Jardiner avec le CO₂

Quand les plantes sont apparues sur la Terre et ont évolué pour devenir les espèces que nous connaissons aujourd'hui, il est connu que la concentration moyenne en CO₂ de l'air était beaucoup plus élevée qu'au 21e siècle. Cette concentration en CO₂ était certainement supérieure à 1 000 parties par million (ppm) alors que nous observons actuellement en moyenne 400 ppm sur la planète. Ainsi, la plupart des plantes réagissent et se développent plus rapidement avec un air à plus forte concentration de CO₂. Voilà pourquoi des jardiniers utilisent l'enrichissement en CO₂ pour fournir plus de matière première à la plante à transformer en feuillage et en tiges et pour obtenir plus rapidement une plus grosse récolte.

Les effets bénéfiques de l'enrichissement en CO₂ sont de réduire la durée de la culture, (du semis à la récolte), d'atteindre la floraison plus tôt (moins de jours depuis le semis), d'accélérer la croissance et le rendement à la récolte. Les plantes sont également protégées contre certaines maladies (moisissures) par une concentration plus élevée en CO₂ dans l'air du jardin. L'université Rutgers a mené une comparaison scientifique entre des laitues romaines cultivées en serre et cultivées en plein champ. La comparaison a clairement démontré l'intérêt d'une culture contrôlée à l'intérieur avec enrichissement en CO₂. Les laitues romaines cultivées en plein champ ont atteint la maturité idéale pour l'expédition au marché en 62 jours. Des laitues semblables cultivées en serre, avec un climat bien contrôlé et l'enrichissement en CO₂, ont atteint la même maturité en 48 jours : une réduction de 14 jours pour arriver à la récolte! En plus et en mieux, le rendement (masse de feuilles récoltées par mètre carré) a été amélioré d'environ un tiers (+33 %). La qualité de la récolte était plus uniforme et donc vendue plus cher.

Absorption du CO₂ par les plantes

Obtenant le carbone seulement en respirant du bioxyde de carbone (CO₂) de l'air, aussitôt que les stomates (Figure 1) se ferment, la plante est privée de ce matériau essentiel à la construction des cellules. Chaque cellule d'une plante est constituée d'un grand nombre de « chaînes organiques » composées, entre autres, d'azote, de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Si n'importe lequel de ces atomes n'est pas présent dans la bonne proportion par rapport aux autres dans « l'usine d'assemblage des cellules », le développement des tissus et la croissance sont ralentis pour utiliser seulement ce qui est disponible. Comme l'oxygène et l'hydrogène peuvent venir par l'eau absorbée par les racines et que l'azote et les autres éléments nutritifs sont en solution dans cette eau, le CO₂ disponible à respirer devient le facteur limitant à la croissance. De bonnes conditions de température et d'humidité relative en présence de lumière maintiendront les stomates ouverts pour favoriser l'absorption du CO₂. Il apparaît évident qu'en l'absence d'une forme d'enrichissement de l'atmosphère en CO₂, il est clairement nécessaire d'assurer un minimum d'apport d'air frais pour fournir aux plantes du CO₂ au fur et à mesure qu'elles le respirent et l'utilisent. Le contrôle des variables du climat apparaît donc important pour maintenir les stomates des plantes ouverts et favoriser leur croissance soutenue dans un local fermé.

Figure 1 : Les feuilles des plantes comportes de plusieurs centaines à plusieurs milliers de stomates par centimètre carré : les stomates comme celui montré ici ouvert et agrandi 2 900 fois laissent entrer le CO₂ et sortir l'oxygène, l'humidité et les surplus gazeux.

Il est connu qu'une concentration en CO₂ dans le jardin entre 700 et 900 ppm permet d'obtenir de très bons résultats. La majorité des plantes cultivées pour la beauté de leurs fleurs ou de leur feuillage croissent de façon optimale à environ 800 ppm, sauf les rosiers qui exigent 1200 ppm. Pour les fruits et les légumes, la concentration en CO₂ idéale dans l'air du jardin intérieur devrait se situer au moins entre 1000 et 1200 ppm.

Il faut éviter une concentration trop élevée en CO₂. Trop de CO₂ diminue la transpiration des plantes pendant la photosynthèse : sans transpiration pour « tirer l'eau » à travers la plante, moins d'eau et de nutriments sont consommés par les racines et la croissance ralentit. À concentration de CO₂ trop élevée, des nécroses (zone de tissu végétal mort, Figure 2) se forment sur les feuilles qui peuvent aussi s'enrouler sur elles-mêmes. Les zones de tissus morts des plantes sont une nourriture idéale pour des bactéries et des moisissures. Trop de CO₂ peut donc apporter une mauvaise récolte et supporter des infestations de moisissures et de bactéries qui réduisent la quantité à récolter et sa qualité.

 
Figure 2 : Les nécroses sont des zones ou points des feuilles, parfois aussi les bords des feuilles, qui deviennent jaune, vert pâle ou brun ou parfois noir.

Quand et combien de CO₂ pour vos plantes?

En général, on recommande pour un grand nombre de plante d'apporter du CO₂ pour assurer une concentration entre 1 000 et 1 500 ppm. Il n'y aurait pas d'avantage réel à enrichir le climat du jardin au delà de 1 500 ppm. Au contraire, les concentrations en CO₂ plus élevées que 1 500 ppm causent un risque pour la santé et constituent un coût d'exploitation inutile. Aussi, il faut rappeler que les plantes, sauf quelques exceptions, absorbent le CO₂ seulement pendant la photosynthèse donc lorsqu'éclairées.

Enrichir le jardin en CO₂ à la noirceur est inutile et même nuisible aux plantes. À la noirceur, les plantes font le ménage en rejetant tout ce qui n'a pas été utilisé dans la photosynthèse. Il y a donc rejet du CO₂ inutilisé. En enrichissant à la noirceur, on risque de causer un « embouteillage » empêchant les plantes de compléter leur ménage.

Consignes de sécurité avec le CO₂

Le dioxyde de carbone n'est pas toxique directement. Toutefois, plus la concentration augmente, plus il affecte la respiration et les fonctions du cerveau humain. Les personnes souffrant d'affections pulmonaires telles que l'asthme peuvent être rapidement affectées et même entrer en crise avec une concentration sans effet pour d'autres personnes. Heureusement, les malaises et effets subis par une personne ou un animal de compagnie sont entièrement réversibles. On a qu'à amener la personne incommodée à l'extérieur et la laisser respirer le temps qu'il faut pour que le malaise disparaisse pendant que la concentration du CO₂ dans le sang diminue.

À titre d'exemple, le tableau suivant donne des indications sur des concentrations de CO₂ communes et leurs effets.

* Le décès survient lorsque le CO₂ plus lourd que l'oxygène déplace ce dernier trop haut pour être respiré par la personne évanouie. Le décès survient donc par suffocation.

Rumeur et légende urbaine

Une rumeur à l'effet d'enrichir le jardin intérieur de 6 000 à 10 000 ppm pendant une heure pour tuer les insectes ravageurs a circulé quelque temps sur l'Internet. La situation a été vérifiée et le mythe a été défait. Les insectes comme les humains s'évanouissent et s'endorment sous de fortes concentrations en CO₂. Comme les humains aussi, lorsque la concentration en CO₂ est ramenée à un niveau plus normal, les insectes se réveillent et reprennent leur activité.

Le CO₂ et les moustiques

Agaçant les moustiques! Les maringouins, mouches noires, brûlots et autres insectes qui piquent repèrent les animaux à sang chaud et les humains par le CO₂ rejeté dans la respiration. Les humains expirent l'air à une concentration de 35 000 à 60 000 ppm. Pas étonnant, que les moustiques nous trouvent facilement! C'est d'ailleurs la raison pourquoi des machines à tuer les moustiques par décharges électriques récemment apparues sur le marché utilisent du CO₂ liquide en bouteille pour attirer les moustiques.