VPD : qu’est-ce que le déficit de pression de vapeur et comment le régler dans une box de culture ?

Le VPD (déficit de pression de vapeur) indique avec quelle force l’air « aspire » l’eau des feuilles. Il associe la température et l’humidité en une seule valeur, ce qui permet de régler le climat dans une tente de culture plus précisément qu’avec un simple hygromètre. Dans cet article, vous trouverez la formule de calcul, un tableau du VPD en fonction de la température et de l’humidité, des valeurs cibles indicatives pour les jeunes plants et les plantes fructifères, ainsi que des conseils pratiques pour augmenter ou diminuer le VPD.

Qu’est-ce que le VPD ?

Le VPD (de l’anglais vapor pressure deficit) est la différence entre la pression de vapeur d’eau que l’air aurait s’il était saturé et la pression de vapeur effectivement présente dans l’air. Il s’exprime en kilopascals (kPa).

• VPD faible : l’air est proche de la saturation. La transpiration est généralement plus lente et, lorsque le VPD est très faible, l’apport en eau et en certains nutriments peut diminuer. Les feuilles mouillées et le substrat sèchent alors généralement plus lentement.
• VPD élevé : l’air est sec. Les plantes perdent rapidement de l’eau. Si les racines ne parviennent pas à compenser ces pertes, la plante referme ses stomates, absorbe moins de CO₂ et ralentit sa photosynthèse.
• VPD = 0 : l’air est saturé à 100 %. Si la feuille est à la même température que l’air, la différence de pression qui entraîne la transpiration disparaît. Une feuille plus chaude peut toutefois perdre de l’eau même dans un air saturé.

Pourquoi l’humidité relative ne suffit-elle pas ? L’air chaud peut contenir plus d’eau que l’air froid. Ainsi, une même humidité de 75 % correspond à un VPD d’environ 0,43 kPa à 15 °C, mais d’environ 1,41 kPa à 35 °C. Le fabricant de systèmes de climatisation Argus Controls attire également l’attention sur cet exemple.

Comment calculer le VPD : formule

La pression de vapeur saturante à une température donnée se calcule à l’aide de l’équation de Tetens. Cette forme est également utilisée dans la méthodologie de la FAO pour calculer l’évapotranspiration (FAO Irrigation and Drainage Paper 56, équation 11) :

• Pression de vapeur saturante : e_s(T) = 0,6108 × exp(17,27 × T / (T + 237,3)) [kPa], où T correspond à la température en °C.
• Pression de vapeur réelle : e_a = e_s(T_air) × RH / 100, où RH correspond à l’humidité relative en %.
• VPD de l’air : VPD = e_s(T_air) - e_a = e_s(T_air) × (1 - RH / 100).
• VPD de la feuille : VPD_feuille = e_s(T_feuille) - e_a. Ce calcul considère que l’air à l’intérieur de la feuille est saturé et utilise la température de la feuille plutôt que celle de l’air.

Exemple : à 25 °C et avec une humidité de 60 %, e_s = 3,17 kPa et e_a = 1,90 kPa. Le VPD de l’air est donc de 1,27 kPa. Si les feuilles sont à 23 °C, e_s de la feuille est de 2,81 kPa et son VPD n’est que de 0,91 kPa.

Tableau du VPD selon la température et l’humidité

Les valeurs ont été calculées à partir de la formule ci-dessus pour le VPD de l’air. Elles correspondent au VPD de la feuille uniquement si celle-ci est à la même température que l’air. Les couleurs suivent la classification de la Michigan State University (MSU) : 0,3–0,7 kPa : faible, 0,7–1,5 kPa : moyen, cible pour la plupart des cultures, au-dessus de 1,5 kPa : élevé. Les valeurs sont en kPa.

Le tableau défile horizontalement. Les colonnes indiquent l’humidité relative de l’air et les lignes, la température de l’air.

VPD cible selon la phase (à titre indicatif)

Il n’existe pas de VPD « idéal » unique. Celui-ci dépend de l’espèce végétale, de la phase de croissance et de la densité du feuillage. Voici des valeurs indicatives selon la MSU (Michigan State University) :

• Boutures : environ 0,3 kPa
• Jeunes plants : 0,3–0,7 kPa
• Croissance et fructification : 0,7–1,5 kPa
• Air sec : au-dessus de 1,5 kPa

Pour l’enracinement des boutures, la MSU recommande un VPD faible, autour de 0,3 kPa, afin d’éviter le dessèchement des jeunes plants. La plage de 0,3–0,7 kPa convient aux jeunes plants qui ont déjà leurs premières racines. La MSU considère la plage de 0,7–1,5 kPa comme cible pour la plupart des cultures. Au-dessus de 1,5 kPa, l’air est sec et la photosynthèse peut diminuer pour certaines cultures.

Pour les tomates en particulier, la MSU cite une étude dans laquelle un VPD de 0,8 kPa, de jour comme de nuit, a augmenté la photosynthèse et le rendement en fruits par rapport à 0,5 kPa. Dans l’étude de Leonardi et ses coauteurs (2000), l’augmentation du VPD moyen pendant les six heures les plus sèches de la journée, de 1,6 à 2,2 kPa, a diminué la masse fraîche et la teneur en eau des fruits. Ces résultats s’appliquent aux conditions des essais concernés et ne constituent ni un optimum universel ni un seuil de dommage pour les tomates. À titre d’exemple de plage « idéale » pour une culture modèle, le fabricant Argus Controls indique environ 0,5–1,2 kPa et souligne que chaque culture doit être évaluée séparément.

Température des feuilles : pourquoi est-elle importante ?

La formule du VPD de la feuille tient compte de la température de la feuille, et non de celle de l’air. Les feuilles se refroidissent en évaporant de l’eau et peuvent donc être plus froides que l’air ambiant. Une feuille plus froide signifie un VPD foliaire plus faible, comme le montre l’exemple ci-dessus : à 25 °C et 60 %, le VPD de l’air est de 1,27 kPa, mais celui d’une feuille à 23 °C n’est que de 0,91 kPa.

• Mesurez la température des feuilles : le plus simple est d’utiliser un thermomètre infrarouge sans contact, dirigé vers la face supérieure des feuilles éclairées.
• Sous LED, les feuilles sont souvent plus froides : le modèle de Nelson et Bugbee (2015) a estimé que, pour un même flux de photons photosynthétiques et dans des conditions comparables de culture en intérieur, les feuilles sous LED étaient environ 1,3 °C plus froides que sous HPS. Cette différence n’est pas fixe pour toutes les installations : selon l’étude, l’approvisionnement en eau et le refroidissement par transpiration ont une influence plus importante que le type d’éclairage lui-même. Lors du passage du HPS aux LED, le VPD foliaire peut donc diminuer même si le thermomètre mural indique la même température de l’air.
• Les appareils qui mesurent uniquement la température et l’humidité de l’air calculent le VPD de l’air sans correction de la température des feuilles. Certains contrôleurs permettent de saisir manuellement l’écart de température des feuilles ; la précision dépend alors de cette correction. Si vous connaissez la température des feuilles, vous pouvez calculer le VPD foliaire à l’aide de la formule ci-dessus.

Comment augmenter ou diminuer le VPD

Le VPD dépend de deux paramètres : l’humidité et la température. Avant toute modification, mesurez la température et l’humidité au niveau des plantes, et non près du plafond de la tente.

Le VPD est trop faible (l’air est trop humide)

• Un déshumidificateur retire l’eau de l’air. Choisissez-le en fonction de la taille de l’espace ; consultez la catégorie déshumidificateurs. Gardez à l’esprit qu’un déshumidificateur produit de la chaleur résiduelle.
• Une extraction plus puissante : augmentez la puissance du ventilateur de gaine. Argus Controls précise toutefois que la ventilation seule ne permet pas forcément de réduire l’humidité si l’air entrant contient une quantité de vapeur d’eau similaire ou supérieure. Le pourcentage d’humidité relative ne suffit pas à lui seul : sa température compte également.
• Une température légèrement plus élevée : la même quantité de vapeur correspond à un VPD plus élevé lorsque la température augmente. En hiver, le chauffage peut aider.
• La circulation de l’air à l’aide de ventilateurs de circulation contribue à limiter les poches d’humidité entre les feuilles ; le ventilateur seul n’élimine toutefois pas l’eau de l’espace.

Le VPD est trop élevé (l’air est trop sec)

• Un humidificateur ajoute de l’eau à l’air ; consultez la catégorie humidificateurs. Il est particulièrement utile pour les jeunes plants et en été.
• Une température plus basse : si la chaleur est à l’origine du VPD élevé, une diminution de l’intensité lumineuse ou la climatisation peut aider. Retrouvez des conseils dans l’article Températures élevées en culture en intérieur.
• Une extraction moins puissante : si la température est correcte, réduisez la vitesse à l’aide d’un régulateur. L’humidité évaporée par les plantes restera ainsi plus longtemps dans la tente.

Attention la nuit

Après l’extinction des lumières, la température baisse généralement et l’humidité relative augmente. Exemple avec une pression réelle de vapeur d’eau approximativement constante, sans ajout ni retrait d’eau : un air à 25 °C et 60 %, refroidi à 20 °C, atteint une humidité d’environ 81 % et un VPD de seulement 0,44 kPa. Il est donc utile de surveiller l’humidité la nuit, d’allumer le déshumidificateur ou d’éviter une baisse trop importante de la température.

Mesure et automatisation du VPD

La base est un thermo-hygromètre fiable, muni d’une sonde placée au niveau des plantes. Retrouvez les appareils proposés dans la catégorie mesure de la température et de l’humidité. Certains appareils et contrôleurs calculent directement le VPD :

• VIVOSUN AeroLab THB1S mesure la température et l’humidité, calcule le VPD à partir de ces données et permet de consulter l’historique dans une application.
• AC Infinity Controller AI+, associé à la sonde AC Infinity Climate Sensor, surveille la température, l’humidité et le VPD, puis pilote les appareils connectés en fonction de ces données.
• VIVOSUN GrowHub Controller E42A+ affiche le VPD et régule l’extraction en fonction de la température et de l’humidité.
• L’humidificateur AC Infinity CLOUDFORGE T5 et le déshumidificateur AC Infinity HYDRONE 7 disposent de leur propre régulation basée sur le VPD.
• Une solution plus simple consiste à utiliser un hygrostat, qui active l’humidificateur ou le déshumidificateur en fonction de l’humidité réglée. Le tableau ci-dessus vous permettra de trouver l’humidité cible correspondant au VPD souhaité.

Retrouvez d’autres solutions d’automatisation dans la catégorie contrôleurs. L’article Ne négligez pas le renouvellement et la circulation de l’air explique en détail le renouvellement et la circulation d’air.

Questions fréquentes

Quel est le VPD idéal ?

Pour la plupart des cultures, la Michigan State University indique une plage cible de 0,7–1,5 kPa, de 0,3–0,7 kPa pour les jeunes plants et d’environ 0,3 kPa pour l’enracinement des boutures. Il s’agit de valeurs indicatives : observez également la réaction des plantes.

Quelle humidité régler à 24 °C ?

D’après le tableau, à 24 °C, la plage de 0,7–1,5 kPa correspond à une humidité d’environ 50–75 % (1,49 à 0,75 kPa). Pour de jeunes plants déjà enracinés, un VPD plus faible, de 0,3–0,7 kPa, peut convenir ; à 24 °C, cela correspond à environ 77–90 % RH, soit davantage que les 50–75 % indiqués précédemment. Choisissez la valeur cible en fonction de la culture et de sa phase, et pas uniquement à partir de ce tableau général.

Dois-je mesurer la température des feuilles ?

Ce n’est pas obligatoire : le VPD de l’air est un bon indicateur pour les cultures courantes. La température des feuilles modifie toutefois le VPD ; si les plantes réagissent différemment de ce que le tableau laisserait prévoir, mesurez-la avec un thermomètre infrarouge.

Pourquoi le VPD change-t-il la nuit ?

Après l’extinction des lumières, la température baisse et l’humidité relative augmente, ce qui fait diminuer le VPD. Argus Controls indique qu’un VPD faible de courte durée, par exemple tôt le matin, peut être acceptable en l’absence de problèmes de condensation ou d’exsudation de gouttes d’eau par les feuilles (guttation). Des nuits durablement humides augmentent toutefois le risque de moisissures.

Le VPD s’applique-t-il aussi aux tomates, aux piments et aux herbes aromatiques ?

Oui, le VPD décrit le pouvoir asséchant de l’air pour toutes les plantes. Les valeurs cibles varient toutefois selon l’espèce. Les essais sur les tomates mentionnés ci-dessus comparaient 0,5 à 0,8 kPa ou 1,6 à 2,2 kPa dans des conditions précises ; ils ne définissent ni un optimum unique ni un seuil universel de dommage.

Gardez le VPD sous contrôle

Commencez par un thermo-hygromètre fiable, déterminez l’humidité cible à l’aide du tableau et, si nécessaire, ajoutez un humidificateur, un déshumidificateur ou un ventilateur de circulation. Pour une gestion simplifiée, vous pouvez confier le contrôle du climat à un contrôleur équipé d’une mesure du VPD. La chaleur produite par l’éclairage influence également le VPD ; consultez donc aussi notre guide sur le choix de l’éclairage LED.