Iluminación de crecimiento vegetal

Control del crecimiento de las plantas y máximo ahorro

TECNOLOGÍA > ILUMINACIÓN RUV-C

La iluminación

Sistemas de iluminación para el cultivo

La energía luminosa es un factor importante para el crecimiento de las plantas. En las regiones donde la fuente de luz natural, es decir, la radiación solar, no es suficiente para la optimización del crecimiento, se utilizan fuentes de luz adicionales.

Las fuentes de luz tradicionales, tales como lámparas de sodio de alta presión y otras lámparas de halogenuros metálicos no son muy eficientes y generan un intenso calor radiante. Los acontecimientos recientes en el campo de las tecnologías de fuente de luz han abierto nuevas perspectivas para fuentes de luz sostenibles y altamente eficientes en la forma de diodos emisores de luz, es decir, los LEDs para la iluminación en invernaderos. Esta revisión se centra en el potencial de los LEDs para reemplazar las fuentes tradicionales de luz en el invernadero.

Menor uso de energía > 75% de ahorro en energía eléctrica en comparación a otros sistemas de iluminación.

Hasta un 90% de ahorro de agua. Menos conductores de calor implica menos evaporación del agua.

Aumenta la tasa de crecimiento. Los niveles más altos de luz roja aumenta el rendimiento notablemente de todo tipo de hortalizas y frutas.

Aumenta la producción con menos tiempo de cultivo, ya que se tiene el control de las longitudes de onda.

La importancia de la luz en el cultivo vegetal

Como impulsora de la fotosíntesis, la luz es fundamental para la producción de los cultivos. El desarrollo y crecimiento de la planta son influenciados significativamente tanto por la cantidad como por la calidad de la luz. En este ámbito se debe hablar de la luz como cantidad de partículas o fotones y en ningún caso como lúmenes o watts. El objetivo de nuestras luminarias de crecimiento es generar exactamente el tipo de luz o longitudes de onda que absorben las plantas en el proceso de fotosíntesis. A este tipo de luz se le conoce como PAR. Se denomina así al rango de longitudes de onda del espectro que es capaz de producir actividad fotosintética. Dicho de otra manera, es el tipo de luz que utilizan las plantas y algunos microorganismos para realizar la fotosíntesis.

¿Qué es la luz?

Ondas: La luz consiste en ondas electromagnéticas. La longitud de onda se mide en nanómetros (nm). Partículas: La luz son fotones, que son unidades cuánticas o individuales. Los fotones tienen pequeñas cantidades de energía, por eso se miden en unidades de moles (mol), que son 6.02 x 1023 fotones cada uno. Los micromoles son una millonésima de mol (μmol).

¿Qué es el mol?

Los moles permiten pasar de un nivel de moléculas a unidades mas manejables a través del peso, o lo que es lo mismo, cualquier químico puede saber cuantos átomos y moléculas contiene una muestra simplemente pesándola ¿Cómo? Básicamente un mol de cualquier sustancia es un peso igual al peso molecular expresado en unidades de masa atómica. Esto implica que un mol de cualquier sustancia contiene exactamente el mismo número de moléculas.

La calidad de la luz

Para que una molecula de pigmento sea excitada por un fotón, este debe tener la canitdad exacta de energía. Dependiendo de la longitud de onda del fotón, éste llevará más o menos energía. Los fotones tienen diferentes cantidades de energía, determinadas por sus longitudes de onda. La calidad de la luz es el número relativo de las partículas de luz en cada longitud de onda. La calidad de la luz hace referencia a la distribución espectral de la luz o el número relativo de fotones de cada porción del espectro de luz (visible e invisible) emitido desde una fuente de luz.

Los espectros

Espectro de colores utilizados por las plantas

Como impulsora de la fotosíntesis, la luz es fundamental para la producción de los cultivos. El desarrollo y crecimiento de la planta son influenciados significativamente tanto por la cantidad como por la calidad de la luz. En este ámbito se debe hablar de la luz como cantidad de partículas o fotones y en ningún caso como lúmenes o watts. El objetivo de nuestras luminarias de crecimiento es generar exactamente el tipo de luz o longitudes de onda que absorben las plantas en el proceso de fotosíntesis. A este tipo de luz se le conoce como PAR.

Percepción del ojo humano

El ojo humano percibe el brillo: más fuerte en el rango de 500-600 nm. Las plantas reaccionan a la luz de manera diferente.

Par/Luz cuántica (400-700 nm)

La luz que impulsa la fotosíntesis en las plantas es Radiación Fotosintética Activa, o luz PAR. También recibe el nombre de Luz Cuántica, ya que se mide en unidades de moles que impactan en un área determinada en un tiempo dado. Aunque la luz PAR tiene un rango de 400-700 nm, la región más brillante para el ojo humano es la de menor efecto en las plantas. Al medir la Luz Cuántica podemos saber si nuestras plantas están recibiendo suficiente cantidad de luz útil.

Radiación Solar

El sol irradia una amplia gama de luz de 300-1100 nm. En agricultura, esta radiación total es necesaria para calcular la Evapotranspiración (ET). ET es la cantidad de humedad que sale del suelo a través de la evaporación (del suelo) y la transpiración (de las hojas), y depende de la luz, velocidad del viento, temperatura y humedad relativa.

Luz UV (200-400 nm)

Las plantas pueden sufrir quemaduras por el Sol; la exposición a la radiación en la parte media ultravioleta del espectro electromagnético (UV-B) provoca respuestas de estrés, inhibición de la fotosíntesis y daños en el ADN. Como defensa inicial, las plantas producen y acumulan pantallas solares que absorben UV-B, como flavonoides y ésteres sinapatos. Para bloquear UV-B de dosis baja. Un medidor de UV puede ayudar a detectar si sus plantas están expuestas a niveles altos de radiación UV perjudiciales, y a comprobar la efectividad de los materiales que filtran UV. En general un medidor UV medirá la cantidad de luz en el rango 250-400 nm. También se disponen de medidores específicos para rangos UV individuales. La luz UV-C (200-280 nm) puede matar a sus plantas. Afortunadamente, el ozono lo absorbe en la estratosfera. La luz UV-B (280-315 nm) es perjudicial y puede hacer que la planta pierda color. La luz UV-A puede subdividirse en dos bandas. La banda 315-380 nm no tiene efecto en el crecimiento de la planta, mientras que la banda 380-400 nm empieza el rango para la fotosíntesis.

Rojo / Rojo lejano (660-720 nm)

Las plantas absorben luz roja (660-680 nm) y reflejan luz roja lejana (720-740 nm). Las plantas contienen fitocromos, fotorreceptores que controlan reacciones fisiológicas y el desarrollo ante las fluctuaciones de rojo y rojo lejano. Algunas de las respuestas reguladas por los fitocromos incluyen la germinación, el alargamiento de tallo, la floración, la expresión genética y el desarrollo de hojas y cloroplastos. Las hojas de las plantas filtran la luz permitiendo que pase más rojo lejano que rojo. Esto cambia la proporción de rojo a rojo lejano debajo de la cubierta. Similarmente, una proporción baja de rojo a rojo lejano se crea cuando las plantas están juntas. Al conocer la proporción entre rojo a rojo lejano puede ayudarle a determinar la distancia entre las plantas y decidir cuándo aplicar reguladores de crecimiento vegetal. Los invernaderos muy cerrados o de gran densidad pueden necesitar más aplicaciones de reguladores de crecimiento de plantas para obtener plantas de medidas comercializables.

NANÓMETROS TÉRMINO EFECTOS
280-315 Ultravioleta Poca influencia en procesos morfogenétivos y fisiológicos, blanqueo de colores, causante de quemaduras y esporulación de algunos hongos
315-400 Ultravioleta-azul Leve absorción por parte de la clorofila, influye en la fotoperiodicidad. Inhibe la elongación de células, causante de quemaduras y esporulación de algunos hongos
400-520 Azul Alta absorción por parte de la clorofila y carotenoides, tiene una gran influencia en la fotosíntesis
520-610 Verde Absorción baja por pigmentos
610-750 Rojo Baja absorción por parte de la clorofila, influye en gran medida en la fotosíntesis y en la fotoperiodicidad, su bloqueo puede ralentizar el estiramiento
750-1000 Rojo lejana Baja absorción, estimula la elongación de las células, influye en la floración y germinación, su bloqueo puede ralentizar el estiramiento
1000+ Infrarroja CALOR: la absorción de energía se convierte en calor

Las plantas y la luz

¿CÓMO USAN LAS PLANTAS LA LUZ?

Las plantas obtienen la energía necesaria para vivir de la luz, a través del proceso de la fotosíntesis. En este proceso, la planta usa la energía de los fotones que capta para disociar el agua (H2O) en sus componentes, H (hidrógeno) y O (oxígeno) y crear compuestos orgánicos usando el carbono (C) del dióxido de carbono (CO2) del aire. Es decir, la planta necesita para vivir aire (especialmente el CO2), agua y luz. Aparte necesita pequeñas cantidades de otros elementos, que captan a través de las raíces, pera crear otros compuestos esenciales, usando igualmente la energía de los fotones absorbidos. En este proceso, se libera O2 y se consume CO2. Medir tanto el CO2 que la planta consume, como el O2 que libera, nos permite medir con bastante precisión la fotosíntesis. La fotosíntesis es el motor que mantiene la planta, y mantenerla en sus mejores niveles es lo que nos permite mejorar la productividad de los cultivos. De los tres factores nombrados, aire (CO2), agua y luz, la fotosíntesis está limitada por el que se acabe antes. Se puede dar la mejor iluminación del mundo, que si no hay suficiente CO2 disponible, la planta no crecerá.

Los aspectos lumínicos que rigen la fotosíntesis, se refiere a condiciones en que no hay limitación de aire y agua, que es lo que todo buen cultivador debe procurar. Un aspecto esencial a entender de la fotosíntesis es que está directamente correlacionada con el número de fotones absorbidos por la planta.

Hay que separar en dos ese concepto: por un lado, hablamos de número de fotones. No de energía, ni mucho menos de lumens. 1 vatio de fotones azules contiene muchos menos fotones que uno de fotones rojos (directamente proporcional a sus longitudes de onda). Cuantificando más concretamente, 1 vatio de fotones de longitud de onda de 650 nm (rojo) contiene 650/450 (un 44%) más fotones que un vatio de 450 nm. Cuando usamos luces artificiales, este concepto es esencial pues sale mucho más barato (en términos energéticos) producir fotones rojos que azules. No es casual que las plantas usen mejor que ningún otro, fotones de 670 nm de longitud de onda, que por otro lado son los más abundantes en la superficie terrestre. No obstante, la mayor cantidad de energía se recibe en forma de fotones verdes, que son los que peor usan las plantas.