Espectro luminoso e a sua influência no crescimento das plantas: exterior vs. estufa vs. interior

O cultivo de plantas pode assumir muitas formas, desde o cultivo tradicional ao ar livre e em estufas até ao cultivo interior sob iluminação artificial. Cada um destes métodos oferece vantagens únicas, mas também tem algumas desvantagens. No artigo de hoje, vamos abordar as diferenças no espectro luminoso do cultivo ao ar livre, em estufa e em interior, sob luminárias LED de cultivo.

As plantas detetam a luz através de sensores fotossensíveis a que chamamos fotorrecetores. A maioria tem a função de captar fotões de luz e convertê-los em energia durante o processo de fotossíntese. No entanto, as plantas também dispõem de fotorrecetores especializados, que funcionam de forma diferente dos restantes: nem sempre participam na fotossíntese e alguns chegam mesmo a captar luz fora do espectro luminoso visível. Estes fotorrecetores são importantes para as plantas, pois influenciam os processos circadianos, os sinais de desenvolvimento, a regulação genética e muito mais.

Diferentes cores de luz

Para compreender o espectro luminoso, é importante ter presente que a luz é uma radiação eletromagnética que pode ser caracterizada simultaneamente como partícula (fotão) e como onda. Os diferentes tipos de radiação eletromagnética são classificados de acordo com o comprimento de onda e a frequência correspondente. Originalmente, a designação «espectro» referia-se ao espectro de cores visível ao olho humano (as cores do arco-íris), mas, com o tempo, foram descobertos outros tipos de radiação que as pessoas não conseguem ver.

Luz visível: Parte visível do espectro luminoso, com comprimentos de onda de 400-800 nanómetros. As diferentes cores do espectro luminoso são designadas por cores espectrais (vermelha, laranja, amarela, verde, ciano, azul e violeta).

Radiação fotossinteticamente ativa: A PAR (radiação fotossinteticamente ativa) sobrepõe-se à luz visível e designa a gama de comprimentos de onda da luz (400 a 700 nanómetros) que as plantas utilizam na fotossíntese. A maioria das luminárias LED de cultivo inclui apenas comprimentos de onda fotossinteticamente ativos.

UV: A radiação ultravioleta (400-10 nanómetros) é perigosa para as pessoas e para as plantas, danifica o ADN e pode provocar o desenvolvimento de tumores cancerígenos. A atmosfera terrestre retém a maior parte da radiação UV, mas uma pequena quantidade chega à superfície.

Radiação infravermelha: A radiação infravermelha tem comprimentos de onda entre 760 nanómetros e 1 nanómetro e subdivide-se em infravermelho próximo (near-IR), infravermelho médio (mid-IR) e infravermelho distante (far-IR).

Raios X: A radiação de raios X, com comprimentos de onda de 10 a 0,1 nanómetros, é utilizada na prática devido à sua capacidade de atravessar diversos materiais (radiografia, TAC). Não tem relevância para o cultivo de plantas.

Radiação gama: Radiação radioativa gerada por processos nucleares. Não tem relevância para o cultivo de plantas.

Cultivo ao ar livre: todas as cores de luz

Provavelmente ninguém ficará surpreendido se dissermos que a luz solar natural é a mais complexa e abrange o espectro mais amplo possível. As plantas cultivadas ao ar livre recebem não só a parte visível do espectro luminoso, incluindo a radiação fotossinteticamente ativa, mas também radiação infravermelha, UV e outros tipos de radiação. Embora os efeitos dos comprimentos de onda extremamente curtos ou extremamente longos nas plantas não estejam muito bem documentados, alguns comprimentos de onda invisíveis, como os UV e a radiação vermelho-distante, podem ser fundamentais para as plantas, apesar de não influenciarem a fotossíntese.

Estufas: ausência de radiação UV

As estufas podem ser construídas com diferentes tipos de vidro ou até de plástico, que podem ter efeitos distintos na luz que atravessa o material. De um modo geral, porém, o vidro deixa passar a maior parte do espectro luminoso, mas bloqueia naturalmente uma parte considerável da radiação UV e da radiação com comprimentos de onda mais curtos. Neste sentido, as estufas podem ser consideradas semipermeáveis, e a ausência de luz UV pode ter impacto nas plantas, por exemplo, na produção de terpenos ou de substâncias ativas.

Sabe-se que, em algumas plantas, a radiação UV estimula a produção de metabolitos secundários. Existem teorias segundo as quais essas plantas produzem mais destas substâncias porque elas atuam como uma proteção natural contra os efeitos nocivos dos raios UV no ADN. Foi também descoberto um fotorrecetor invulgar, o UVR8, que é diretamente ativado pela radiação UV-B e deteta luz com comprimentos de onda de 280-320 nanómetros. Este fotorrecetor é composto por duas moléculas de UVR8 que, após a exposição à radiação UV-B, se separam e se tornam monómeros, alterando a sua função e provocando mudanças, incluindo um aumento da resistência ao stress, alterações na função dos genes e influência no desenvolvimento da planta.

A ausência de radiação UV não põe em risco a vida das plantas, mas pode influenciar significativamente a forma como lidam com o stress e passam pelas diferentes fases da vida. Por estes motivos, alguns cultivadores utilizam em estufas e em cultivo interior luminárias especiais de cultivo, que enriquecem o espectro luminoso com radiação UV-A e UV-B.

Cultivo interior: PAR adaptada às plantas

A maioria das luminárias LED modernas de cultivo emite um espectro luminoso normalizado, com comprimentos de onda correspondentes à radiação PAR (400–700 nanómetros). Esta gama do espectro é mais do que suficiente para que as plantas prosperem sob iluminação artificial e, em determinadas circunstâncias, podem crescer mais depressa do que ao ar livre ou numa estufa. Por outro lado, o espectro das luminárias LED de cultivo não inclui apenas a radiação UV, mas também a luz infravermelha.

A quantidade de luz infravermelha que chega às plantas cultivadas ao ar livre ou numa estufa varia ao longo do dia e do ano, consoante o percurso do sol no céu, uma vez que o ângulo com que a luz atravessa a atmosfera também muda. As plantas tiram partido deste facto para controlar os seus ritmos circadianos e, graças a fotorrecetores especializados chamados fitocromos, conseguem, por exemplo, perceber se está na altura de começar a florescer. Por isso, no cultivo interior sob iluminação artificial, as plantas podem começar a florescer um pouco mais lentamente (quando se muda para 12/12) do que ao ar livre. Tal como acontece com a radiação UV, também pode complementar o espectro infravermelho no espaço de cultivo ou na estufa com iluminação suplementar com espectro infravermelho.

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