Espectro de luz y su influencia en el crecimiento de las plantas: exterior vs. invernadero vs. cultivo interior
El cultivo de plantas puede adoptar muchas formas, desde el cultivo tradicional en exterior, pasando por los invernaderos, hasta el cultivo interior bajo iluminación artificial. Cada uno de estos métodos ofrece ventajas únicas, pero también presenta algunos inconvenientes. En el artículo de hoy hablaremos de las diferencias en el espectro de luz al cultivar en exterior, en un invernadero y en interior bajo luminarias LED de cultivo.
Las plantas perciben la luz mediante sensores fotosensibles llamados fotorreceptores. La mayoría se encargan de captar fotones de luz y transformarlos en energía durante el proceso de fotosíntesis. Sin embargo, las plantas también cuentan con fotorreceptores especializados que funcionan de forma distinta a los demás, no siempre participan en la fotosíntesis e incluso algunos captan luz fuera del espectro de luz visible. Estos fotorreceptores son importantes para las plantas porque influyen en los procesos circadianos, las señales de desarrollo, la regulación genética y muchos otros aspectos.
Los distintos colores de la luz
Para comprender el espectro de luz, es importante tener en cuenta que la luz es una radiación electromagnética que puede describirse a la vez como una partícula (fotón) y como una onda. Los distintos tipos de radiación electromagnética se clasifican según su longitud de onda y la frecuencia correspondiente. El término «espectro» se refería originalmente al espectro de colores visible para el ojo humano (los colores del arcoíris), pero con el tiempo se descubrieron otros tipos de radiación que las personas no perciben con la vista.
Luz visible: La parte visible del espectro de luz, con longitudes de onda de 400-800 nanómetros. Los distintos colores del espectro de luz se denominan colores espectrales (roja, naranja, amarilla, verde, cian, azul y violeta).
Radiación fotosintéticamente activa: La PAR (radiación fotosintéticamente activa) se solapa con la luz visible y designa el intervalo de longitudes de onda de la luz (de 400 a 700 nanómetros) que las plantas utilizan para la fotosíntesis. La mayoría de las luminarias LED de cultivo incluyen únicamente longitudes de onda fotosintéticamente activas.
UV: La radiación ultravioleta (400-10 nanómetros) es peligrosa para las personas y las plantas: daña el ADN y puede provocar un crecimiento canceroso. La atmósfera terrestre absorbe la mayor parte de la radiación UV, pero una pequeña cantidad llega a la superficie.
Radiación infrarroja: La radiación infrarroja tiene una longitud de onda de entre 760 nanómetros y 1 nanómetro y se divide, además, en infrarrojo cercano (near-IR), infrarrojo medio (mid-IR) e infrarrojo lejano (far-IR).
Rayos X: En la práctica, la radiación de rayos X, con longitudes de onda de 10-0,1 nanómetros, se utiliza por su capacidad para atravesar distintos materiales (radiografías, TC). No tiene relevancia para el cultivo de plantas.
Radiación gamma: Radiación radiactiva que se produce durante procesos nucleares. No tiene relevancia para el cultivo de plantas.
Cultivo en exterior: todos los colores de la luz
Probablemente no sorprenda a nadie que digamos que la luz solar natural es la más completa y cubre el espectro más amplio posible. Las plantas cultivadas en exterior reciben no solo la parte visible del espectro de luz, incluida la radiación fotosintéticamente activa, sino también radiación infrarroja, UV y otros tipos de radiación. Aunque los efectos de las longitudes de onda de luz extremadamente cortas o largas en las plantas no están demasiado documentados, algunas longitudes de onda invisibles, como la radiación UV y la radiación roja lejana, pueden ser fundamentales para las plantas, aunque no influyan en la fotosíntesis.
Invernaderos: ausencia de radiación UV
Los invernaderos pueden fabricarse con distintos tipos de vidrio e incluso con plásticos, que pueden tener efectos diferentes sobre la luz que los atraviesa. Sin embargo, en general, el vidrio deja pasar la mayor parte del espectro de luz, pero bloquea de forma natural una parte considerable de la radiación UV y de la radiación con longitudes de onda más cortas. En este sentido, los invernaderos pueden considerarse semipermeables, y la ausencia de luz UV puede afectar a las plantas, por ejemplo, en la producción de terpenos o principios activos.
Se sabe que, en algunas plantas, la radiación UV estimula la producción de metabolitos secundarios. Existen teorías según las cuales estas plantas producen una mayor cantidad de estas sustancias porque actúan como una protección natural frente al efecto destructivo de los rayos UV sobre el ADN. Además, se descubrió un fotorreceptor inusual, el UVR8, que se activa directamente con la radiación UV-B y percibe la luz con una longitud de onda de 280-320 nanómetros. Este fotorreceptor está formado por dos moléculas de UVR8 que, tras la exposición a la radiación UV-B, se separan y se convierten en monómeros. Esto modifica su función y provoca cambios, como un aumento de la resistencia al estrés, cambios en la función de los genes e influencia en el desarrollo de la planta.
La ausencia de radiación UV no pone en peligro la vida de las plantas, pero puede influir considerablemente en cómo afrontan el estrés y pasan por las distintas etapas de su vida. Por estos motivos, algunos cultivadores utilizan en invernaderos y en interior luminarias especiales de cultivo que enriquecen el espectro de luz con radiación UV-A y UV-B.
Interior: PAR adaptada a las plantas
La mayoría de las luminarias LED de cultivo modernas emiten un espectro de luz estandarizado con longitudes de onda correspondientes a la radiación PAR (400-700 nanómetros). Este intervalo del espectro es más que suficiente para que las plantas prosperen bajo iluminación artificial y, en determinadas circunstancias, pueden crecer más rápido que en exterior o en un invernadero. Por otro lado, el espectro de las luminarias LED de cultivo no solo carece de radiación UV, sino también de luz infrarroja.
La cantidad de luz infrarroja que reciben las plantas cultivadas en exterior o en un invernadero cambia a lo largo del día y del año según el recorrido del sol por el cielo, porque varía el ángulo con el que la luz atraviesa la atmósfera. Las plantas aprovechan este fenómeno para controlar sus ritmos circadianos y, gracias a unos fotorreceptores especializados llamados fitocromos, pueden reconocer, por ejemplo, si ha llegado el momento de empezar a florecer. Por eso, al cultivar en interior bajo iluminación artificial, las plantas pueden tardar algo más en empezar a florecer (al cambiar a 12/12) que en exterior. Al igual que ocurre con la radiación UV, también puedes añadir radiación infrarroja en la zona de cultivo o en el invernadero mediante iluminación complementaria con espectro infrarrojo.
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