upright=2|thumb|Serre en verre aux Pays-Bas. thumb|Serre de jardinage.
Une serre est une structure close ou semi-ouverte translucide, en verre ou en plastique, soutenue par une structure métallique ou en bois, destinée en général à la production agricole. Elle vise à protéger les cultures vivrières ou de loisir des éléments climatiques, afin d'améliorer la production des plantes, d'en accélérer la croissance et de les produire indépendamment des saisons grâce à un gain de température par blocage de la convection (et non par effet de serre) sous la structure.
La culture sous serre s'appelle la serriculture.
Une serre peut également être un édifice architectural d'agrément, soit privé de petite taille à l'intérieur d'une maison, soit ouverte au public et de grande taille, qui satisfait l'esthétique par sa forme architecturale et par la richesse des collections de plantes qu'elle abrite.
En jardinage, une mini serre, un châssis de jardinage voire une cloche en verre sont fréquemment utilisés pour faciliter la production de plants à partir de semis de différentes espèces sensibles au froid.
Histoire thumb|Serres d'histoire des plantes et de Nouvelle-Calédonie du Jardin des plantes de Paris, par Charles Rohault de Fleury (1834–1836).
Une définition ancienne du mot « serre » désigne un lieu couvert où l'on met à l'abri, pendant l'hiver, les orangers, les jasmins et d'autres arbres ou plantes craignant la gelée. Le Dictionnaire de l'Académie française de 1694 mentionne également l'usage du terme pour un lieu où l'on conserve les fruits..
Des formes de culture protégée sont toutefois attestées bien avant les serres modernes. Au , Columelle et Pline l'Ancien mentionnent des dispositifs utilisés pour produire des cucumis pour l'empereur Tibère, avec des châssis recouverts de lapis specularis, une pierre translucide. Ces installations sont généralement décrites comme des proto-serres, mais ne correspondent pas aux serres modernes en verre et métal..
La première serre chaude française est construite en 1714 au jardin du Roi, futur jardin des Plantes. Il s'agit d'abriter le rarissime plant de café (Coffea arabica) que le bourgmestre d'Amsterdam vient de donner à Louis XIV en remerciement des deux traités d'Utrecht de 1713 qui mettent fin à la guerre de succession d'Espagne. Antoine de Jussieu en a la charge (du plant de café, et de la serre). Le bâtiment est fait d'une charpente en bois et d'un assemblage de châssis vitrés avec chauffage au poêle..
Les serres monumentales en verre et métal se développent surtout au , dans le contexte de la révolution industrielle. Les progrès de la métallurgie, de la production du verre et du chauffage permettent alors de construire des bâtiments plus vastes, plus lumineux et mieux adaptés aux collections botaniques..
Au Jardin des plantes de Paris, Charles Rohault de Fleury conçoit entre 1834 et 1836 des serres en fonte et en verre, qui marquent une étape importante de l'architecture métallique française. Leur structure permet d'augmenter les surfaces vitrées et de réduire les points d'appui ; un chauffage à vapeur y était installé..
Le Crystal Palace, construit à Hyde Park pour l'Exposition universelle de Londres de 1851, constitue une autre réalisation emblématique de cette architecture de verre et de fer. Conçu par Joseph Paxton, architecte et jardinier, le bâtiment est édifié pour accueillir l'exposition industrielle internationale..
La fabrication des serres reste alors le domaine de la serrurerie (terme avec lequel il partage, c'est un hasard, la racine serre, de serare, « fermer »), bien que la fabrication des profilés métalliques se soit déplacée de l'atelier et du travail du forgeron vers les ateliers et le travail à la chaîne des usines sidérurgiques.
Serre et effet de serre : un vieux malentendu
Le verre est transparent aux rayons du soleil et il est mauvais conducteur de la chaleur : il l'absorbe, s'échauffe et émet un rayonnement diffus. Le noir absorbe tout le rayonnement visible, c'est donc un capteur de l'énergie solaire qui transforme la lumière en chaleur. Cette chaleur se dissipe à son tour dans l'atmosphère. En superposant une plaque de verre et une surface noire, une partie de la chaleur se perd à l'extérieur, mais l'essentiel de la chaleur est emprisonnée. C'est l'effet de serre avec le principe d'un capteur plan. Avec plusieurs couches de verre et d'air intermédiaires, les pertes de chaleur diminuent. Les agriculteurs utilisent l'effet de serre depuis des centaines d'années en utilisant du terreau de couleur foncée qui permet de réchauffer le sol dès le printemps.
L'effet de serre est connu depuis longtemps et bien démontré par l'hélio thermomètre de Horace-Bénédict de Saussure, mais son explication ne l'était pas.
C'est Arrhenius qui en donne l'explication encore aujourd'hui la plus populaire : les rayons solaires entrent, le sol les convertit en infrarouge, le verre qui est opaque à ces rayons les bloque et ainsi la température augmente.
Pourtant Robert Williams Wood a réfuté cette théorie en 1909, simplement en remplaçant le verre par du halite transparent aux infrarouges : on observe alors que la température atteinte par la serre reste quasiment la mêmeNote sur la théorie de la serre, par R.W. Wood (1909) ; Résumé : Importance de l'absence d'advection dans l'élévation de la température dans une serre. Benoît Urgelli (ENS Lyon / DGESCO) 19/09/2003..
Ainsi, paradoxalement, une serre ne fonctionne pas selon l'effet de serre tel qu'il est entendu de nos jours, c'est-à-dire suivant la théorie d'Arrhenius. C'est le blocage de la convection qui maintient la température constante significativement supérieure à celle de l'extérieurCe qu'on appelle communément effet de serre c'est en fait un forçage radiatif qui change le bilan énergétique global. Alors que la raison principale de l'élévation de la température moyenne dans une serre est l'isolation de la convection, qui diminue en fait la capacité thermique globale sur laquelle le bilan thermique (absorption du rayonnement solaire et échappement de la chaleur produite) s'applique..
Utilisation Une serre est destinée à protéger les plantes non rustiques et à favoriser la croissance des cultures (légumes, fleurs, etc.) en créant des conditions climatiques plus favorables que le climat local ou pour permettre les cultures dites « hors saison ».
L'unité de base s'appelle une chapelle, plusieurs peuvent être construites côte à côte.
Les parois et/ou couvertures sont transparentes ou translucides, permettant de cultiver des plantes dans un environnement plus chaud ou mieux contrôlé qu'à l'extérieur. La culture peut être faite dans le sol d'origine, ou en hors sol, en hydroponique, en pots ou dans des sacs de laine de roche.
La serre peut parfois être chauffée à la demande dans le but de cultiver et d'obtenir des récoltes toute l'année, que ce soit en pays froids ou tempérés, ou pour maintenir des collections de plantes exotiques, et même des espèces arborescentes dans les palmariums. Des systèmes de régulation de la température et de l'humidité sont nécessaires, car l'atmosphère chaude, humide et confinée de la serre peut favoriser des attaques parasitaires ou de pathogènes des plantes (champignons notamment), contre lesquels les agriculteurs en mode d'agriculture conventionnelle luttent avec des pesticides de synthèse, et ceux en agriculture durable avec des pesticides naturels, des auxiliaires (insectes prédateurs des parasites) et une rotation étudiée des cultures.
Les ouvriers agricoles peuvent être plus exposés aux pesticides dans les serres qu'à l'extérieur, alors qu'en raison de la température élevée qui y règne le port des combinaisons, masques et gants de protection y est difficile à supporter.
Le tunnel, ou serre-tunnel est une autre forme de serre. Il s'agit d'une structure plus légère car recouverte de bâches plastiques résistantes aux ultraviolets et tendues sur des tubes métalliques arrondis. De dimensions variables, les tunnels sont intéressants pour leur plus faible coût de construction. Ils sont constitués également de chapelles pour couvrir de plus grandes surfaces. Ils sont construits pour protéger des cultures précoces ou tardives des conditions climatiques extérieures défavorables.
Un concept proche est celui de véranda ou de jardin d'hiver sous verrières, qui sont des éléments de construction publique ou de maisons individuelles. Des serres ont aussi été utilisées au-dessus de lagunages pour l'épuration d'eaux usées en hiver ou pour traiter par évaporation/déshydratation des lixiviats de décharges de (décharge d'Angers en France par exemple).
Charpente Le plus souvent, la charpente d'une serre est faite d'acier et d'aluminium. Elle est étudiée de manière à offrir le minimum d'ombre portée. En toiture, des ouvrants dispensent l'aération nécessaire.
Toit thumb|upright|Serre au toit en « V » renversé, Parc André-Citroën, Paris. La couverture est translucide et généralement en verre, minéral ou synthétique, mais aussi en matière plastique (par exemple : film en polyéthylène, plaques semi-rigides PVC) rigide ou souple, généralement traité pour résister aux ultraviolets. Ce film peut être armé pour augmenter sa résistance aux déchirements.
Le verre est un matériau de meilleure qualité car il laisse mieux passer la lumière tandis que les matières synthétiques deviennent de moins en moins translucides si elles ne le sont pas déjà (sauf dans le cas du polyester thermoplastique transparent (PETG) qui offre une transmission lumineuse supérieure au verre). Le poids du matériel a aussi une certaine importance : il est plus facile d'installer une matière plastique que du verre sur une toiture de serre. Il y a des toitures de toutes formes. Les toits en « V » renversés sont les plus courants ; il existe aussi des toits courbés, surtout utilisés pour les revêtements souples. Il arrive que les serres rondes soient faites en verre mais le coût de telles serres est exorbitant.
Gestion du climat La maîtrise du climat est la raison d'être des serres ; on peut créer un environnement idéal pour la croissance des plantes. Sa gestion est souvent confiée à un ordinateur surtout si les unités de production sont grandes. On peut donc, théoriquement, faire pousser des tomates en Antarctique, mais le coût de la gestion du climat (chaleur et lumière) dans les serres limite les extrêmes.
Gestion de la température thumb|Roseaux pris dans la glace à proximité d'une serre froide. La gestion de la température des serres est contrôlée par la ventilation en cas d'excès. Si les températures baissent à un niveau inférieur à celui accepté par les cultures, on utilise de puissantes chaudières au gaz naturel ou à fioul ou autre moyen de chauffage pour élever la température. La distribution des calories à l'intérieur de la serre se fait par convection grâce à des tuyaux aériens, ou des aérothermes. La chaleur peut être distribuée en basse température (branché sur le retour du chauffage) par des tapis sous les tablettes de culture pour apporter une chaleur de fond.
Il est important que les serres soient chauffées non seulement pour la température mais aussi pour que fonde la couche de neige et de glace empêchant la lumière d'entrer dans les serres.
La température peut également être gérée automatiquement par l'utilisation de toile d'ombrage. Quand les rayons du soleil sont trop ardents, ces écrans atténuent une partie du rayonnement solaire durant les périodes chaudes de la journée. À l'inverse, ils sont fermés la nuit pour piéger au niveau des cultures la chaleur venant du sol.