Las plantas requieren luz durante toda su vida útil, desde la germinación hasta la producción de flores y semillas. Durante el proceso de crecimiento, no absorben todas las longitudes de onda de la luz (radiación solar), sino que absorben selectivamente la longitud de onda adecuada de acuerdo con sus requisitos.
Las clorofilas (clorofila a y b) juegan un papel importante en la fotosíntesis, pero no son los únicos cromóforos. Las plantas tienen otros pigmentos fotosintéticos, conocidos como pigmentos de antena (como los carotenoides β-caroteno, zeaxantina, licopeno y luteína, etc.).), que participan en la absorción de la luz y desempeñan un papel importante en la fotosíntesis.
El LED es un tipo de diodo semiconductor que permite controlar la composición espectral y adaptar la intensidad de la luz a los fotorreceptores de la planta para proporcionar un mejor crecimiento e influir en la morfología de la planta, así como en diferentes procesos fisiológicos, como la floración y la eficiencia fotosintética. Varios informes han confirmado el crecimiento exitoso de plantas bajo iluminación LED.
Por ejemplo, el rendimiento de biomasa de lechuga aumentó cuando la longitud de onda de la luz emitida por LED rojo aumentó de 660 a 690 nm. Los led azules (440 y 476 nm) utilizados en combinación con led rojos causaron una mayor proporción de clorofila en las plantas de col china. Los efectos positivos de la luz LED azul (400-500 nm) en combinación con la luz LED roja sobre el crecimiento de vegetales verdes y el valor nutricional se han demostrado en varios experimentos. Luz LED roja (640 nm) como única fuente y los resultados mostraron un aumento en el contenido de antocianinas en la col de hoja roja. La luz verde (495-566 nm) y amarilla (566-589 nm) contribuye a la fotosíntesis, la naranja (589-627 nm) optimizará la fotosíntesis máxima y la luz roja (627-770 nm) mejora la floración y el alargamiento del tallo. Varios experimentos hortícolas con patata, rábano y lechuga han demostrado la necesidad de luz azul (400-500 nm) para una mayor biomasa y área foliar.
La parte más importante del espectro de luz es de 400 a 700 nm, que se conoce como radiación fotosintéticamente activa (PAR), este rango espectral corresponde más o menos al espectro visible del ojo humano.
Rojo lejano también es importante durante el proceso de crecimiento. La aplicación de rojo lejano (730 nm) con rojo (640 nm) causó un aumento en la biomasa total y la longitud de las hojas, mientras que la antocianina y el potencial antioxidante se suprimieron. La adición de rojo lejano (735 nm) a la luz LED roja (660 nm) en la pimienta dulce dio como resultado plantas más altas con mayor biomasa de tallo que los LED rojos solos .
Radiación solar
La radiación solar se puede dividir en tres bandas de ondas:
- el ultravioleta (UV) corresponde a longitudes de onda inferiores a 400 nm y puede causar daños en la piel debido a su alta energía.
- la luz visible, dentro de la banda de onda de 380-770 nm, y contiene la banda de onda PAR (400-700 nm). Los diferentes colores de la luz visible, que corresponde a diferentes bandas de ondas, pueden no tener la misma función hacia el desarrollo de la planta.
- los infrarrojos (IR), mayores de 770 nm y tienen un efecto de calentamiento. La relación Rojo:rojo lejano (R: FR) es muy importante para las plantas porque influye en la respuesta de crecimiento de las plantas.
Se requiere luz roja
Roja (630-720 nm) para el desarrollo del aparato fotosintético y la fotosíntesis. Es esencial para el crecimiento de los tallos, así como para la expansión de las hojas. Esta longitud de onda también regula la floración, los períodos de latencia y la germinación de las semillas.
Azul
La luz azul (400-520 nm) es importante para la síntesis de clorofila, el desarrollo de cloroplastos, la apertura estomatal y la fotomorfogénesis. La luz azul debe mezclarse cuidadosamente con la luz de otros espectros, ya que la sobreexposición a la luz en esta longitud de onda puede impedir el crecimiento de ciertas especies de plantas. La luz en el rango azul también afecta el contenido de clorofila presente en la planta, así como el grosor de las hojas.
Verde
Verde (500-600 nm) penetra a través de gruesos toldos superiores para soportar las hojas en el dosel inferior. La luz verde por sí sola no es suficiente para apoyar el crecimiento de las plantas porque es menos absorbida por la planta, pero cuando se usa en combinación con rojo, azul y rojo lejano, la luz verde ciertamente mostrará algunos efectos fisiológicos importantes. La suplementación de luz verde mejoró el crecimiento de lechuga bajo iluminación LED roja y azul. Los led verdes con PPF alto (300 µmol/m-2/S-1) son los más efectivos para mejorar el crecimiento de la lechuga.
Luz LED de color rojo lejano
Se ha demostrado que la luz LED de color rojo lejano (700-725 nm) que está más allá del PAR apoya el crecimiento de las plantas y la fotosíntesis . La luz Roja lejana también pasa a través de los doseles superiores densos para apoyar el crecimiento de las hojas ubicadas en la parte inferior de las plantas. Además, la exposición a la luz infrarroja reduce el tiempo que una planta necesita para florecer. Otro beneficio de la luz roja lejana es que las plantas expuestas a esta longitud de onda tienden a producir hojas más grandes que las que no están expuestas a la luz en este espectro.
Rojo + Azul
Diferentes longitudes de onda de luz roja (660, 670, 680 y 690 nm) y azul (430, 440, 460 y 475 nm) pueden tener efectos desiguales en las plantas dependiendo de la especie vegetal.
Verde + Rojo + Azul
El efecto de la luz LED verde (525 nm) sobre la germinación de plántulas de Arabidopsis y los resultados mostraron que las plántulas cultivadas bajo luz LED verde, roja y azul son más largas que las cultivadas solo bajo rojo (630 nm) y azul (470 nm).
Verde + Rojo + Azul + Rojo lejano
Se ha demostrado que la luz roja y roja lejana afecta la fotomorfogénesis, por lo que la proporción de luz roja y roja lejana también juega un papel importante en la regulación de la floración. Los experimentos con diferentes longitudes de onda de luces verdes, rojas, azules y rojas lejanas (proporcionados por LED) serían beneficiosos para determinar la longitud de onda óptima específica de la especie para el crecimiento de las plantas. Los resultados de los estudios del espectro de respuesta a la luz podrían utilizarse para diseñar un espectro de respuesta a la luz a medida de eficiencia energética para especies de plantas específicas.
A medida que las plantas maduran y pasan por su ciclo de crecimiento, desde la plántula hasta la adulta, y luego la floración y la fructificación, utilizan espectros de diferentes colores, por lo que la luz LED ideal es diferente para cada etapa de crecimiento. El mejor espectro de colores también depende del tipo de planta que esté tratando de cultivar. Esto puede ser muy complicado y es importante para los cultivadores comerciales donde desean maximizar los resultados.
También sugiere que las luces pueden aumentar el valor nutricional y el estado antioxidante mejorado en las verduras verdes: aumento de carotenoides, vitamina C, antocianina y polifenol. En el futuro, cada vez más investigaciones nos ayudarán a comprender mejor cómo las luces moldean el crecimiento de las plantas.