La luz es esencial para la vida de una planta. Las plantas convierten la luz en los azúcares que necesitan para crecer y florecer. Los cultivos de interior tienen que lidiar con luz artificial, que no siempre es suficiente. Pero puede que todo esto cambie muy pronto..
Nos encontramos al borde de una revolución tecnológica en cuanto al modo en que iluminamos nuestros cultivos de interior. Las compañías comienzan a ofertar formas más rentables de utilizar la electricidad, de modo que nuevas bombillas coloreadas y luces LED están arrasando en el mercado. La pregunta es si estas nuevas herramientas resultan realmente rentables y si los cultivadores están capacitados para beneficiarse de ellas.
Las plantas y la luz. Cómo funciona.
La luz es una forma de radiación y, como tal, puede ser dividida en diferentes categorías de longitudes de onda: luz visible, radiación invisible, infrarrojo cercano e infrarrojo.
Para las plantas, la luz es algo esencial en el más amplio sentido de la palabra. Sin ella, ninguno de sus procesos vitales sería posible:
- La planta utiliza luz, agua y CO2 para fabricar carbohidratos y oxígeno (fotosíntesis).
- El color (longitud de onda) y la cantidad de luz determinan la forma de una planta (fototropismo).
- Una planta “sabe”, basándose en la longitud del día, cuándo debe producir hormonas de floración y flores (fotoperiodicidad).
¿Qué es la fotosíntesis?
Cuando la luz alcanza las hojas de una planta, esta es absorbida por células con clorofila. Las dos formas de clorofila más importantes, clorofila a y b, se muestran más sensibles a las luces azul y roja que a cualquier otra (ver figura 1).
Teóricamente, solo con estos dos colores de luz la planta podría realizar la fotosíntesis, pero, en realidad, cada longitud de onda del espectro tiene una función determinada en la planta. Por norma general, la luz verde y, en ocasiones, la amarilla son reflejadas, y es por esto que la mayoría de las plantas son verdes para el ojo humano.
Fototropismo
El modo en que la planta crece solo no está determinado por sus genes, sino que también depende de las longitudes de onda de la luz a la que sea expuesta, incluyendo tanto la luz visible como la invisible.
Los rayos UV-a (315-380 nm) y UV-b (280-315 nm) tienen un efecto positivo en el crecimiento de nuevas ramas así como un efecto similar al de la luz azul en las plantas, aunque con algunas diferencias. Sin embargo, demasiada luz UV-c (< 280 nm) puede dañar la planta.
La luz roja lejana (700-800 nm) penetra en la cosecha más profundamente que otras longitudes de onda, dando como resultado que una planta, o alguna de sus partes, crezcan y se estiren en busca de la fuente de luz.
Fotoperiodicidad
Muchas plantas en fase de floración utilizan una proteína fotoreceptora para detectar los cambios estacionales en la duración de la noche, o fotoperiodo, información que les sirve de señal para comenzar la floración. Estas plantas se clasifican en plantas de día largo y plantas de día corto, aunque el mecanismo regulador, en realidad, sea la cantidad de horas de oscuridad y no la duración del día.
Una planta de día largo necesita poco más que unas cuantas horas de oscuridad en cada periodo de 24 horas para que sea inducida la floración. Estas plantas florecen normalmente al final de la primavera o a principios de verano. Las plantas de día corto florecen cuando la duración de la noche es mayor. Necesitan un cierto periodo de oscuridad para que comience el desarrollo floral, pero la duración de ese periodo de oscuridad variará dependiendo de la especie, e incluso de las variedades dentro de una misma especie. Las plantas de día neutro florecerán independientemente de la cantidad de horas de oscuridad.
Nuevos descubrimientos con la luz
Ahora que entendemos mejor lo que es la luz y cómo afecta al crecimiento y florecimiento de plantas, podemos comenzar a considerar algunas de las nuevas tecnologías lumínicas que han emergido en los últimos años.
El modelo más común de iluminación fotosintética en horticultura hoy en día es la lámpara de descarga de alta intensidad (HID). Estas lámparas están formadas por una mezcla de gases y metales contenidos en un tubo de cristal. Cuando la electricidad pasa entre los electrodos en los extremos del tubo, la mezcla gas-metal se calienta y emite luz. Las lámparas HID pueden ser de alta presión de sodio (luz amarilla) o de alogenuros metálicos (luz blanca). En algunas ocasiones se instala una combinación de ambos tipos de bombillas para dar un espectro más uniforme, con reflectores redirigiendo la luz hacia las plantas (ver figura 2).
Mejores bombillas
Hasta hace poco, las luces fluorescentes de cultivo (figura 3) habían tenido un bajo rendimiento y habían resultado demasiado grandes y voluminosas para servir como luz de cualquier cultivo que no fuese de semilleros. Pero esto ya ha dejado de ser así gracias a la aparición de nuevos fluorescentes compactos, o CFL, y fluorescentes de espectro completo T5. Estas bombillas mejoradas están ganando popularidad tanto para propagación como para el cultivo de plantas, ya que tienen un alto rendimiento energético y son extremadamente eficaces, especialmente cuando se utilizan varias a la vez.
Aunque no tan eficaces como las HID, las luces fluorescentes parecen ser mejores en la reproducción de los colores y producen mucho menos calor que las HID, lo cual permite que puedan ser colocadas más cerca de las plantas aumentando así enormemente su eficacia.
Los LED y su efecto en el cultivo
El uso de diodos emisores de luz (LEDs, ver figura 4) como fuente de iluminación de asimilación en sistemas de producción vegetal abre un nuevo rango posibilidades. Los LEDs producen luz en un estrecho rango de longitudes de onda y no irradian calor directamente.
El calor producido por los LEDs debido a su limitada eficacia en la transformación de energía puede ser evitado mediante un enfriamiento convectivo. Como resultado, los LEDs pueden utilizarse en lugares relativamente oscuros y cerca de la cosecha para aumentar la fotosíntesis de la hoja en lugares donde la iluminación de asimilación normalmente no llega. In teoría, este tipo de iluminación intercalada en el cultivo podría significar un aumento en la fotosíntesis de la cosecha.
Por el momento, la mayoría de las luces LED disponibles en el mercado sólo emiten luz roja y azul. Aunque estas son las longitudes de onda que las plantas utilizan para su fotosíntesis, sólo sirven en conjunción con otros tipos de iluminación, como son la complementaria o la dirigida. Aunque los nuevos sistemas de LED cubren un espectro mucho más amplio, aun se encuentran en un estado experimental.
Iluminación con plasma
Las lámparas de plasma producen un espectro luminoso similar al del sol, por lo que son conocidas como luz solar artificial. Las lámparas de plasma utilizan una pequeña cantidad de sulfuro que es excitado por un magnetrón, lo cual da lugar a la aparición del plasma del emisor de luz.
Resultados de estudios realizadas en laboratorio muestran que las plantas que crecen con luz solar artificial, en comparativa con las que creen con tubos fluorescentes y lámparas de sodio de alta presión, se caracterizan por desarrollar peciolos más alargados, un mayor índice de despliegue de las hojas y una menor inversión en la relación de masa de hojas por superficie foliar. Esto significa que las plantas crecen más grandes y acumulan más materia seca, aunque la fotosíntesis por área foliar no sea mayor.
Las grandes diferencias en la respuesta de las plantas al espectro de la luz solar artificial comparado con el extendido uso de fuentes de luz para cultivos protegidos, remarca la importancia de la necesidad de un espectro más natural si el objetivo es producir plantas con unas condiciones similares a las de exterior.
Conclusión
Una planta necesitará unas longitudes de onda de la luz específicas dependiendo del estadio de crecimiento en que se encuentre. Los LEDs, la luz de plasma y especialmente las bombillas coloreadas necesitan más desarrollo antes de que puedan ser de buen uso para los cultivadores. Los LEDs ya están disponibles para ser utilizados como iluminación complementaria o como dirigida, pero queda en manos del cultivador el decidir lo que será mejor para sus plantas en cada momento.
Bibliografía
- Assimilation Lighting for Greenhouses, John W. Bartok, Jr., National Nursery Proceedings - 2002, Western Forest and Conservation Nursery Association and the Forest Nursery Association of British Columbia Meeting, 2002 - Olympia, WA.
- The Application of LEDs as Assimilation Light Source in Greenhouse Horticulture: a Simulation Study.
- W. van Ieperen & G. Trouwborst, International Symposium on High Technology for Greenhouse System Management: Greensys2007.
- An artificial solar spectrum substantially alters plant development compared with usual climate room irradiance spectra, Sander W. Hogewoning, Peter Douwstra, Govert Trouwborst, Wim van Ieperen and Jeremy Harbinson, Journal of Experimental Botany, Oxford University Press, March 4, 2010
