Svjetlosni spektar i njegov utjecaj na rast biljaka: uzgoj na otvorenom vs. u stakleniku vs. unutarnji uzgoj
Uzgoj biljaka može imati mnogo oblika, od tradicionalnog uzgoja na otvorenom, preko staklenika do uzgoja u zatvorenom prostoru pod umjetnom rasvjetom. Svaka od tih metoda nudi jedinstvene prednosti, ali ima i određene nedostatke. U današnjem ćemo se članku posvetiti razlikama u svjetlosnom spektru pri uzgoju na otvorenom, u stakleniku i u zatvorenom prostoru pod LED svjetiljkama za uzgoj.
Biljke opažaju svjetlost pomoću fotosenzora koje nazivamo fotoreceptorima. Većina njih služi za hvatanje fotona svjetlosti i njihovo pretvaranje u energiju tijekom procesa fotosinteze. Biljke su opremljene i specijaliziranim fotoreceptorima koji djeluju drukčije od ostalih, ne sudjeluju uvijek u fotosintezi, a neki od njih čak hvataju svjetlost izvan vidljivog svjetlosnog spektra. Ti su fotoreceptori važni za biljke jer utječu na cirkadijalne procese, razvojne signale, regulaciju gena i još mnogo toga.
Različite boje svjetlosti
Kako biste razumjeli svjetlosni spektar, važno je imati na umu da je svjetlost elektromagnetsko zračenje koje se može opisati i kao čestica (foton) i kao val. Pojedine vrste elektromagnetskog zračenja dijelimo prema valnoj duljini i pripadajućoj frekvenciji. Naziv „spektar” izvorno se odnosio na spektar boja vidljiv ljudskom oku (dugine boje), no s vremenom su otkrivene i druge vrste zračenja koje ljudi ne mogu vidjeti.
Vidljiva svjetlost: Vidljivi dio svjetlosnog spektra, valnih duljina od 400 do 800 nanometara. Pojedine boje u svjetlosnom spektru nazivamo spektralnim bojama (crvena, narančasta, žuta, zelena, azurna, plava, ljubičasta).
Fotosintetski aktivno zračenje: PAR (photosynthetic active radiation) preklapa se s vidljivom svjetlošću i označava raspon valnih duljina svjetlosti (od 400 do 700 nanometara) koji biljke koriste za fotosintezu. Većina LED svjetiljki za uzgoj obuhvaća samo fotosintetski aktivne valne duljine.
UV: Ultraljubičasto zračenje (od 400 do 10 nanometara) opasno je za ljude i biljke, oštećuje DNK i može uzrokovati razvoj raka. Većinu UV zračenja zadržava Zemljina atmosfera, no mala količina dopire do površine.
Infracrveno zračenje: Infracrveno zračenje ima valnu duljinu između 760 nanometara i 1 nanometra te se dalje dijeli na blisko infracrveno (near-IR), srednje infracrveno (mid-IR) i daleko infracrveno (far-IR).
RTG: Rendgensko zračenje valnih duljina od 10 do 0,1 nanometara u praksi se koristi zbog svoje sposobnosti prodiranja kroz brojne materijale (radiografija, CT). Nema značajnu ulogu u uzgoju biljaka.
Gama-zračenje: Radioaktivno zračenje koje nastaje tijekom nuklearnih procesa. Nema značajnu ulogu u uzgoju biljaka.
Uzgoj na otvorenom: sve boje svjetlosti
Vjerojatno nikoga neće iznenaditi kada kažemo da je prirodna sunčeva svjetlost najcjelovitija i obuhvaća najširi mogući spektar. Biljke koje se uzgajaju na otvorenom primaju ne samo vidljivi dio svjetlosnog spektra, uključujući fotosintetski aktivno zračenje, već i infracrveno, UV i druge vrste zračenja. Iako učinci iznimno kratkih ili iznimno dugih valnih duljina svjetlosti na biljke nisu dobro dokumentirani, neke nevidljive valne duljine, poput UV i daleko crvenog zračenja, mogu biti ključne za biljke, premda ne utječu na fotosintezu.
Staklenici: nedostatak UV zračenja
Staklenici se mogu izrađivati od različitih vrsta stakla ili čak plastike, koje mogu različito utjecati na svjetlost koja prolazi kroz materijal. Općenito, međutim, staklo propušta većinu svjetlosnog spektra, ali prirodno blokira znatan dio UV zračenja i zračenja kraćih valnih duljina. U tom se smislu staklenici mogu smatrati polupropusnima, a nedostatak UV svjetlosti može utjecati na biljke, primjerice na proizvodnju terpena ili djelatnih tvari.
Poznato je da UV zračenje kod nekih biljaka potiče proizvodnju sekundarnih metabolita. Postoje teorije da takve biljke proizvode više tih tvari jer one djeluju kao prirodna zaštita od štetnog utjecaja UV zraka na DNK. Osim toga, otkriven je neobičan fotoreceptor UVR8, koji se izravno aktivira UV-B zračenjem i opaža svjetlost valne duljine od 280 do 320 nanometara. Taj se fotoreceptor sastoji od dviju molekula UVR8, koje se nakon izlaganja UV-B zračenju odvajaju i postaju monomeri. Time se mijenja njegova funkcija, što dovodi do promjena, uključujući povećanje otpornosti na stres, promjene u funkciji gena i utjecaj na razvoj biljke.
Nedostatak UV zračenja ne ugrožava život biljaka, ali može znatno utjecati na to kako se one nose sa stresom i prolaze kroz pojedine životne faze. Zbog toga neki uzgajivači u staklenicima i zatvorenim prostorima upotrebljavaju posebne svjetiljke za uzgoj koje obogaćuju svjetlosni spektar UV-A i UV-B zračenjem.
Uzgoj u zatvorenom prostoru: PAR prilagođen biljkama
Većina modernih LED svjetiljki za uzgoj emitira standardizirani svjetlosni spektar s valnim duljinama koje odgovaraju PAR zračenju (400–700 nanometara). Takav raspon spektra sasvim je dovoljan da biljke uspijevaju pod umjetnom rasvjetom, a u određenim okolnostima mogu rasti brže nego na otvorenom ili u stakleniku. S druge strane, spektru LED svjetiljki za uzgoj nedostaje ne samo UV nego i infracrvena svjetlost.
Količina infracrvene svjetlosti koja dopire do biljaka uzgajanih na otvorenom ili u stakleniku mijenja se tijekom dana i godine, ovisno o putanji sunca po nebu, jer se mijenja kut pod kojim svjetlost prolazi kroz atmosferu. Biljke se koriste tom činjenicom pri upravljanju svojim cirkadijalnim ritmovima i zahvaljujući specijaliziranim fotoreceptorima koji se nazivaju fitokromi mogu prepoznati, primjerice, je li vrijeme za početak cvatnje. Zato biljke uzgajane u zatvorenom prostoru pod umjetnom rasvjetom mogu početi cvjetati nešto sporije (nakon prebacivanja na 12/12) nego na otvorenom. Kao i u slučaju UV zračenja, infracrveni spektar možete nadopuniti u prostoru za uzgoj ili stakleniku pomoću dodatne rasvjete s infracrvenim spektrom.
Pročitajte i: Uzgoj u zatvorenom prostoru: kako prijeći na cvatnju