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Gli effetti dei LEDs sulle piante – Quali lunghezze d’onda?

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Uno dei maggiori vantaggi derivanti dell’utilizzo delle lampade a LED per coltivazione è che la loro intensità di spettro può essere personalizzata e adattata alle differenti fasi di crescita della pianta. Il fatto che si possano personalizzare è sicuramente un aspetto utile, ma la varietà delle possibili combinazioni potrebbe intimidire coloro che hanno da poco approcciato a questa tecnologia.

vertical led11Ci sono talmente tante e differenti intensità da scegliere che ogni grower non è mai convito al 100% della potenza e dell’efficienza della sua lampada.

Il ruolo che le lampade hanno nella coltivazione indoor è davvero importantissimo ed è da sempre l’argomento principe dei ricercatori in fatto di orticoltura. Tutto ha a che fare con il processo di fotosintesi durante il quale le piante usano l’acqua, l’anidride carbonica e la luce impiegandole come fonte di energia per la produzione di glucosio e ossigeno.

In passato i serricoltori utilizzavano per illuminare i loro raccolti sia la luce del sole, che quella delle lampade al sodio ad alta pressione (HPS) o fluorescenti, ma questo tipo di sistemi di illuminazione comportano alcune problematiche. Ad esempio, la luce naturale è disponibile solo durante una parte della giornata; le HPS consumano molta energia e lavorano ad alte temperature e questo impedisce un loro avvicinamento alla superfice fogliare. Molte delle lampade per coltivare contengono gas e materiali chimici molto difficili da smaltire ed altamente inquinanti come il mercurio.

La diffusione dei LED negli ultimi decenni ha introdotto i coltivatori ad una potente fonte di illuminazione che porta con se diversi vantaggi superiori.

Le piante necessitano dell’intervallo di luce visibile all’occhio umano, ovvero (400-700 nm) in proporzioni variabili. Il flusso fotosintetico di fotoni (PPF) indica l’intensità della radiazione spettrale del visibile, che le piante usano nel processo di fotosintesi. I vegetali utilizzano più luce rossa e blu rispetto a quanta ne utilizzino di verde, inoltre lo spettro di assorbimento può essere efficacemente riprodotto utilizzando la giusta combinazione di LED.

Si ritiene che i LED siano una fonte di illuminazione meglio adattabile rispetto alle altre tipologie di lampade con picchi di assorbimento che differiscono largamente dallo spettro di assorbimento delle piante. I LED permettono di scegliere all’interno dell’intervallo 400-700 nm la parte di lunghezza d’onda desiderata.

Le lunghezze d’onda di interesse per i coltivatori sono:

  • 439 nm è il picco di assorbimento della clorofilla A corrispondente al blu.
  • 450-460 nm è il royal blue, il picco di assorbimento del beta-carotene. Questa è una lunghezza d’onda largamente diffusa ed impiegata per sollecitare il fosforo nelle lampade con LED bianchi.
  • 469 nm è il picco di assorbimento della clorofilla B relativamente al blu.
  • 430-470 nm è un intervallo molto importante per l’assorbimento di clorofilla A e B, fattore chiave per la crescita vegetativa.
  • 480-485 nm è l’altro picco di assorbimento di beta-carotene.
  • 525 nm (luce verde) è un attivatore fototropico largamente studiato dai ricercatori. La luce verde non è importante per la fotosintesi, ma è dimostrato che le piante sono influenzate da essa a livello di orientamento e segnale, oltre ad influenzare la spaziatura degli internodi. (Questa lunghezza d’onda è comunemente utilizzata nelle apparecchiature RGB).
  • 590 nm è un fattore chiave per l’assorbimento dei carotenoidi (composti nutrizionali che servono alla conservazione dell’amido e alla struttura delle piante)
  • 590 nm è inoltre la lunghezza d’onda di assorbimento della ficoeritrina, una proteina rossa e un complesso pigmento necessario all’assorbimento della luce, presente nelle alghe rosse e criptofite. Oltre a ciò, è il pigmento accessorio principale della clorofilla e responsabile della fotosintesi.
  • 625 nm corrisponde al picco di assorbimento della ficocianina, un complesso pigmento della famiglia della fico bili proteina necessaria all’assorbimento della luce ed accessorio alla clorofilla.
  • 642-645 nm è il picco di assorbimento della clorofilla B
  • 660 nm è comunemente chiamato LED super-red ed è importantissimo per la fioritura.
  • 666-667 nm è il picco rosso di assorbimento della clorofilla A.
  • 700 nm è una lunghezza d’onda che si deve evitare, stando a quanto è emerso dalle ricerche questa confonde i sistemi di riciclaggio del fitocromo nelle piante verdi. I fitocromi sono dei fotorecettori sensibili alla luce nella regione del red/far-red dello spettro visibile.
  • 730 nm è indicato come far-red ed è importante per il riciclaggio del fitocromo: è necessario per tutti i tipi di processi di formazione morfo genica (sviluppo delle forme). Pochi minuti di trattamento con questa lunghezza d’onda, dopo che il ciclo completo di irradiamento è concluso, ripristina il cromoforo da attivato ad inattivato: questo processo reimposta la chimica per un altro ciclo di irradiamento e può essere utile per abbreviare il classico lato oscuro del fotoperiodo. Questo colore è importante per le piante, nonostante sia fuori dal PPF dell’intervallo 400-700nm.

effetti dei leds sulle pianted111I LED forniscono ai coltivatori l’opportunità unica di utilizzare uno spettro di luce che può essere adattato e personalizzato per fornire il massimo beneficio alle piante e ridurre al minimo lo spreco di energia.

Diversi LED a diverse lunghezze d’onda possono essere combinati per fornire una fonte di illuminazione ideale che segue la curva di sensibilità della pianta. Oltre a questa caratteristica, ci sono molte altre motivazioni per le quali conviene utilizzare i LED in orticoltura:

GEOMETRIA: visto che l’intensità della radiazione che cade su una pianta è inversamente proporzionale al quadrato tra la distanza sorgente e la superfice, è vantaggioso portare la pianta il più vicino possibile alla sorgente di luce. A questo proposito il LED ha il vantaggio di poter essere posto più vicino alla pianta di quanto sia possibile con le altre luci, questo perché funzionano ad una temperatura fortemente inferiore rispetto agli altri sistemi di illuminazione.

EFFICIENZA: l’efficienza delle lampade a LED è più elevata rispetto a quella delle altre lampade da coltivazione e questo aiuta i coltivatori a risparmiare sulle bollette elettriche.

DURABILITÁ: la vita di un LED è definita come l’intervallo di tempo che impiega per ridurre la sua emissione luminosa del 70% rispetto a quella iniziale. Questa è in genere 50.000 ore più lunga rispetto alle lampade a fluorescenza o HPS.

QUALITÁ DELLO SPETTRO: se la qualità dello spettro non viene scelta con cura, può avere drammatiche ripercussioni sulla salute, sulla morfogenesi e sulle patologie delle piante coltivate con esso.

DIMENSIONI RIDOTTE: il piccolo formato compatto degli apparecchi a LED di oggi, consente una vasta gamma di opzioni per l’installazione dell’impianto di illuminazione di quante non ne consentissero le altre tipologie, permettendo di avere a disposizione più spazio per la crescita delle piante.

phytolite botanicaurbana11Sono molti ad oggi i ricercatori che hanno sperimentato differenti intensità e lunghezze d’onda per la crescita delle diverse tipologie di colture. È importante comprendere che diverse varietà di colture possono comportarsi in maniera differente sotto livelli di illuminazione variabili e che ciascuna coltura può richiedere uno specifico programma di coltivazione.

Anche se la luce rossa è da sé molto importante per la crescita delle piante, quella blu è fondamentale per un maggiore spessore delle foglie e per un aumento dei cloroplasti. Ad esempio, le piante di riso coltivate sotto una combinazioni di LED blu e rossi, mostrano tassi fotosintetici superiori rispetto a quelle coltivate sotto sola radiazione rossa. È interessante notare che anche se una combinazione di LED rossi e blu è utile per una migliore crescita delle colture, la presenza di entrambe le colorazioni in una growroom rende difficile verificare la presenza di malattie e sintomi che affliggono le piante; con l’aggiunta di alcuni LED verdi, anche se non sono essenziali per la crescita e lo sviluppo delle piante, renderà più facile controllare visivamente le proprie colture, rendendo lo spettro più simile a quello della luce diurna.

Ci sono spettrometri assai convenienti sul mercato e misuratori della PAR che possono essere utilizzati per misurare l’emissione luminosa e la radiazione fotosintetica attiva. La ricerca è orientata alla produzione di programmi per smartphone appositamente realizzati per permettere ai grower, attraverso la fotocamera puntata sulla fonte di luce, di avere una vaga idea dell’intensità delle proprie lampade. Oltre a questi sopra elencati, ci sono software in grado di lavorare mettendo in collegamento spettrometri e tablet così di registrare automaticamente i dati relativi alla propria coltivazione e creare un quadro completo dell’andamento delle lampade utilizzate.

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Davide Maas – GiardinaggioIndoor.it

 

 

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