Nuevos sistemas de luz

Estamos al borde de una revolución tecnológica en la forma en que brindamos a nuestros cultivos de interior la luz que necesitan. Los proveedores están prometiendo formas más eficientes de usar electricidad, y las nuevas bombillas de colores y las luces LED están tomando el mercado por sorpresa. La pregunta es si estas promesas son realistas y si los productores tienen las habilidades para beneficiarse de ellas.

Plantas y luz, ¿cómo funciona?

La luz es una forma de radiación y, como tal, se puede dividir en diferentes categorías de longitud de onda: luz visible, radiación invisible, infrarrojo cercano e infrarrojo.

Para las plantas, la luz es esencial en el sentido más amplio de la palabra. Sin él, ninguno de sus procesos vitales sería posible:

• La planta usa luz, agua y CO2 para hacer carbohidratos y oxígeno (fotosíntesis)
• El color (longitud de onda) y la cantidad de luz determinan la forma de una planta (fototrofismo)
• Una planta `sabe`, en función de la duración del día, cuándo producir las flores y las hormonas de floración (fotoperiodismo)

¿Qué es la fotosíntesis?

Cuando la luz alcanza las hojas de una planta, es absorbida por las células que contienen clorofila. Las dos formas más importantes de clorofila, clorofila ayb son más sensibles a la luz azul y roja (ver figura 1).

Figura 1: Las dos formas más importantes de clorofila son más sensibles a la luz azul y roja. La clorofila es crítica en la fotosíntesis, que permite a las plantas obtener energía de la luz.

Teóricamente, estos dos colores de luz por sí solos serían suficientes para permitir a la planta la fotosíntesis, pero en realidad cada longitud de onda en el espectro tiene su propia función en la planta. Por lo general, la luz verde y, en ocasiones, amarilla se reflejan en parte hacia atrás, por lo que la mayoría de las plantas se muestran verdes para el ojo humano.

Fototropismo

La forma en que crece la planta no solo está determinada por sus genes, sino que también depende de las longitudes de onda de la luz a la que está expuesta, incluidas la luz visible y la invisible.

La luz UV-a (315-380 nanómetros) y luz UV-b (280-315 nm) tienen un efecto positivo en el crecimiento de nuevas ramas y además tienen un efecto similar en las plantas como la luz azul, aunque existen algunas diferencias. Demasiado UV-c (<280>

La luz roja lejana (700-800 nm) penetra más profundamente en el cultivo que otras longitudes de onda, lo que hace que una planta, o partes de una planta, crezca y se estire hacia la fuente de luz.

Fotoperiodicidad

Muchas plantas con flores usan una proteína fotorreceptora para detectar cambios estacionales en la duración de la noche, o fotoperíodo, que toman como señales para florecer. Estas plantas se clasifican como plantas de días largos o plantas de días cortos, aunque el mecanismo regulador real se rige por horas de oscuridad, no por la duración del día.

Una planta de día largo requiere menos de un cierto número de horas de oscuridad en cada período de 24 horas para inducir la floración, estas plantas suelen florecer durante el final de la primavera o al comienzo del verano. Las plantas de día corto florecen cuando el período nocturno es más largo que una longitud crítica. Requieren un período de oscuridad consolidado para que comience el desarrollo floral, pero la duración específica del período oscuro requerido difiere entre especies e incluso variedades de una especie. Las plantas de día neutral florecen independientemente de la duración de la noche.

Nuevos desarrollos de luz

Ahora que tenemos una mejor comprensión de qué es la luz y cómo afecta el crecimiento y la floración de las plantas, podemos ver algunas de las nuevas tecnologías de iluminación que han surgido en los últimos años.

Figura 2: Lámparas de sodio de alta presión en un invernadero

El tipo más común de iluminación fotosintética en la horticultura en la actualidad es la descarga de alta intensidad (HID). Estos contienen una mezcla de gases y metales encerrados dentro de un tubo de vidrio. A medida que la electricidad pasa entre los electrodos en los extremos del tubo, la mezcla de gas y metal se calienta y emite luz. Las lámparas HID pueden ser de alta presión de sodio (luz amarilla) o de haluro de metal (luz blanca). A veces se instala una combinación de ambos tipos de bombillas para dar un espectro más uniforme, mientras que los reflectores se usan para dirigir la luz hacia las plantas (Ver figura 2).

Mejores bulbos

figura 3: Fluorescente crece la luz

Hasta hace poco, las luces de crecimiento fluorescentes (figura 3) tenían un bajo rendimiento y eran demasiado grandes y voluminosas para ser de gran utilidad como luz de crecimiento para algo más que comenzar las plántulas.

Esto ha cambiado con la aparición de las nuevas luces fluorescentes compactas fluorescentes o CFL y T5 de espectro completo. Estas bombillas mejoradas son cada vez más populares tanto para la propagación como para el crecimiento de las plantas, ya que son energéticamente eficientes y extremadamente eficaces, especialmente cuando se usan en cantidades.

Si bien no son tan eficientes como las luces HID, las fluorescentes tienen mejores propiedades de reproducción cromática y producen mucho menos calor en comparación con las luces HID. Esto les permite ubicarse más cerca de las plantas, aumentando enormemente su efectividad.

LED y el efecto en el crecimiento

La aplicación de diodos emisores de luz (LED, ver figura 4) como fuente potencial de iluminación de asimilación en los sistemas de producción de la planta abre potencialmente una gama de nuevas posibilidades. Los LED producen luz en un rango de longitud de onda muy estrecho y no emiten radiación de calor directamente.

El calor producido por los LED debido a su limitada eficiencia de conversión de energía puede eliminarse mediante refrigeración por convección. Como resultado, los LED se pueden aplicar en lugares relativamente oscuros cerca del cultivo, con el fin de aumentar la fotosíntesis de la hoja en lugares donde normalmente no penetra la luz de asimilación. En teoría, este tipo de iluminación entre cultivos podría aumentar significativamente la fotosíntesis de los cultivos.

Figura 4: Una luz LED

En la actualidad, la mayoría de los LED disponibles comercialmente solo emiten luz roja y azul. Aunque estas son las longitudes de onda que usan las plantas para su fotosíntesis, solo deben usarse junto con otras formas de iluminación, como iluminación suplementaria o iluminación dirigible. Aunque los nuevos sistemas LED cubren un espectro mucho más amplio, en su mayoría todavía se encuentran en la etapa experimental.

Iluminación de plasma

Las lámparas de plasma producen un espectro de luz similar al del sol y, por lo tanto, a veces se las denomina luz solar artificial. Las lámparas de plasma usan una pequeña cantidad de azufre que es excitado por un magnetrón, lo que hace que emerja plasma emisor de luz.

En circunstancias de laboratorio, cuando se comparan con plantas cultivadas bajo tubos fluorescentes y lámparas de sodio de alta presión, las plantas cultivadas bajo luz solar artificial se caracterizan por pecíolos más largos, una mayor tasa de despliegue de la hoja y una menor inversión en la masa foliar. Esto significa que las plantas crecen y acumulan más materia seca, a pesar de que la fotosíntesis por área foliar no es mayor.

Las grandes diferencias en la respuesta de la planta al espectro de la luz solar artificial en comparación con las fuentes de luz de cultivo protegido ampliamente utilizadas resaltan la importancia de un espectro más natural, si el objetivo es producir plantas representativas de las condiciones del campo.

Conclusión

Una planta necesita longitudes de onda de luz específicas según la etapa de crecimiento en la que se encuentre la planta. Los LED, la luz de plasma y las bombillas especialmente coloreadas requieren un mayor desarrollo antes de que puedan convertirse en productos para los productores. Los LED ya están disponibles para su uso como iluminación suplementaria o iluminación direccionable, pero aún le corresponde al productor juzgar qué necesitan sus plantas en ese momento en particular.