INFLUENCE OP DIFFERENT AERATION SYSTEMS ON THE CLIMATE AND THE FRUITSET OF A MUSKMELON UNLER PE GREENHOUSE

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1 INFLUENCE OP DIFFERENT AERATION SYSTEMS ON THE CLIMATE AND THE FRUITSET OF A MUSKMELON UNLER PE GREENHOUSE H. Verlodt J. Triki N. Ennabli Projet de Cooperation Belge Laboratoire de Génie Rural Institut National Agronomique de Tunisie 43, Avenue Charles Nicolle 1002 Tunis-Belvédère Tunisie Abstract Four different aeration systems were compared concerning their influence on the bioclimate under PE greenhouse. The lowest maximum air and soil tenperatures and relative humidity were obtained under PE greenhouse covered by alternating 6 m large PE sheets with movable 2 m large PE sheets. The highest temperatures and humidity were registrated under the control greenhouse where the aeration was realised by lateral and manual pushing aside of the PE sheets. Combination of lateral and ridge aeration in the greenhouse gives better results than the control, and the climate amelioration was even better than with use of an extractor or ventilator in each gable. Fruitset in the top of the muskmelon plants was significantly ameliorated under the greenhouse with movable PE sheets. 1. Introduction Le microclimat scus serre est la résultante d'un ensemble d'échanges énergétiques assez complexes, dans un système qui réagit continuellement aux conditions variables de l'environnement qui lui sont imposées. Si dans certaines périodes l'utilisateur cherche à maintenir de la chaleur dans la serre, il faut dans d'autres moments évacuer l'excès de calories. Le refroidissement ou l'aération des serres est ainsi apparu rapidanent comme un des problèmes les plus importants à résoudre dans les régions caractérisées par un climat chaud et sec. C'est ainsi qu'en Tunisie, s'il y a un problène de chauffage durant 2 à 3 mois par an (en hiver), l'aération correcte et le refroidissement des serres posent un réel problène durant presque 9 mois. C'est dans ce contexte que ce travail se propose d'apporter quelques éléments de réponse. En Tunisie l'utilisation de certains films plastiques, en outre l'eva, permettent de diminuer les tanpératures maximales (Driss-Bécheur, 1984, Driss-Becheur et Touayi, 1984; Knani H., 1984) tout en assurant une augmentation de la température maximale en plein hiver. Ces résultats encourageants sont loin de satisfaire complètement les producteurs tunisiens, puisqu'ils sont insuffisants. 2. Matériel et méthode Nous avons équipé 4 serres (64 m de long sur 8 m de large), exposées dans la direction NE-SO selon leur grand axe, avec 4 différents systèmes d'aération. La lière serre a été aérée de la Êçon classique par écartement latéral des laizes et ceci au moyen de planches d'une longueur de 50 cm. Acta Horticulturae 154, 1984 Plastics in Mediterranean countries 281

2 La deuxième serre a été équipée de 3 dispositifs comprenant un treuil et une poulie de rappel permettant l'écarterrent des laizes si bien des deux cstés latéraux (à 1.2 m de hauteur) que dans le faîtage. Les bouts des laizes ont été prises en sandwich entre 2 bouts de tuyaux emmanché l'un dans l'autre, et fixés ainsi sur le cable, de telle sorte que le déplacement du cable permet d'écarter rapidement les laizes chevauchantes. Ce système permet donc l'évacuation de l'air chaud dans la partie haute de la serre. La 3ième serre a été couverte en alternant des laizes en PE longue durée de 6.5 m de largeur avec des laizes en PE annuel de 2 m de largeur. Les laizes de PE longue durée étaient enterrées des 2 côtés alors que les laizes de PE annuel étaient enterrées seulement du côté SE et étaient mobiles du côté Cette mobilité était assurée par la présence d'une lisière dans laquelle un bâton a été introduit permettant de fixer le film dans des encoches fixées dans le sol par des pattes à scellement. Durant la période début mars-fin mai l'aération é- tait assurée par l'ouverture progressive de fenêtres latérales par enroulement avec une largeur de 1.5 m et une hauteur maximale de 2 m, jusqu'au niveau des entretoises. Le maintien de l'ouverture était assuré par un système de cordes liant le bâton à 1'entretoise inférieure (au niveau du sol). Quand le climat était au beau fixe nous avons retiré complètement les laizes en PE annuel, dans notre cas le 30 mai. La 4ième serre a été équipée de deux extracteurs d'air, un au-dessus de chaque porte d'entrée. Ces extracteurs avaient un diamètre de 50 cm, une puissance de 550 W et un régime de,l 420 tours/minute permettant d'atteindre un débit horaire de 2.4 m /s et assurant un taux de renouvellement de 6.5 par ventilateur. Les serres étaient plantées avec urje culture de melon cv et ceci à une densité de 2 plantes par m (1 m sur 0.50 m) conduite verticalement à 2 bras par l'utilisation de la taille 202. Lg. culture a reçu avant l'installation une fumure organique de 8 kg/m de fumier bien décomposé et une fumure minérale de 150 unités de P-,0,- et de 100 unités de K? 0. A partir de la plantation, qui a eu lieu'debut février, et jusqu'à aébut juin, chaque 15 jours un épandage de fuirure minérale a eu lieu, se composant de 30 unités d'azote et de 25 unités de potasse. Nos observations ont porté sur le climat et sur la culture. Les mesures climatiques, faites au milieu de la serre, sont les suivantes : - température maximale de l'air à 1.5 m de hauteur par lecture sur un thermomètre mini-maxi, - température moyenne diurne de l'air à + 20 cm de hauteur au moyen d'un thermographe, la température moyenne a été obtenue par planimétrie de la surface entre 8h le matin et l8h le soir, - température maximale du sol à - 10 cm par lecture sur un géothermomètre maxi, - l'humidité relative à 1.5 m de hauteur par une lecture ponctuelle à loh du matin avec un psychonètre selon Assman. Ces observations ont été faites début mars et mi-juin, sauf pour l'hygrométrie qui ont été effectuées entre la fin mai et la mi-juin. Les observations sur la culture du melon portaient sur la hauteur, l'épaisseur de la tige entre la 12e et la 13e feuille et entre la 19e et la 20e feuille, la position du 1er fruit et le nombre de fruits noués dans la partie supérieure de la plante (dernier 60 cm). Ces 282

3 observations ont été faites sur 30 plantes choisies au hasard darls une serre et en respectant la même position de ces plantes dans toutes les serres. 3. Résultats 3.1. Tenpérat^e_maximale Les résultats présentés dans le tableau 1 nous indiquent que la température maximale moyenne sur une période de 73 jours d'observations est la plus basse sous la serre avec les laizes amovibles en PE annuel. La différence moyenne avec la température extérieure est de 2.9 C. La température la plus élevée a été obtenue sous serre témoin dont la température maximale moyenne est supérieure de 6.8 C par rapport au témoin. La serre équipée avec l'écartement des laizes par treuil, en outre dans le faîtage, donne une température maximale moyenne légèrement supérieure à celle obtenue sous la serre avec les laizes amovibles en PE annuel. Nous constatons également que le coefficient de variation est le plus élevé à l'extérieur, ce qui montre l'effet tampon dans les serres. Ce coefficient est le plus faible sous les serres mal aérées comme la serre témoin. Le faible coefficient de variation sous la serre équipée d'extracteurs met en relief le trop faible taux de renouvellement. L'analyse de Friedman montre l'existence d'une différence très hautement significative avec une valeur de contre un X = Le test de Gibbons ne matre pas de différences significatives en ce qui concerne le rang moyen entre la serre couverte avec des laizes en PE annuel amovibles et celle avec l'écartement mécanique des laizes dans le faîtage. Le rang moyen de ces deux serres est significa tivement plus faible que celui de la serre avec les 2 extracteurs, ce qui démontre leur meilleure aération, alors que la serre témoin présente le rang moyen le plus élevé. La figure 1 présentant l'évolution de la température maximale de l'air à 1.5 m de hauteur montre que la serre témoin a donné toujours la température maximale la plus élevée, alors qu'en début de la période d'observation nous avons eu toujours la température maximale la plus faible sous la serre avec les laizes amovibles. Par contre avec l'approche de la saison chaude et le changement du régime des vents (vent chaud du Sud) nous constatons que les différences avec la serre à écartement mécanique des laizes dans le faîtage sont devenues minimes (pentades 9, 10, 11 et 12), alors que dès qu'on a enlevé complètement les laizes amovibles (pentade 13 et 14) nous obtenons de nouveau les températures maximales les plus basses sous cette serre. La figure 2 présentant la régression linéaire des températures maximales nous montre très bien l'influence de la végétation. Sous serre avec une culture faiblement développée, les écarts avec la température extérieure sont considérables, et les écarts entre les différents systèmes entre eux sont aussi assez importants. Avec le développement de la végétation les écarts avec l'extérieur diminuent et ceci par suite de l'effet combiné de l'augmentation de l'ombrage et de l'humidité relative Températi^e_moyenne_diurne à + 20 cm Les résultats de 60 jours d'observations montrent que les différences en température moyenne diurne à + 20 cm sont plus faible que 283

4 pour la température maximale de l'air à m (tableau 1). Le classement soit par température moyenne, soit par rang moyen, reste le même que pour la température maximale de l'air, mais les différences entre les rangs sont moins prononçées et mdns significatives. Ceci est surtout dû à l'effet de la température du sol sur la température dans les couches d'air proches du sol et à l'effet tampon du sol sur la fluctuation de la température. Notons aussi que le plus faible coefficient de variation a été obtenu sous la serre aérée par écartement des laizes, ce qui est probablement dû à un montage assez haut des treuils agissant 1'écartement latéral (1.2 m), de telle sorte que cette aération engendre peu de variation dans la zone basse de la serre. La figure 3, présentant l'évolution dans le temps de la température moyenne diurne de l'air à + 20 cm, montre que les 3 systèmes utilisées permettent une réduction importante de cette température moyenne par rapport au témoin. Notons aussi qu'en début des observations la serre avec les laizes amovibles permet d'obtenir les meilleurs résultats, mais plus tard les 3 serres donnent des résultats très rapprochés et ceci pou - les mêmes raisons que déjà citées pour la température maximale Températ^e maximale duj3ol_à_-_1 ^ Le tableau 1 nous pernet de constater que la température maximale moyenne du sol à - 10 cm la plus élevée a été obtenue sous la serre équipée avec l'écartement mécanique des laizes par treuil (25 C). Cette température est surtout liée au fait que par l'écartement des laizes un rayonnement direct permet de chauffer le sol davantage que dans le cas où un film PE de couverture laisse passer seulement 70% du rayonnement. Nous notons aussi que la température maximale moyenne du sol la plus basse a été obtenue sous la serre avec l'aération par laizes amovibles (23.3 C). Ceci s'explique par le fait d'une très bonne aération par]es grandes fenêtres latérales permettant une circulation importante de l'air à l'intérieur de la serre et résultant dans un échange important entre le sol et les couches d'air avoisinantes. Notons ici aussi que les coefficients de variatîms sont en général plus faibles que pour les températures de l'air, ce qui montre l'effet tampon du sol sur les élévations de la température. D'autre part la variation de la température est la plus élevée sous serre avec les laizes amovibles et la plus faible dans la serre témoin. L'analyse de Friedman et le test de Gibson démontrent très clairement les différences importantes en rang moyen entre les différentes serres. Notons surtout les différences importantes entre la serre à laizes amovibles et les autres serres, alors que la serre avec écartement des laizes, en outre dans le faîtage, est de loin la plus chaude à ce point. La figure 4- présentant l'évolution dans le temps de la température maximale du sol permet de constater l'importante élévation de la température obtenue par l'enlèvement des laizes amovibles durant les pentades 13 et 14, alors que dans les périodes précédentes la température y est de loin la plus faible Humidité relative de l'air La figure 5 présentant l'évolution de l'humidité relative durant 17 journées d'observations entre fin mai et mi juin permet de juger l'assèchement plus ou moins rapide de l'atmosphère en fonction des dif- 284

5 férents systèmes d'aération utilisés, permettant ainsi de mieux juguler certaines maladies comme le mildiou du melon. La diminution la plus importante a été obtenue sous la serre avec les laizes amovibles. Les différences minimales par rapport au témoin sont de l'ordre de 4-.5% mais très souvent elles atteignent des valeurs de l'ordre de 15%. La serre équipée avec l'écartement des laizes par treuil se classe en 2ième position et les différences moyennes avec le système des laizes amovibles se situent entre 2 et d'augmentation de l'humidité relative. Nous constatons que les améliorations sont d'autant plus prononcées que l'humidité relative à l'extérieur est faible et que la vitesse du vent est faible, ce qui explique en outre les écarts importants obtenus la 2e et 10e journée d'observation Résultats agronomiques Les résultats de nos observations sont présentés dans le tableau 2. Nous avons pu noter le développement le plus important sous les serres avec les laizes amovibles et les extracteurs et c'est sous ces mêmes serres que nous avons obtenu des entrenoeuds légèrement plus longs. Par contre l'épaisseur de la tige a été la plus faible sous la serre la plus chaude, ce qui provoque en effet un certain étiolement. La position la plus basse du premier fruit noué a été obtenue sous serre avec les laizes amovibles et sous la serre avec les extracteurs, alors que la nouaison en haut de la plante était de loin la plus importante sous la serre avec les laizes amovibles, permettant d'obtenir un fruit supplémentaire. 4. Conclusion Les résultats démontrent que l'utilisation de 2 extracteurs par serre de 64 m de long donne des résultats trop faibles sur la réduction de la température et même l'utilisation temporaire de 4 extracteurs se montrait insuffisant. L'utilisation de la ventilation forcée coûtera donc probablement trop cher en installation et en fonctionnement pour envisager leur emploi en Tunisie. Par contre l'utilisation de treuils pour l'écartement des laizes a permis des résultats intéressants surtout par la combinaison de l'écartement latéral avec l'écartement dans le faîtage. Les meilleurs résultats ont été obtenus par la couverture de la serre en alternant des laizes de PE longue durée de lageur normale avec des laizes amovibles de PE de 2 m large. Le système permet une ouverture progressive des fenêtres et même un enlèvement total de la laize en période chaude. Le système utilisé a néanmoins certains défauts, en outre l'ouverture unilatérale des fenêtres et serait donc susceptible d'amélioration. 5. Bibliographie Driss-Becheur, Z., Influence des matériaux de couverture sur le bioclimat sous serre. Acta Horticulturae, 154, sous presse. Driss-Becheur, Z. et Touayi, M., Influence de différents films plastiques en lière année d'utilisation sur le microclimat et sur une culture de tomate sous abri-serre. Acta Horticulturae, 154, sous presse. Knani, H., Influence de différents films de couverture sur le microclimat et le comportement d'une culture de piment sous abrisserres. Acta Horticulturae, 154, sous presse. 285

6 FIE I.. EVOLUTION DE LR TEMPERATURE MRXIMALE DE L'RIR R +I/S M TOBI* VEMTILHTEUR a» TREUIL ---» P.Ï.K.» * DTOHEUR ««PENTRDE FIGURE 2! REGRESSION LINERI RE DE5 TEMPERHTURE5 MHXIMHLE5 H + T/S M PENTADE 286

7 FIE 3 EVOLUTION DE LR TEMPERATURE MOYENNE DIURNE DE L'AIR H +2B CM PENTRDE FIS H..EVOLUTION DE LR TEMPERATURE MRXIMRLE DU 50L H -20 CM 287

8 288 FIE SiEVDLUT IDN DE L'HUMIDITE RELHT I VE A 1,5 M

9 Tableau 1 - Influence des différents systèmes d'aération sur le climat sous serre. T maximale de l'air à T moyenne diurne de l'air à T maximale du sol à + 1.5n 20 cm - 10 cm Serre T moyenne ( C) Coefficient de variation Rang moyen T moyenne ( C) Coefficient de variation Rang moyen T moyenne ( C) Coefficient de variation Rang moyen Témoin d c c Treuil b bc d Laizes amovibles b b b Extracteurs c b cd Extérieur a a a Analyse de Friedman Test de Gibbons Tableau 2 - Influence des différents systèmes d'aération sur la culture du melon. Hauteur de Nombre de Longueur Epaisseur Epaisseur Position du Nombre de la plante feuilles moyenne des de la tige de la tige 1er fruit fruits noués après entrenoeuds entre la entre la (entrenoeud) dans les 120 jours (en cm) 12e et 13e 19e et 20e derniers (en cm) feuille feuille 60 cm Témoin 243 c 29.3 b b 6.9 b 9.5 b 0.4 b Treuil 262 b 30.9 a a 8.1 a 9.2 b 0.7 b Laizes amovibles 297 a 31.1 a ab 7.9 a 6.5 a 1.5 a Extracteurs 283 a 29.3 b ab 7.8 a 6.1 a 0.6 b p.p.d.s. 5%

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