Per le piante è meglio la luce del sole o quella a LED?

Un argomento che continua a emergere con lo sviluppo dell’agricoltura indoor è se per le piante sia migliore la luce LED o quella solare. Le luci progressive sono un'importante fonte di luce affidabile per l'agricoltura indoor, la coltura idroponica e l'agricoltura ad ambiente controllato (CEA). Questo articolo esamina le differenze tra le luci di coltivazione e la luce solare naturale, il modo in cui influenzano la crescita delle piante e quanto siano importanti le luci di coltivazione per l'agricoltura contemporanea.

Lo spettro completo della luce richiesto per la fotosintesi-il processo mediante il quale le piante producono energia-è fornito dalla luce solare.

Lo spettro visibile (400–700 nm) e oltre è coperto dalla luce solare naturale, che ha lunghezze d'onda che vanno dall'ultravioletto (UV) all'infrarosso (IR).

Poiché offre energia equilibrata per le diverse attività delle piante, il suo ampio spettro è perfetto per la crescita delle piante in ambienti naturali. Mentre la luce rossa favorisce la fioritura e la produzione di frutti, la luce blu sostiene le piante in ogni fase dello sviluppo favorendo un fogliame e un apparato radicale compatti e robusti.

La salute delle piante è influenzata anche dalla quantità di sole e dalle sue variazioni naturali. Le piante diventano più resistenti a causa dei lenti cambiamenti nell’intensità e nello spettro della luce che si verificano durante il giorno e l’anno.

Sebbene un’eccessiva esposizione alla luce solare possa essere dannosa, i raggi UV rafforzano le difese delle piante contro le malattie, determinando raccolti più resistenti.

Inoltre, la luce infrarossa favorisce il riscaldamento dei tessuti, favorendo la crescita in inverno. Secondo la ricerca, la luce solare naturale favorisce la migliore produzione possibile di pigmenti, che conferiscono ai prodotti colori vivaci, sapori migliori e un maggiore valore nutrizionale.

Sapere "in che modo la luce di una lampadina è diversa dalla luce solare" rende più facile capire perché l'illuminazione artificiale, in particolare i LED, di solito produce particolari lunghezze d'onda piuttosto che l'intero spettro.

Concentrandosi sulle lunghezze d'onda rossa e blu, particolarmente utili per promuovere la fotosintesi, questa selettività consente risposte mirate alle piante.

Con combinazioni di rosso-blu o rosso-blu-lontano-rosso che incoraggiano caratteristiche particolari come fogliame spesso, ampia area fogliare e cicli di crescita rapidi, la scienza alla base di queste "ricette" leggere si è evoluta.

L'efficacia di questi spettri focalizzati è stata dimostrata in numerose ricerche. Ad esempio, è stato dimostrato che i LED rossi e blu accelerano il tasso di crescita e la concentrazione di clorofilla in colture come cetrioli e lattuga.

La luce blu favorisce l’apertura stomatica, che migliora l’assorbimento di CO2, mentre la luce rossa attiva le proteine dei fotorecettori che supportano la fioritura.

I coltivatori possono regolare i parametri di crescita per produrre caratteristiche desiderate come foglie più grandi, internodi più corti e accumulo di biomassa più rapido variando le lunghezze d'onda della luce.

Tuttavia, molte luci di coltivazione a LED non hanno le stesse lunghezze d'onda UV e IR della luce solare. Alcune funzioni delle piante, come la resistenza alle malattie e l’intera gamma dell’attività fotosintetica, possono essere limitate da questi componenti mancanti.

Per questo motivo, le luci di coltivazione a LED non possono imitare completamente lo spettro naturale e gli impatti sottili che la luce solare ha sulla forma e sul metabolismo delle piante, anche se possono migliorare la crescita in determinate circostanze.

Il tema "le luci possono sostituire la luce solare" attira l'attenzione sulle difficoltà nell'uso dell'illuminazione artificiale per imitare l'intensità e la diversità spettrale della luce solare.

Sebbene le luci di coltivazione funzionino bene in ambienti regolamentati, potrebbero non essere in grado di soddisfare pienamente tutte le esigenze delle piante, in particolare quelle abituate a livelli di luce elevati. Al contrario, la luce solare offre una fonte di energia senza eguali. Le piante di cetriolo, ad esempio, possono crescere in modo robusto sotto l'illuminazione LED ad alta-intensità, ma possono comunque espandersi più ampiamente e avere tassi di fotosintesi maggiori se esposte alla luce solare naturale.

Inoltre, se la luce non contiene determinate variazioni o segnali termici, le piante sottoposte a un'illuminazione artificiale costante possono mostrare indicatori di stress come clorosi o ingiallimento delle foglie.

Il ritmo circadiano della pianta, che controlla la crescita, l'assunzione di nutrienti e le reazioni allo stress, è influenzato dal ciclo naturale giorno-notte. A meno che non vengano utilizzati determinati cicli di accensione/spegnimento o fonti di luce spettralmente diverse, le luci di coltivazione possono sconvolgere questo ritmo, con conseguente riduzione della qualità e della salute.

Secondo uno studio recente, la luce solare è indispensabile per alcune specie e fasi di crescita, anche se le luci di coltivazione sono efficaci per l’agricoltura controllata. Le piante ottimizzate per le circostanze esterne possono comunque raggiungere una maggiore vitalità sotto la luce solare naturale.

Quali tipi di luce artificiale sono migliori per le piante?

Le luci di coltivazione a LED sono uniche tra le luci artificiali per la loro durata prolungata, il risparmio energetico e la capacità di produrre uno spettro specifico per le diverse fasi della pianta. I coltivatori possono regolare le ricette di luce in base alla fase di crescita di ciascuna pianta, dalla fase vegetativa alla fioritura, grazie alla tecnologia LED.

I LED blu migliorano lo sviluppo vegetativo e strutturale, mentre i LED rossi favoriscono la crescita e la fioritura delle foglie. La luce rossa extra lontana- è particolarmente utile per le specie con strutture fogliari spesse perché può aumentare la produzione di biomassa e le dimensioni della chioma.

Qual è il colore ideale per la luce di coltivazione? È stato dimostrato che alcune combinazioni di luce, come rosso-blu-bianco, forniscono i migliori tassi di crescita e produzione di pigmenti in colture come lattuga e patate. Integrando la luce rossa, verde e blu, i LED bianchi forniscono uno spettro più ampio, più simile a quello della luce solare naturale. Poiché consente alle piante di affrontare processi normalmente attivati dalla luce solare naturale, questa tecnica a spettro completo-sta diventando sempre più comune in agricoltura.

Le luci di coltivazione a LED sono perfette per gli impianti agricoli ad alta-densità poiché producono poco calore e possono essere posizionate più vicine alle piante senza bruciarle.

È fondamentale controllare attentamente l'intensità della luce, la durata e la distanza dalle piante quando si utilizzano le luci di coltivazione al posto della luce solare.

Secondo la ricerca, le piante in genere richiedono 12-16 ore di luce artificiale ogni giorno per eguagliare l’energia fornita dal sole. Le luci a LED posizionate e regolate correttamente possono favorire la crescita indoor e ridurre lo stress delle piante.

Per migliorare la crescita, la qualità e la produzione di colture come le patate, una combinazione di LED rossi, blu e rosso lontano regolati su una densità di flusso fotonico fotosintetico (PPFD) di 100 μmol m²/s può simulare efficacemente condizioni di luce solare moderata.

Le esigenze di ciascuna pianta determinano la scelta dello spettro e dell'intensità della luce. Mentre le piante da frutto possono aver bisogno di intensità maggiori per sostenere i periodi di fioritura e fruttificazione, le verdure a foglia crescono meglio con una luce moderata.

Inoltre, i cambiamenti lenti nell’intensità della luce che simulano l’alba e il tramonto sono vantaggiosi per alcune colture. Queste modifiche, rese possibili dalla-tecnologia LED all'avanguardia, riducono i possibili fattori di stress e incoraggiano cicli di crescita più organici indoor.

In conclusione, la luce del sole continua a essere la migliore fonte di luce a-spettro completo che promuove la crescita naturale delle piante, anche se le luci di coltivazione hanno rivoluzionato l'agricoltura indoor e urbana offrendo fonti di luce affidabili e personalizzabili. Le luci progressive, in particolare i LED, sono essenziali in ambienti controllati, ma non hanno ancora l'intera gamma e intensità della luce solare. Le luci progressive diventeranno sempre più utili con lo sviluppo della tecnologia, rendendole essenziali per l'agricoltura contemporanea, soprattutto negli ambienti urbani e ad alta-densità.

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