Culture hivernale en serre
Le contenu qui suit est issu de :
Giard-Laliberté, C. et Le Mat, A. (2022). Culture de climat frais sous abris : Type d'abris, gestion climatique et aspects économiques. CETAB+. 43 pages.
Giard-Laliberté, C. (2022). Culture de climat frais sous abris : Bok choy, épinard, laitue multicoupes et roquette. CETAB+. 37 pages.
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La culture de climat frais sous abris désigne toute culture produite en serre, tunnel ou mini-tunnel, sans chauffage ou avec chauffage minimal, dont la récolte est visée à l'automne, à l'hiver ou au printemps. Ce type de production gagne en popularité chez les producteur·rices maraîcher·ères biologiques et diversifié·es. La présente page synthétise les résultats d'un projet de vitrine technologique réalisé de l'automne 2020 au printemps 2022 à l'Institut national d'agriculture biologique (INAB) et dans cinq fermes partenaires au Québec.
Types d'abris
Trois types d'abris ont été documentés dans le cadre du projet. Le tableau 1 présente leurs principales caractéristiques.
Tableau 1. Caractéristiques des principaux types d'abris pour la culture de climat frais
| Type d'abri | Ancrage | Paroi | Gestion climatique | Traduction anglaise |
|---|---|---|---|---|
| Mini-tunnel en champ | Temporaire | 1 couche de plastique | Aucune automatisation | Low tunnel |
| Serre froide (non chauffée) | Permanent | 2 couches de plastique | Minimale (couvertures flottantes) | Cold house |
| Serre minimalement chauffée (5 °C) | Permanent | 2 couches de plastique | Chauffage + ventilation programmés | Cool house |
Mini-tunnel
Le mini-tunnel est un abri temporaire peu coûteux (~ 10 $/m²). Il offre une protection contre les intempéries (vent, pluie, neige), mais ne permet pas d'améliorer de façon significative la température ou l'humidité de l'air. La fin des récoltes d'automne est donc dictée par les températures extérieures.
Parmi ses limites, on note :
- Un faible dégagement en hauteur (1,22 m / 4 pi), qui pose des enjeux ergonomiques;
- L'impossibilité d'ouvrir les bords après les premières neiges, ce qui peut entraîner une surchauffe dangereuse pour les cultures au printemps;
- Des défis de gestion de l'irrigation en période de gel et dégel.
Serre individuelle
La serre individuelle est une structure permanente à double paroi de polyéthylène, chauffée ou non. La couche d'air entre les deux plastiques offre une isolation supplémentaire et limite la perte de lumière causée par la condensation. L'investissement requis pour une serre avec équipement minimal était estimé à environ 205 $/m² en 2021.
Les paramètres contrôlés dans une serre avec instrumentation minimale sont la température et l'humidité (côtés ouvrants, ventilateurs à flux horizontal — HAF, pression positive, chauffage). Pour une production hivernale, un accès à l'eau d'irrigation protégé du gel est essentiel (valve antigel à ~ 1,5 m de profondeur).
Gestion climatique
Serre froide
En serre froide, la gestion climatique vise à protéger les cultures des gels mortels et à contrôler l'humidité de l'air. Les couvertures flottantes de type P30 constituent le principal outil de protection thermique. Le tableau 2 présente la régie adoptée à l'INAB.
Tableau 2. Nombre de couvertures flottantes installées en serre froide en fonction de la température interne de la serre (INAB, 2021-2022)
| Température intérieure de la serre | Nombre de couvertures flottantes (type P30) |
|---|---|
| 0 °C | 1 |
| −3 °C | 2 |
| −7 °C | 3 |
| −12 °C | 4 |
Cette régie requiert une manipulation quotidienne : les couvertures sont installées en fin de journée et retirées lors du retour des températures positives. Cette méthode est chronophage et peu adoptée en entreprise. Une automatisation de la gestion des couvertures flottantes pourrait grandement avantager la production en serre froide. À la suite de ce projet de recherche, l'INAB a d'ailleurs développé un système mécanisé à cet effet (vidéo 1).
Serre minimalement chauffée
Dans la serre 5 °C, un aérotherme de 175 000 BTU assurait le chauffage, programmé pour s'activer à 4 °C et s'arrêter à 6 °C. Des cycles de déshumidification automatiques (10 minutes de ventilation par pression positive + 10 minutes de chauffage, aux deux heures la nuit) étaient aussi programmés, avec un effet toutefois limité sur l'humidité ambiante.
Données climatiques observées
Température de l'air
Le chauffage dans la serre 5 °C a permis une certaine uniformisation des températures tout au long de la saison. En comparaison, malgré les couvertures flottantes, des températures jusqu'à −8 °C ont été mesurées dans la serre froide en janvier, avec 12 jours dont la moyenne sur 24 heures était sous 0 °C.
Au plus froid de la nuit (4 h), la serre à double paroi conserve en moyenne 2 à 5 °C de plus que l'extérieur sans chauffage ni couverture. L'utilisation de couvertures flottantes a permis d'atteindre un différentiel de +12 °C par rapport à l'extérieur en janvier (Tableau 3).
Tableau 3. Différentiel moyen de température avec l'extérieur (ΔT) à 4 h AM (en °C) selon le mois de l'année (INAB, 2021-2022)
| Mois | Mini-tunnel | Serre froide — intérieur | Serre froide — sous bâche | Serre 5 °C |
|---|---|---|---|---|
| Septembre | 0 | 2 | 1 | 1 |
| Octobre | 0 | 2 | 1 | 2 |
| Novembre | 2 | 2 | 3 | 5 |
| Décembre | 5 | 2 | 6 | 11 |
| Janvier | 11 | 5 | 12 | 19 |
| Février | 6 | 5 | 9 | 14 |
| Mars | — | — | 7 | 9 |
| Avril | 3 | — | 3 | 3 |
Notes
— : Données manquantes pour ce mois.
Un enjeu de surchauffe est aussi à noter en mars dans les deux types de serres : des maximums de 32 °C ont été atteints alors que les côtés ouvrants n'étaient pas encore accessibles.
Température du sol
La température du sol oscillait entre 2 et 5 °C dans la serre froide, et entre 5 et 8 °C dans la serre 5 °C, de janvier à mars. Elle n'est jamais descendue sous 0 °C dans les deux serres. Dans les mini-tunnels, la température du sol était similaire à celle du champ extérieur, avec des valeurs égales ou inférieures à 0 °C pendant 10 jours en janvier et 11 jours en février 2022.
Humidité
L'humidité est un enjeu majeur en culture sous abris en saison froide. Une humidité relative (HR) trop élevée favorise les maladies fongiques — un seuil de 80 % d'HR est généralement considéré comme le maximum à ne pas dépasser. En saison froide, toute tentative de déshumidification entraîne inévitablement une perte de chaleur.
Le tableau 4 présente le nombre moyen d'heures quotidien où l'HR dépassait 90 %.
Tableau 4. Moyenne mensuelle du nombre d'heures quotidien avec une humidité relative supérieure à 90 % (INAB, 2021-2022)
| Mois | Extérieur | Mini-tunnel | Serre froide — intérieur | Serre froide — sous bâche | Serre 5 °C |
|---|---|---|---|---|---|
| Septembre | 9 | 6 | 6 | 12 | 12 |
| Octobre | 11 | 14 | 12 | 16 | 16 |
| Novembre | 9 | 17 | 8 | 19 | 13 |
| Décembre | 8 | 22 | 4 | 22 | 10 |
| Janvier | 6 | 23 | 5 | 20 | 6 |
| Février | 11 | 19 | — | 19 | 10 |
| Mars | 9 | 1 | — | 16 | 12 |
| Avril | 8 | 6 | — | 15 | 15 |
Notes
— : Données manquantes pour ce mois.
La problématique d'humidité est particulièrement sévère dans la serre froide sous bâche de novembre à février (19 à 22 heures/jour au-dessus de 90 %). La régie de la serre 5 °C a permis environ deux fois moins d'heures à HR élevée pour ces mois. Le risque de condensation généralisée est aussi particulièrement élevé sous les couvertures flottantes en octobre, novembre et décembre.
Luminosité
La quantité de rayonnement photosynthétiquement actif (DLI) est à son creux de la mi-novembre à la mi-janvier. Le seuil de 8 mol/m²/jour est généralement considéré comme le minimum pour éviter l'étiolement des verdures. Une baisse importante du DLI est aussi observable à l'intérieur des serres par rapport à l'extérieur, malgré des toiles de polyéthylène neuves, en raison de l'ombrage créé par la structure et de la condensation sur les parois.
Aspects économiques
Coûts de la gestion climatique
Le tableau 5 présente les coûts cumulatifs associés aux deux régies climatiques documentées à l'INAB, pour la saison 2021-2022.
Tableau 5. Coûts cumulatifs de la gestion climatique en serre 5 °C et en serre froide (INAB, 2021-2022)
| Mois | Serre 5 °C — coût mensuel ($) | Serre 5 °C — coût cumulatif ($/m²) | Serre froide — coût mensuel ($)a | Serre froide — coût cumulatif ($/m²) |
|---|---|---|---|---|
| Octobre | 59 $ | 0,3 $ | 256 $ | 1,1 $ |
| Novembre | 339 $ | 1,8 $ | 346 $ | 2,7 $ |
| Décembre | 504 $ | 4,0 $ | 350 $ | 4,2 $ |
| Janvier | 805 $ | 7,6 $ | 350 $ | 5,8 $ |
| Février | 465 $ | 9,7 $ | 337 $ | 7,3 $ |
| Mars | 247 $ | 10,8 $ | 350 $ | 8,9 $ |
| Avril | 56 $ | 11,1 $ | 296 $ | 10,2 $ |
Notes
a Coût estimé pour une gestion quotidienne des couvertures flottantes (15 min/jour pour une serre de 224 m²) à 18 $/h, plus le coût d'achat des couvertures P30 (0,94 $/m², durée de vie utile de 3 ans). Cette régie intensive n'est pas pratiquée par tous les producteur·rices.
Les coûts des deux régies sont comparables sur l'ensemble de la saison. La serre froide coûte davantage à l'automne (main-d'œuvre pour les bâches), tandis que la serre 5 °C est plus coûteuse en plein hiver (propane).
Rentabilité du chauffage minimal
Pour l'épinard, la laitue et la roquette, les gains de rendement obtenus avec le chauffage minimal dépassent généralement les coûts additionnels, en raison des prix de vente élevés au détail (18 à 30 $/kg). Le tableau 6 illustre les écarts marginaux moyens observés.
Tableau 6. Écarts marginaux moyens ($/m²) entre la serre 5 °C et la serre froide, par culture (INAB, 2021-2022)
| Culture | Écart de revenu brut ($/m²)a | Écart de coût de gestion climatique ($/m²)b |
|---|---|---|
| Épinard | +9,00 $ | +6,52 $ |
| Laitue | +10,50 $ | +5,53 $ |
| Roquette | +7,00 $ | +3,57 $ |
| Bok choy | +6,80 $ | −0,31 $ |
Notes
a Une valeur positive indique un avantage pour la serre 5 °C (revenu serre 5 °C > revenu serre froide).
b Une valeur positive indique un désavantage pour la serre 5 °C (coût serre 5 °C > coût serre froide). Une valeur négative signifie que la serre 5 °C est moins coûteuse à gérer que la serre froide.
Pour le bok choy, la période de croissance étant concentrée avant Noël, le coût du chauffage est inférieur au coût de gestion des couvertures flottantes en serre froide — le chauffage minimal est donc avantageux à la fois sur le plan des rendements et des coûts.
Analyse de sensibilité
La rentabilité du chauffage minimal est influencée par le prix du combustible et le coût de la main-d'œuvre.
- Propane : Pour une serre d'épinards de 250 m² utiles avec un rendement moyen de 3,42 kg/m² à 22,5 $/kg, la marge sur coûts directs passe de 65 % à 58 % des revenus bruts lorsque le prix du propane augmente de 0,60 à 0,90 $/litre.
- Main-d'œuvre en serre froide : Pour une serre froide d'épinards de 250 m² utiles avec un rendement moyen de 3,02 kg/m², la marge sur coûts directs varie de 69 % (à 15 $/h) à 59 % (à 21 $/h) des revenus bruts selon le taux horaire.
Les deux régies atteignent des marges sur coûts directs comparables selon les conditions de l'entreprise.
Résultats des fermes partenaires
Les données recueillies dans les cinq fermes partenaires du projet permettent de dégager les ordres de grandeur suivants.
- Prix de vente au détail : 18 à 30 $/kg pour les légumes feuilles; le plus souvent entre 20 et 25 $/kg.
- Prix de vente en gros : 17 à 25 $/kg.
- Temps de travail : 0,6 à 0,8 h/m² pour la saison complète (semis à livraison), soit environ 200 heures pour une serre de 280 m².
- Coût de chauffage minimal (0 à 5 °C) : de l'ordre de 5 $/m² et plus pour l'ensemble de l'automne et de l'hiver, ce qui peut représenter plus de 10 % du revenu brut.
Perspectives
Plusieurs pistes sont identifiées pour améliorer la gestion climatique et la rentabilité des cultures de climat frais sous abris :
- L'automatisation de la gestion des couvertures flottantes, qui réduirait les coûts de main-d'œuvre en serre froide;
- L'utilisation du chauffage électrique, qui pourrait modifier favorablement le portrait économique et offrir de meilleures possibilités de déshumidification;
- La modulation de la consigne de chauffage en fonction de la luminosité disponible (ex. : consigne abaissée à 0 °C en janvier, période de faible lumière et de coûts élevés, puis relevée en février avec le retour de la lumière);
- Des études complémentaires sur la dynamique de l'humidité en contexte de climat frais et sur les seuils de condensation acceptables pour les principales cultures.
Résultats par culture
Quatre cultures ont été documentées dans le cadre du projet de vitrine : le bok choy, l'épinard, la laitue multicoupes et la roquette. Les essais ont été menés à l'INAB sur deux saisons (2020-21 et 2021-22), en serre froide, en serre 5 °C et en mini-tunnel, avec plusieurs dates d'implantation échelonnées de la mi-septembre à la fin octobre. Le tableau 7 présente les trois stratégies de production associées à la culture de climat frais.
Tableau 7. Stratégies de production en culture de climat frais sous abris
| Stratégie | Période d'implantation | Période de récolte |
|---|---|---|
| Prolongement de la saison | Fin d'été / début d'automne | Avant la fin décembre |
| Culture hivernale | Début à fin d'automne | Janvier — Mars |
| Culture hivernée | Automne | Avril — Juin |
De manière générale, la culture en mini-tunnel est d'un intérêt limité pour les implantations après la mi-septembre et pour les récoltes après décembre. Le prolongement de la saison en serre froide et en serre minimalement chauffée représente une option intéressante pour diversifier l'offre de légumes en saison froide. Les quatre cultures testées sont adaptées aux implantations hâtives de septembre; le choix de la culture et l'ajout éventuel de chauffage deviennent plus critiques pour les implantations d'octobre et les récoltes hivernales.
Bok choy
Le bok choy est bien adapté à la culture de climat frais en serre froide et minimalement chauffée. Sa croissance est moins affectée par le manque de lumière que les autres cultures documentées et il est peu sujet aux maladies en contexte hivernal. Sa tolérance au gel est toutefois moins élevée que celle de l'épinard, ce qui rend les implantations tardives en serre froide plus risquées. La qualité des feuilles extérieures tend aussi à diminuer avec une période de croissance prolongée et des expositions répétées au gel.
Les principaux ravageurs observés sont la noctuelle fiancée (Noctua pronuba) et les thrips (Thrips tabaci), ce dernier ayant pu être contrôlé rapidement par traitement phytosanitaire. Deux méthodes de récolte sont possibles : la récolte unique du plant entier en feuille ou la récolte successive des feuilles individuelles (ajoutées à un mélange mesclun).
Le tableau 8 présente une synthèse des paramètres de croissance pour le bok choy à l'INAB.
Tableau 8. Synthèse des paramètres de croissance pour le bok choy (INAB, 2020-2022)
| Type d'abri | Période d'implantation | Jours à maturité (JAM) | Rendement (kg/m²) | Niveau de risque |
|---|---|---|---|---|
| Mini-tunnel | Mi-septembre | 40 jours | 3–4 | Faible |
| Mini-tunnel | Mi-octobre | — (mortalité) | — (mortalité) | Élevé |
| Serre froide (avec couv. flottantes) | Mi-septembre | 30 jours | 3–4 | Faible |
| Serre froide (avec couv. flottantes) | Fin octobre | ~100 jours (variable) | 2–2,5 | Moyen |
| Serre 5 °C | Mi-septembre | 30 jours | 3–4 | Faible |
| Serre 5 °C | Fin octobre | 80 jours | 3–4 | Faible |
Notes
JAM : nombre de jours entre la date de transplantation et la première récolte. Le rendement est exprimé en kg commercialisable par m², allées incluses.
Épinard
L'épinard est particulièrement adapté à la culture de climat frais en raison de sa tolérance élevée au gel. C'est aussi une culture généralement peu affectée par les maladies et ravageurs une fois passé le stade de germination. La vitesse de croissance est toutefois très affectée par la luminosité disponible, ce qui rend la date d'implantation critique. Il est important d'espacer les récoltes suffisamment pour qu'un minimum de 3 à 4 feuilles par plant aient atteint le calibre visé avant de récolter.
Les principaux enjeux phytosanitaires observés sont la fonte de semis, le mildiou (Peronospora farinosa), ainsi que des ravageurs généralistes (cloportes, pucerons, rongeurs) affectant principalement les germinations. Un jaunissement de la pointe du feuillage, possiblement lié à une carence, a aussi été noté pour les implantations tardives dont la croissance s'opère en sol froid avec une minéralisation limitée.
Le tableau 9 présente une synthèse des paramètres de croissance pour l'épinard à l'INAB.
Tableau 9. Synthèse des paramètres de croissance pour l'épinard (INAB, 2020-2022)
| Type d'abri | Période d'implantation | JAM | Rendement par coupe (kg/m²) | Nombre de coupes | Niveau de risque |
|---|---|---|---|---|---|
| Mini-tunnel | Mi-septembre | 60 jours | 0,8 | 1–2 (variable) | Faible |
| Mini-tunnel | Mi-octobre | 160 jours | 0,8 | 1 | Élevé |
| Serre froide (avec couv. flottantes) | Mi-septembre | 40 jours | 0,8 | 4 | Faible |
| Serre froide (avec couv. flottantes) | Fin octobre | 150 jours | 0,8 | 3 | Faible |
| Serre 5 °C | Mi-septembre | 40 jours | 0,8 | 5 | Faible |
| Serre 5 °C | Fin octobre | 120 jours | 0,8 | 4 | Faible |
Laitue multicoupes
La laitue multicoupes est adaptée à la production en serre froide et minimalement chauffée, mais sa vitesse de croissance est très affectée par le manque de lumière. C'est la culture la plus sensible aux maladies fongiques parmi les quatre documentées, particulièrement après la première coupe, ce qui limite l'intérêt des récoltes successives. Sa résistance au gel est variable et dépend en partie de la période d'acclimatation des transplants.
Plusieurs pathogènes ont été identifiés au laboratoire, notamment le Botrytis, le Fusarium, le Pythium sylvaticum, le Rhizoctonia solani et de la pourriture molle bactérienne. De l'oïdium a aussi été observé en début de saison. Ces dommages ont nécessité la destruction complète de certaines parcelles lors des essais. Des problèmes similaires ont été observés dans les fermes partenaires. La laitue multicoupes n'est possiblement pas la culture la mieux adaptée à la culture de climat frais.
Le tableau 10 présente une synthèse des paramètres de croissance pour la laitue multicoupes à l'INAB.
Tableau 10. Synthèse des paramètres de croissance pour la laitue multicoupes (INAB, 2020-2022)
| Type d'abri | Période d'implantation | JAM | Rendement par coupe (kg/m²) | Nombre de coupes | Niveau de risque |
|---|---|---|---|---|---|
| Mini-tunnel | Mi-septembre | 70 jours | 0,5–1 | 1 | Moyen |
| Mini-tunnel | Mi-octobre | — (mortalité) | — | — | — |
| Serre froide (avec couv. flottantes) | Mi-septembre | 50–60 jours | 0,5–1 | 2–3 (variable) | Moyen |
| Serre froide (avec couv. flottantes) | Fin octobre | 130–160 jours (variable) | 0,5–1 | 1 | Élevé |
| Serre 5 °C | Mi-septembre | 50 jours | 0,5–1 | 3 | Moyen |
| Serre 5 °C | Fin octobre | 140 jours | 0,5–1 | 2 | Moyen |
Notes
— : Données non disponibles en raison de la mortalité des plants.
Roquette
La roquette est la culture la mieux adaptée à la production de climat frais parmi les quatre documentées. Sa vitesse de croissance semble moins affectée par la luminosité que les autres cultures et elle est généralement peu touchée par les maladies ou les ravageurs spécifiques. Sa résistance au gel est toutefois limitée (~ −2 °C), ce qui exige l'utilisation de couvertures flottantes pour les implantations tardives en serre froide. La première récolte est plus belle et plus fournie que les suivantes; la quatrième coupe, plus piquante et moins fournie, n'est généralement pas commercialisée.
Le tableau 11 présente une synthèse des paramètres de croissance pour la roquette à l'INAB.
Tableau 11. Synthèse des paramètres de croissance pour la roquette (INAB, 2020-2022)
| Type d'abri | Période d'implantation | JAM | Rendement par coupe (kg/m²) | Nombre de coupes | Niveau de risque |
|---|---|---|---|---|---|
| Mini-tunnel | Mi-septembre | 35–45 jours | 0,5 | 2 | Faible |
| Mini-tunnel | Mi-octobre | — (mortalité) | — | — | — |
| Serre froide (avec couv. flottantes) | Mi-septembre | 30 jours | 0,5 | 3–4 | Faible |
| Serre froide (avec couv. flottantes) | Fin octobre | 50–120 jours (très variable) | 0,5 | 3–4 | Moyen |
| Serre 5 °C | Mi-septembre | 30 jours | 0,5 | 3–4 | Faible |
| Serre 5 °C | Fin octobre | 55 jours | 0,5 | 3–4 | Faible |
Notes
— : Données non disponibles en raison de la mortalité des plants.
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