif est un rendement maximal et davantage de gros fruits. Le vert supplémentaire est idéal pour des fruits plus lourds, une couleur intense et un équilibre sucré et savoureux. Le bleu, le rouge lointain et l’ultraviolet A offrent chacun des ajustements qualitatifs spécifiques. Les auteurs suggèrent que les producteurs en serre peuvent traiter la lumière comme un ingrédient modulable, en choisissant des mélanges de couleurs adaptés au climat local et à la demande du marché, et appellent à des travaux futurs pour dissocier les rôles de la couleur et de l’intensité lumineuse et pour adapter ces recettes à davantage de variétés de tomate.

Citation: Sun, D., Ma, C., Liu, X. et al. Effects of supplementary lighting with different spectral compositions on plant growth, fruit development, and quality formation of facility-grown tomatoes. Sci Rep 16, 10737 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44021-6

Mots-clés: tomates sous serre, éclairage LED, spectrum lumineux, qualité des fruits, agriculture en environnement contrôlé