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Volume 13, Article 3

[Volume 13, Article 3]

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F. Mani  *

C. Hannachi 

High Institute of Agronomy, Chott Mariem Sousse, 4042, Soussa Tunisia.

Abstract - To avoid irrégular fructification of musk melon cantaloup cultivated unde plastic house, light effects were studied on five varieties (Ariana 72, F₁. 6802, Gallicum, Pancha and Sugdor). Three type of light (incandescence, clear red and dark red) were applied during one hour at night beginning from two cotyledon stage and for 38 days

Different light treatments increase fruit number (F₁.6802 and Gallicum), mean fruit weight (Sugdor, pancha and Gallicum), diameter, height (Sugdor) and plant yield (+40% according to the control for Gallicum and F₁. 6802). The F₁. 6802 varietu responded better to these treatments.Fruits of lighted plants are rich in potassium and vitamin C (Ariana 72), but show a decrease in total sugar rate and in saccharose without influencing gustative quality (refraction index remain more than 10).

These results demonstrate that lighting may be used to improve early musk melon yield.

Keywords: melon / improvement / lighting / productivity / illumination.

Résumé - Afin de remédier à l’irrégularité de la fructification chez le melon cantaloup cultivé sous serre, les effets de la lumière d’appoint sur la production et la qualité des fruits ont été étudiés chez cinq variétés (Ariana 72, F₁. 6802, Gallicum, Pancha et Sugdor). Trois types d’éclairement (incandescence, rouge clair et rouge sombre) ont été appliqués, pendant une heure au début de la nuit, à partir du stade deux cotylédons durant 38 jours.

Les différents traitements lumineux augmentent le nombre de fruits (F₁. 6802 et Gallicum), le poids moyen du fruit (Sugdor, Pancha et Gallicum) ainsi que son diamètre et sa hauteur (Sugdor) et le rendement par plante (une augmentation de 40% par rapport au témoin chez Gallicum et F₁. 6802). La variété F₁. 6802 est celle qui répond le mieux à ces traitements. Les fruits des plantes éclairées s’enrichissent en potassium et en vitamine C (Ariana 72). Ils présentent cependant une baisse des teneurs en sucres totaux et en saccharose, sans que la qualité gustative ne soit affectée (l’indice de réfraction restant supérieur à 10). Ces résultats montrent que l’éclairement d’appoint peut être utilisé avec profit pour l’amélioration de la productivité d’une culture de primeur, comme le melon.

Mots-clés : melon / amelioration / éclairement / productivité.

1. Introduction

Le melon cantaloup, caractérisé par des fruits de taille moyenne, poids de 500 à 1500 g (, est cultivé en primeurs dans les régions côtières de Tunisie, sous serre, la période de culture s’étend de décembre à juin. (Remadi et Hannachi, 1996référence)

Cependant, les premiers fruits sont généralement assez petits (poids inférieur à 300g) et difficilement commercialisables. En outre, le phénomène d’abscission, affectant les fleurs ultérieures, fait retarder la seconde vague de fruits. Ils sont de gros calibre et murissent en juin, mais ils sont concurrencés par ceux obtenus en plein champ. Cette irrégularité de la fructification a rendu le maraîcher retissent à la culture du melon, au profit de celles de la tomate et du piment. Leurs superficies sont 9%, 26% et 55% de la superficie totale de serres, respectivement (GIL, 2014).

Les températures basses et les jours courts, favorables à la production des fleurs mais inhibiteurs de la croissance végétale, ont induit une compétition trophique entre les organes reproducteurs (fruits) et les organes végétatifs (feuilles). Ainsi, les premiers fruits formés pendant la période hivernale, sont mal alimentés en assimilats et n’atteignent souvent pas le poids commercial (Wichrowskal et al., 2007).

A la lumière de ce comportement physiologique de la plante du melon et dans le but de remédier à l’irrégularité de la fructification, nous avons réalisé une expérience d’éclairage d’appoint qui permet l’étude des effets de trois types d’éclairement (incandescence, rouge clair et rouge sombre) sur le développement de cinq variétés : F₁. 6802, Pancha, Ariana 72, Gallicum et Sugdor.

La lumière complémentaire, prolongeant les jours courts naturels, permettrait de stimuler la croissance végétative (feuille) et d’inhiber temporairement les fleurs pour que les ovaires, formés ultérieurement, soient suffisamment alimentés en assimilats par la surface foliaire de la plante. De même, le degré d’abscission des fleurs pourrait être aussi atténué.( (Fontes et Puiatti, 2005) référence)

2. Matériels et méthodes

L’expérience est faite à l’Institut Supérieur Agronomique Chott- Mariem (Sousse), dans une serre couverte en polyéthylène (épaisseur 180 µm). Le matériel végétal est composé de cinq variétés : Ariana 72, F₁. 6802, Pancha, Gallicum et Sugdor.

Les graines pré-germées à l’étuve (30°C, 48h), sont semées le 15 décembre dans des sachets plastiques en polyéthylène noir, perforés latéralement, de 8 cm de diamètre et de 20 cm de longueur. Ils sont remplis d’un substrat composé de : 1/2 de fumier ¼ de sable et ¼ de terre franche desinfectée au Furadon (10 g/m³ pour une couche de 20 cm d’epaisseur) Ils sont disposés sur une couche électrique, dans une serre qui permet d’assurer aux jeunes plantes une température nocturne de 16°C. La levée a lieu après trois jours.

Les plantes âgées de 38 jours, stade 4 feuilles, sont plantées dans une serre, non chauffée, à la densité de 2, à modifier dans le reste du texte utilisé la virgule !!!!8 plantes. m^-2 (1m x 0,35m). Ensuite, elles sont palissées verticalement avec des ficelles. En cours de culture, les rameaux secondaires sont coupés après deux feuilles.

Depuis le stade 2 cotylédons jusqu’au stade 4 feuilles, les plantes témoins sont cultivées à la lumière du jour naturel (JNC) et les plantes traitées reçoivent les éclairements suivants : incandescence (INC), rouge clair (RC), rouge sombre (RS) et rouge sombre puis rouge clair (RS/RC). Chacun des 4 traitements lumineux est donné au début de la nuit pendant une heure, durant une période de 38 jours. La lumière incandescente est fournie par des lampes à incandescence de 40 watts. Ces lampes placées derrière deux filtres, (rouge et bleu) en rhodoîde, donnent le rouge sombre (λ = 680nm). Le rouge clair est fourni par des tubes phillips ‘TL15’ de 20 watts (λ = 665 nm) (2). L’intensité de l’éclairement varie de 0,025 (RS ou RC) à 0,1 w.m^-2 (INC). Les plantes témoins sont isolées des plantes traitées par des cloisons en plastique noir opaque.

Dans la serre de culture, chaque traitement est représenté par 4 parcelles élémentaires qui sont réparties selon un dispositif en blocs complètement aléatoires. Chaque parcelle comporte 10 plantes.

Les mesures biologiques effectuées concernent le nombre et la qualité de fruits par plante ainsi que le poids moyen, la hauteur et le diamètre du fruit. Des fruits mûrs, on extrait la pulpe et on détermine l’indice de réfraction, la vitamine C, le potassium et les sucres. Les mesures sont faites sur des échantillons de 10 fruits par variété et par traitement. Cet effectif est suffisant pour le dosage de chacun de ces trois paramètres (Kraup et al., 2009).

L’indice de réfraction (IR) caractérise la quantité de la matière sèche soluble. Cette quantité est représentative de la teneur en sucres totaux (John et al., 2007). Elle est mesurée par un réfractomètre à main (type OLP/20. PELM, Model 2310) sur un extrait provenant de toute la pulpe, sans écorce ni placenta qui est broyée et homogénéisée au mixer sans dilution. Les sucres réducteurs et les sucres totaux sont évalués sur le jus, déféqué par l’acétate de zinc et le ferrocyanure de potassium par dosage colorimétrique avec le ferricyanure de potassium à l’aide d’un analyseur automatique. Le saccharose est déterminé par différence entre ces deux types de sucres, le dosage des sucres réducteurs est fait par la méthode de Boehinger (1989).

La vitamine C est dosée dans le jus sous sa forme oxydée (acide déhydroascorbique), selon la méthode de Roe et terling (1947), utilisée par Mokhtari (1988) pour doser cette vitamine dans les fruits de piment. On a utilisé un spectrophotomètre BECKMAN Du, les lectures sont faites à 580 nm.

Le dosage du potassium est fait par photomètre à flamme en émission (Photomètre Eppendorf). La pulpe de fruit est séchée (80°C, 48 h), broyée (10g) et incinérée (450°C, 10 h). Les cendres obtenues sont humectées par l’acide chlorhydrique (0,10N) additionné d’eau distillée chaude et filtrée sur papier sans cendres. Le filtrat ainsi obtenu sert au dosage.( Thurston, 1958)référence)

Les analyses statistiques des données relatives aux paramètres mesurés ont été effectuées avec le logiciel SAS moyennant la Proc GLM (Model Linéaire General) avec le test SNK de comparaison des moyennes.Les caractéristiques climatiques de la période sont présentées dans le tableau 1.

T = température (°C) ; HR = humidité relative en % ; *température minimale du substrat des conteneurs, maintenue à 16°C par couche électrique durant le mois de décembre.

3. Résultats

3.1. Précocité de maturation du fruit

La fleur, donnant le premier fruit, est apparue à la fin de la première quinzaine d’avril aussi bien chez les plantes éclairées que chez les plantes témoins pour les cinq variétés.

La date de maturation du premier fruit est situé entre le 17 mai (Ariana 72, Gallicum) et le 25 mai (F₁. 6802, Pancha et Sugdor). L’éclairement retarde la maturité des fruits (tableau 2).

3.2. Nombre de fruits par plante et poids moyen du premier fruit

Selon la variété, la plante témoin produit 4 à 6 fruits. La variété Pancha est plus productive, 6 fruits par plante (Tableau 3). Le traitement lumineux (RS/RC) augmente ce paramètre chez F₁. 6802 uniquement. La plante de la variété Ariana 72, éclairée par le rouge sombre, donne de 3 à 10 fruits sans que les différences avec la plante témoin (4,6 fruits) soient significatives.

Les premiers fruits mûrs des plantes témoins et ceux des plantes éclairées pèsent plus de 300 grammes. En outre, l’augmentation de leur nombre n’affecte pas leurs poids (F₁. 6802, RS/RC). Le poids moyen du fruit est amélioré par l’éclairement complémentaire (Sugdor, RS et RS/RC ; Pancha, INc et RS/RC). Cependant, chez les autres variétés, la lumière peut exercer une action inhibitrice (Gallicum, INC, Ariana 72, INC et RS) ou rester sans effet (F₁. 6802) (Tableau 3).

3.3. Quantité de fruits par plante

La production de fruits par plante, produit de fruit par plante et du poids du fruit, est présenté dans le tableau 3. Les plantes témoins (INC) produisent 2 à 4Kg par plante selon la variété. La quantité de fruits de Pancha (4 Kg) représente environ le double de celle de F₁.6802 ou de Gallicum. La lumière d’appoint stimule la production de fruits de 40% du témoin chez deux variétés uniquement, F₁.6802 (RS, RS/RC) et Gallicum (RS/RC). Cependant, le rendement de chacune d’elle reste encore inférieur à celle de Pancha.

3.4. Caractéristiques du fruit mûr

Les caractéristiques physiques (poids, hauteur, diamètre, indice de réfraction) et chimiques (vitamine C, sucres, potassium) sont déterminées chez les fruits mûrs.

a- Caractéristiques physiques :

Le poids moyen des fruits des plantes témoins (JNC) est compris entre 530 et 650g, selon la variété. Les fruits d’Ariana 72 et F₁. 6802 pèsent moins que 600 g, ceux des autres variétés dépassent cette valeur (Tableau 4). En outre, les premiers fruits aussi bien des plantes témoins (JNC) que des plantes éclairées pèsent plus que 30 g. L’éclairement artificiel augmente significativement de 20 à 25 % du témoin, le poids du fruit chez deux variétés : Sugdor (RC), Pancha (RC, INC). Les fruits traités pèsent 750 à 800 g environ. Cependant, ce traitement lumineux peut exercer une action inhibitrice affectant Gallicum (INC) et Ariana 72 (INC, RS) ou rester sans effet sur F1.6802.

La hauteur, distance séparant l’attache pistillaire de la base du pédoncule et, le diamètre, mesuré au niveau de la zone équatoriale, déterminent la forme du fruit, sphérique ou légèrement ovoïde. Cette forme géométrique n’est pas modifiée par l’éclairement, pourtant le tableau 4 montre l’action positive de ce traitement aussi bien sur le diamètre (Gallicum, RS, RC, Sugdor, RC, Ariana 72, RC) que sur la hauteur (Sugdor et Ariana 72, RC) du fruit.

L’indice de réfraction (IR), exprimant le pourcentage de matière sèche soluble est de 10 à 14,5 (fruits témoins). La plus grande valeur (IR = 14,5) est mesurée dans le fruit de F1.6802. Les effets significatifs de la lumière artificielle sur l’IR sont négatifs pour F1.6802 (INC, RS/RC) et Ariana 72 (RS) ou nuls pour les trois autres variétés, Pancha, Sugdor et Gallicum (Tableau 5).

b- Caractéristiques chimiques

Les caractéristiques chimiques sont étudiées uniquement chez deux variétés, F₁.6802 et Ariana 72 pour lesquelles on a remarqué dans des travaux précédents (9) que la lumière complémentaire a une action significative sur l’IR. En effet, quelques soit le type d’éclairement, les fruits de F₁.6802 sont plus riches en sucres totaux que les fruits de Ariana 72. Pour 100 g de pulpe de fruits témoins, il y a 14 g contre 9.5g. La lumière diminue de 20 à 25% (F1.6802, RS, RC) ou de 30 à 40% (Ariana 72, RS, RC, RS/RC, INC). Les effets inhibiteurs de ces traitements lumineux (sauf RS/RC) s’exercent aussi sur la teneur en saccharose : -20% (F1.6802, RS, RC) à -50% (Ariana 72, INC, RS/RC) du témoin. La teneur des fruits en sucres réducteurs n’est pas modifiée (Tableau 6).

La teneur en vitamine C des fruits des plantes témoins est de 18 mg (Ariana 72) à 32 mg (F₁.6802) pour 100g de pulpes (Tableau 7). La lumière d’appoint enrichit significativement les fruits en cette vitamine de 30 % (F₁.6802, INC) à 60 – 80 % (Ariana 72, INC, RS, RC, RS/RC) du témoin.

En ce qui concerne la teneur en potassium, les fruits de la variété Ariana 72 contiennent plus de potassium que ceux de la variété F₁.6802. On trouve 196 mg contre 224 mg pour 100g de pulpe (Tableau 7). Elle est stimulée significativement par les éclairements INC, RC et RS chez la variété Ariana 72.

4. Discussion

La nature de l’action inhibitrice ou stimulatrice de l’éclairement complémentaire sur le développement de la plante du melon dépend du facteur variétal et la photopériode.

Généralement, la lumière artificielle améliore la croissance végétative et par voie de conséquence le rendement (Lamikanr et al., 2005 ; Khang et al., 2013). Nos résultats montrent une augmentation de la production des fruits par plante de +40%. Nos résultats concordent avec ceux de , Nishizawa et al. (2000) et SangGyu et al. (2003 ) qui ont constaté ont constaté que la lumière artificielle était responsable de l’augmentation de la masse du melon . En effet, Les espèces de melon exigent un rayonnement et la température élevés pour croître, l’ajout de la lumière artificielle ameliore la photosynthèse , la respiralion, la photorespiration , la transpiration et la conductance stomatique , facteurs qui sont responsables de la croissance convenable et des rendements élevés (Silva and Costa, 2003) . Néanmoins , l'excès de rayonnement peut endommager l'appareil photosynthétique , car l'efficacité de la photosynthèse peut être nettement réduite lorsque certaines plantes sont exposées à des niveaux élevés de rayonnement , affectant la croissance globale et le rendement (Fontes et Puiatti, 2005) . Ce phénomène de réduction de la photosynthèse par l'excès de rayonnement est nommé la photoinhibition ( Taiz et Zeiger , 2004). Puisque le rayonnement est fondamentale pour la croissance des cultures et le rendement , ces interactions ont été objet de nombreuses recherches , dans le but d'identifier si l'intensité et la qualité de la lumière interfèrent sur les processus morphologiques et physiologiques du melon.

Les fruits des plantes témoins ou éclairées pèsent en moyenne plus que 500g et sont ainsi dépourvus de déchets (poids inférieurs à 300g). Les températures relativement élevées (13°C, nuit et 30°C, jour) favorisent la croissance des fruits qui sont de gros calibre (Pereira et al., 2011). En effet, la culture du melon (« Doublon » et « Vedrantais »), une part importante de déchets lorsqu’elle se fait à une température minimale de 12°C qu’à 19°C (10). On note également l’action de l’éclairement sur ce paramètre (20 à 25 % du témoin) chez Sugdor (RS), Pancha (INC, RC) ce qui confirme les résultats de Peter et al. (2013). Les plantes éclairées ont produits plus de fruits que les plantes témoins sans que leur poids soit affecté, c’est le cas de la variété F₁.6802 (RS/ RC).

La forme sphérique du fruit ne varie pas lorsque la lumière stimule le diamètre ou la hauteur ou les deux à la fois. C’est plutôt un caractère génétique (Ari et al., 2010).

Chez les variétés F₁.6802 et Ariana 72, les fruits des plantes traitées sont enrichis en vitamine C et en potassium, mais leurs teneurs en sucres totaux et en saccharose sont réduites. Malgré cette chute, ils gardent une qualité gustative acceptable puisque l’indice de réfraction reste encore supérieur à 10, seuil minimal imposé par les dégustateurs (Gong et al., 2014).

Les températures élevées supérieures à 25°C réduisent la teneur des sucres dans les fruits du melon cantaloup (Ouzounidou et al., 2008). Ainsi, sa diminution dans nos expériences est dû à ce facteur climatique dont la valeur est supérieur à 30°C (durant 6 mois, Tab1) ou résulte d’une concurrence trophique entre la croissance végétative probablement stimulée par la lumière et la croissance des fruits (Bintsis et al., 2000 ; Manzocco et al., 2009). ). Ces résultas concordent avec ceux de Burns et Winn (2006 ) Kleunen et al. (2011 ) qui confirment que la de lumière est plus efficace pour le transport de photoassimilats , ce qui entraîne une accumulation importante de la masse des pousses au détriment du développement des racines. Par ailleurs, l’excès de lumière peut induire des altérations morphologiques , comme l'étiolement . Morelli et Ruberti ( 2002 ) rapportent que l’xcès de lumière conduit à une réorientation de transport de l'auxine , ce qui entraîne un transport latéral majeur de l'auxine etla réduction de cette hormone dans les racines. Cela dit,Pereira et al.(2011) rapportent que la bonne croissance et le rendement élevé du melon sous un climat semi aride, ne nécessite pas un fort éclairement, puisque la culture du melon a la vertue de s’adapter à des faibles eclairemets sous un climat semi aride.

La teneur du fruit en vitamine C, (18 à 32 mg. 100g^-1 pulpe), est voisine de celle trouvée (33 mg. 100g-1 de pulpe) chez d’autres variétés de melon (Lotfi et al., 2003; Ribeiro et al. , 2009). Les fruits s’enrichissent davantage en potassium lorsque la plante reçoit un éclairement d’appoint allongeant les jours naturels courts. En effet, la lumière est facteur limitant pour la nutrition potassique du melon pendant la période hivernale (Wang et al., 2004; Zang et al., 2013). Cela peut être du à une augmentation de synthèse des gibbérellines , ce qui améliore l'expansion et la division cellulaire . Ce type de modulation morphologique semble s'être produit dans les plantes cultivées ayant une meilleure utilisation de la lumière , ce qui entraîne une plus grande accumulation de matière sèche ( Abaurre , 2003).

5. Conclusion

La lumière d’appoint exerce des effets significatifs sur la production et la qualité des fruits de cinq variétés F₁.6802, Ariana 72, Gallicum, Sugdor et Pancha qui sont cultivées sous serre durant la période : décembre – juin. Les résultats obtenus indiquent que l’élevage en pépinière des jeunes plantes en présence d’une lumière artificielle a des répercussions agronomiques positives (poids du fruits et rendement de fruits par plante) chez les producteurs du melon de primeurs.

En effet, l’application de quatre types d’éclairement (INC, RS, RC, RS/RC) pendant une heure de la nuit, au stade deux cotylédons durant 38 jours (stade 4 feuilles) a améliorée la capacité de production de la plante (+40 % du témoin) des variétés Gallicum (RS/Rc) et F1.6802 (RS, RS/RC), le nombre de fruits de la variété F1.6802 (RS/RC), le poids moyen de fruits des variétés Sugdor, Pancha et Gallicum) et, le diamètre et la hauteur du fruit de la variété Sugdor. La variété F1.6802 est celle qui répond le mieux à ces traitements. La stimulation de ces deux derniers paramètres ne modifie pas la forme géométrique du fruit (forme sphérique

Les fruits des plantes traitées s’enrichissent en vitamine C et en potassium, mais les teneurs en sucres totaux et en saccharose sont réduites. Malgré cette chute, ils gardent encore une qualité gustative acceptable (l’indice de réfraction est supérieur à 10).

Ces résultats sont des arguments militants en faveur de l’utilisation de la lumière artificielle, surtout que les fruits maintiennent une qualité gustative minimale. Le supplément de recettes, relative à l’augmentation de la production, peut courir le coût de l’éclairage et permet au maraîcher d’améliorer son bénéfice.

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