Come gestire il fotoperiodo per aumentare la resa delle colture

La gestione del fotoperiodo è un presupposto fondamentale per ottenere rese elevate nella coltivazione indoor e in serra. Le insegneremo in che modo i cambiamenti nella durata del giorno e della notte influenzano le piante e come sfruttarli nella coltivazione indoor, all’aperto o in serra. Inoltre, presenteremo alcune tecniche avanzate utilizzate dai coltivatori professionisti e commerciali.

L’alternanza tra giorno e notte è un fattore importante per la vita sulla Terra. Le piante e gli animali reagiscono ai cambiamenti nella durata della luce diurna e dell’oscurità (fotoperiodo) con risposte fisiologiche o comportamentali. Negli animali, la durata del giorno influisce, ad esempio, sulla colorazione del pelo e delle piume, sulla migrazione o sull’inizio del periodo riproduttivo o del letargo. Per molte specie vegetali, i cambiamenti del fotoperiodo sono un fattore regolatore che controlla la fioritura.

Fotoperiodo

Con il termine fotoperiodo si indica il numero di ore di luce diurna e di buio nell’arco di una giornata. Il fotoperiodo naturale cambia nel corso dell’anno in funzione della posizione geografica. All’equatore, i cambiamenti del fotoperiodo durante l’anno sono minimi e il giorno è suddiviso per tutto l’anno approssimativamente in 12 ore di luce e 12 ore di buio. Nell’emisfero settentrionale, il giorno più lungo dell’anno (solstizio d’estate) si verifica intorno al 21 giugno. Dopo questa data, le giornate si accorciano (ovvero le notti si allungano) fino al 21 dicembre (solstizio d’inverno). Nell’emisfero meridionale la situazione è opposta (ovvero il giorno più lungo è il 21 dicembre e quello più corto il 21 giugno).

Come fanno le piante a capire che il sole sta tramontando?

Molte specie di piante da fiore (angiosperme) sono dotate di proteine fotorecettrici, come il fitocromo, grazie alle quali riescono a percepire i cambiamenti stagionali nella durata del fotoperiodo.  Il fitocromo è presente nelle piante in due forme: la forma attiva Pfr e la forma inattiva Pr. La luce rossa emessa dal sole durante il giorno converte la forma inattiva Pr nella forma attiva Pfr. Quando si avvicina il tramonto, aumenta la quantità di luce rosso lontano (far-red), che converte nuovamente Pfr in Pr. Allo stesso tempo, Pfr può essere convertito in Pr attraverso un processo noto come «dark reversion», che si verifica durante un lungo periodo di buio. Il sistema di conversione del fitocromo permette alle piante di riconoscere se è notte.

Manipolando il rapporto tra luce rossa e luce rosso lontano è possibile influenzare la fioritura delle piante. È stato osservato che le piante fioriscono più tardi se vengono esposte a una quantità maggiore di luce rossa. Gli esperimenti hanno inoltre dimostrato che la fioritura può essere inibita illuminando le piante con luce rossa nel cuore della notte. Nel caso delle piante brevidiurne, ciò significa che non fioriranno se durante la notte vengono esposte alla luce per alcuni minuti. Le piante longidiurne, invece, possono fiorire anche quando vengono illuminate con luce rossa durante la notte.

Specie vegetali brevidiurne e longidiurne

La manipolazione del fotoperiodo è uno degli strumenti fondamentali con cui i coltivatori controllano la crescita delle piante e massimizzano la resa delle colture, soprattutto nella coltivazione indoor (in tende o ambienti chiusi), ma anche in serra e all’aperto. Mediante l’oscuramento o l’illuminazione supplementare con luce artificiale, i coltivatori possono accelerare o arrestare la fioritura, prolungare il periodo di crescita vegetativa o mantenere le piante a lungo in fase vegetativa ai fini della clonazione.

Si distinguono le piante brevidiurne, che fioriscono quando le giornate si accorciano e le notti si allungano, e le piante longidiurne, nelle quali l’inizio della fioritura viene accelerato dall’allungamento del giorno e dall’accorciamento della notte. La terza categoria è costituita dalle piante neutrodiurne, la cui fioritura non è influenzata dal fotoperiodo. Le piante longidiurne e brevidiurne vengono ulteriormente suddivise in facoltative e obbligate, in base alla loro reazione al fotoperiodo.

• Le piante brevidiurne obbligate fioriscono soltanto quando le notti sono lunghe (più di 12 ore) e le giornate corte. Tra queste rientrano il fagiolo hyacinth, una specie a fibra, la poinsettia e il crisantemo.
• Le piante brevidiurne facoltative fioriscono prima quando il fotoperiodo è breve, ma fioriscono anche indipendentemente dalla durata del giorno. Tra queste rientrano il mesembriantemo e la piantaggine.
• Le piante longidiurne obbligate fioriscono soltanto quando le giornate sono lunghe e le notti brevi (meno di 12 ore). Tra queste rientrano la fucsia, l’astro cinese e l’elicriso.
• Le piante longidiurne facoltative fioriscono prima con le giornate lunghe, ma fioriscono indipendentemente dalla durata del giorno. Tra queste rientrano la salvia e la calendula.

Metodi per la gestione del fotoperiodo

Oscuramento

Lo scopo dell’oscuramento è accorciare il fotoperiodo fino alla durata desiderata, una soluzione particolarmente utile per le specie brevidiurne coltivate all’aperto o in serra. Grazie all’oscuramento, le piante brevidiurne fioriranno prima di quanto consentirebbe la luce naturale. È possibile coprire (con alcune difficoltà) anche intere piante, ma la soluzione più adatta consiste nell’oscurare le piante in serre appositamente predisposte.

Illuminazione supplementare

L’uso di luci per la coltivazione come integrazione alla luce naturale è utilizzato più spesso dai coltivatori in serra o all’aperto. L’illuminazione artificiale può essere utilizzata per prolungare la durata del giorno (il periodo di illuminazione), una soluzione utile sia per le piante brevidiurne (per ritardare la fioritura), sia per quelle longidiurne (per accelerare la fioritura). L’illuminazione supplementare può essere utilizzata anche per interrompere la notte, impedendo così alle piante di fiorire.

Illuminazione artificiale

Quando le piante vengono coltivate interamente sotto illuminazione artificiale in un grow box o in un ambiente di coltivazione, il fotoperiodo è completamente nelle mani del coltivatore. La maggior parte dei coltivatori lascia le luci accese per 16-18 ore durante la fase vegetativa e per 12 ore durante la fioritura. Questo, tuttavia, presuppone che vengano coltivate piante brevidiurne o neutrodiurne rispetto al fotoperiodo. In passato, al passaggio alla fioritura era necessario sostituire la lampada a scarica con luce blu, destinata alla crescita, con un’illuminazione per la fioritura caratterizzata da una diversa lunghezza d’onda; tuttavia, i moderni apparecchi LED simulano la luce diurna molto meglio rispetto alla tecnologia al sodio ormai obsoleta.

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