Introduzione

Il sole rappresenta la principale fonte di energia per lo sviluppo di biomassa e permette il compimento di quei meccanismi che rendono possibile la vita sul nostro pianeta. L'energia solare viene emessa sotto forma di radiazioni elettromagnetiche e investe la terra con raggi di differenti lunghezze d'onda. L'occhio umano normalmente percepisce la luce entro una gamma di lunghezze d'onda che va dai 380 ai 780 nanometri (nm). Allo stesso modo in cui l'occhio umano ha una propria capacità di percezione e una propria sensibilità alla luce, anche le piante hanno una propria curva di sensibilità rispetto alla fotosintesi. Le piante assorbono la porzione di luce all’interno di una gamma di lunghezze d'onda che va dai 400 ai 700 nm. Per indicare la radiazione fotosinteticamente attiva (photosynthetically active radiation) si utilizza la forma abbreviata "PAR".

Nella crescita di una pianta entrano in gioco tre processi legati all'assorbimento di luce:

► Fotosintesi (metabolismo)
► Fotomorfogenesi (sviluppo della forma in relazione alla luce)
► Fotoperiodismo (reazione alle variazioni nel ciclo notte/giorno).

Fotosintesi

Fotosintesi

Alla base della crescita e dello sviluppo della pianta vi è la fotosintesi. Detto in parole semplici, la fotosintesi è il processo utilizzato da tutte le piante per raccogliere energia dalla luce del sole, per poi immagazzinarla sotto forma di carboidrati. In sostanza, la luce del sole costituisce la principale fonte di “alimentazione” delle piante; per assorbirla, le piante utilizzano la clorofilla.

La clorofilla può essere distinta in diversi pigmenti, i più importanti dei quali sono denominati clorofilla A e clorofilla B. Come mostrato nella figura 1, la clorofilla assorbe la luce nella lunghezza d'onda dei colori blu e rosso, con dei picchi di assorbimento a 430 nm e 662 nm. Al contrario la luce verde o rossa viene assorbita in quantità minime. La clorofilla B utilizza uno spettro di assorbimento simile, con dei picchi intorno ai 453 nm e 642 nm. I pigmenti ausiliari, in questo caso prendiamo come esempio il betacarotene, utilizzano una porzione più piccola dello spettro solare con dei picchi di assorbimento attorno a 400-500 nm.

La clorofilla A ha un ruolo fondamentale nel processo di conversione dell’anidride carbonica in carboidrati. I pigmenti ausiliari trasferiscono l’energia assorbita alla clorofilla A, permettendo un’espansione dello spettro di azione e della curva di sensibilità alla luce rispetto alla fotosintesi della pianta. Per poter avere dei dati accurati sull'assorbimento della luce da parte dei differenti pigmenti, gli scienziati hanno impiegato un complesso sistema di misurazione utilizzando uno spettrofotometro, dove ciascuna lunghezza d'onda è stata testata per uno specifico tasso di assorbimento. Sul grafico dello spettro di azione (Fig. 2) sono riportati i dati sull’attività dei pigmenti principali e ausiliari.

Absorption Peaks

Fig. 1: Spettro di assorbimento della clorofilla A, B e beta-carotene

Action Spectrum

Fig. 2: Spettro di azzione

Confrontando lo spettro di azione (Fig. 2) con il corrispondente spettro di assorbimento di clorofilla A (Fig. 1), noterai una mancanza di corrispondenza. In effetti, l’analisi dello spettro di assorbimento suggerisce che il ruolo principale nella fotosintesi è ricoperto dalla luce blu e dalla luce rossa (e in misura minore dalla luce verde). Al contrario, lo spettro di azione fotosintetica ci dirà dove la media di tutte le clorofille viene assorbita in maniera maggiore. Molte persone fanno erroneamente riferimento alla curva dello spettro di assorbimento per determinare la spettro di luce ottimale e assumono che la luce debba essere principalmente di colore rosso e blu. Si tratta però di un errore, perché uno spettro di luce più ampio è molto più efficace rispetto a uno spettro di luce ristretto (ad esempio limitato solamente alla luce rossa e blu). Specialmente in un ambiente chiuso, quando i singoli colori sono emessi ad alta intensità, la capacità di assorbimento della pianta può arrivare alla saturazione, utilizzando perciò solamente una piccola parte di questa luce. All'interno di una serra, la luce blu e quella rossa rappresentano invece una buona integrazione allo spettro di luce solare.

Fotomorfogenesi

La fotomorfogenesi descrive gli effetti della luce sulla morfologia della pianta. La prevalenza di luce all'interno della gamma spettrale blu provoca una crescita ridotta con internodi corti. Al contrario, un'alta concentrazione di luce nello spettro del colore rosso favorisce una crescita maggiore con una minore ramificazione laterale.

Qual è il punto di forza della lampada per coltivazione excite? Facciamo un esempio: puoi fare prima crescere le tue piante con un elevato numero di internodi ma con un’altezza ridotta; poi, a partire dalla seconda settimana di fioritura, esporre le piante allo spettro di luce rosso per poter massimizzare il rendimento.

Fotoperiodismo

Il fotoperiodismo rappresenta il fenomeno secondo il quale le piante rispondo in maniera differente a una differente alternanza di periodi di illuminazione e oscurità. Alcune piante fioriscono solamente quando la durata della luce del giorno è al di sotto di un determinato valore critico (piante a giorno breve) mentre altre fioriscono solamente quando la durata della luce del giorno è al di sopra di un determinato valore (piante a giorno lungo). Il processo di fotoperiodismo è anche influenzato dalla lunghezza d'onda della luce. La luce rossa provoca la reazione del fitocromo attivo, conosciuto anche come Pr (phytochrome red), che in sostanza risveglia la pianta per dare inizio alla fotosintesi. I raggi infrarossi provocano la reazione del fitocromo inattivo, conosciuto anche come Pfr (phytochrome far red). Nella forma Pfr inattiva, la pianta si addormenta e, nel corso della notte, si rigenera e fiorisce.

Spectrum bar

Lo Spettro Fotosintetico

Alcune lunghezze d'onda e colori sono fondamentali per la salute della pianta, mentre altre inibiscono la fotosintesi. Per il benessere e la crescita della pianta è essenziale trovare la giusta combinazione di lunghezze d'onda ottenibili sulla Lampada LED per Coltivazione. La maggior parte delle piante ha il più alto tasso di fotosintesi nello spettro di luce blu o blu-viola, arancione e rosso, e un tasso minimo in corrispondenza dello spettro di luce verde. 

Raggi UV

Invisibili agli occhi umani, i raggi UV si distinguono in tre categorie: UV-A, UV-B e UV-C.

I raggi UV-A sono compresi in una lunghezza d'onda che va dai 315 ai 400 nm; una buona parte di essi riesce ad attraversare l’atmosfera e a raggiungere la terra. Per molto tempo gli scienziati hanno creduto che i raggi UV-A non avessero un ruolo importante nella fotosintesi1. Studi recenti hanno invece dimostrato gli effetti positivi dei raggi UV-A sulla crescita e sulla fioritura delle piante2,3; pertanto i raggi al di fuori dello spettro PAR influenzano in maniera sostanziale i processi di fotosintesi

Quando utilizziamo il termine Raggi-UV, facciamo spesso riferimento ai raggi UV-B, quelli cioè con una lunghezza d'onda compresa fra i 290 e i 315 nm, che vengono generalmente filtrati dallo strato di ozono (a condizione che questo sia sufficientemente spesso). I Raggi-UV generalmente sono dannosi sia per gli esseri umani che per le piante. Una quantità eccessiva di UV-B potrebbe inibire la crescita della pianta4 e distruggere importanti acidi nucleici5. La luce PAR e i raggi UV-A, invece, sono responsabili della produzione di cloroplasti (incluso il betacarotene), organuli capaci di fortificare il sistema di difesa contro stress e malattie, fornendo anche una protezione rispetto all'azione dei raggi UV-B. in ogni Occorre in ogni caso evitare un'esposizione prolungata ai raggi UV-B.6

Su alcune specie vegetali l'assorbimento di raggi UV-B potrebbe però produrre degli effetti positivi, ad esempio accelerando il processo di fioritura7. A causa dei danni cellulari provocati dai raggi UV-B, la pianta tenta di proteggere le cellule esposte aumentando la produzione di resina.

Per minimizzare i danni è opportuno che i raggi UV-B illuminino le piante lateralmente, e non dall'alto. Raccomandiamo pertanto di utilizzare una lampada con timer T5/T8 UV-B, per un massimo di 3-4 ore nelle ultime tre settimane di fioritura.

I raggi UV-C, con una spettro che va dai 200 ai 290 nm, sono i più lontani dalla luce visibile. Dato che la quantità di raggi UV-C che riescono ad attraversare l'atmosfera è irrisoria, l'azione sugli organismi viventi non viene considerata rilevante.

Blu-Viola e Blu

La gamma del blu-viola e del blu interessa una lunghezza d’onda che va dai 400 ai 520 nm. La lunghezza d'onda della regione del blu ha un ruolo fondamentale nei processi di fotosintesi.8 Tanto maggiore è la quantità di luce proveniente dallo spettro del blu-viola e del blu tanto più grandi cresceranno le foglie. La luce nella lunghezza d'onda del blu ricopre un ruolo cruciale nello sviluppo dei cloroplasti4, le cellule contenenti clorofilla che rivestono una funzione essenziale nella fotosintesi. La luce blu ricopre una serie di importanti funzioni nella fotomorfogenesi delle piante, inclusa la regolazione degli stomi9, l'equilibrio idrico e lo scambio di CO2, lo sviluppo della forma10 e il controllo della fototropismo11 (la sensibilità alla luce).

Verde

La regione centrale dello spettro visibile va dal verde, intorno ai 520 nm, fino al giallo, attorno ai 600 nm. Si credeva che in quest'area la luce verde non fosse assorbita - o fosse assorbita in misura minima - dalla maggior parte delle piante. Gli scienziati, infatti, sapevano che le foglie sono verdi semplicemente perché riflettono la luce verde, ed è proprio questo il motivo per cui la clorofilla appare verde, conferendo lo stesso colore anche le foglie. Ciò che invece avevano completamente ignorato è che i carotenoidi e altri pigmenti ausiliari assorbono luce nella zona centrale dello spettro. Studi recenti indicano che le piante assorbono la maggioranza della luce verde.12

Rosso e Rosso Profondo

La luce rossa è quella che ha la maggiore efficacia sui processi di fotosintesi4,7. I raggi infrarossi, invece, vengono utilizzati dalle piante per individuare la presenza di altre piante in base all’ombra.13

Lo spettro del colore rosso si estende dai 650 ai 730 nm, mentre i raggi infrarossi vanno da 730 nm a 1400 nm. Sia la luce rossa che i raggi infrarossi agiscono sulla risposta del fitocromo e sul passaggio da forma attiva a inattiva (Pr e Pfr). Per una fotosintesi ottimale, la pianta deve assorbire sia la luce rossa che i raggi infrarossi.7

Di fatto, gli effetti sulla fotosintesi della luce rossa sono simili agli effetti della luce blu.8

Fonte:

1 Caldwell M. (1971): Solar ultraviolet radiation and the growth and development of higher plants. In: Photophysiology. Academic Press, New York.

2 Yao X., Liu Q. (2006): Changes in morphological, photosynthetic and physiological responses of Mono Maple seedlings to enhanced UV-B and to nitrogen addition.

3 Barta C., Kalai T., Hideg K., Vass I., and Hideg E. (2004). Differences in the ROS-generating efficacy of various ultraviolet wavelengths in detached spinach leaves.

4 Zheng, J., Hu, M., & Guo, Y. (2008): Regulation of photosynthesis by light quality and its mechanism in plants.

5 Strid, A., Chow, W., & Anderson, J. (1994): UV-B damage and protection at the molecular level in plants.

6 Fernando J., Fernando H., António E., Maria Manuela A., Maria Paula Duarte & José C. Ramalho (2012): Impact of UV-B radiation on photosynthesis – an overview.

7 Lydon, J., Teramura, A., RH, & Coffmann, C. (2008): UV-B Radiation Effects on Photosynthesis, Growth and Cannabioid Production of two Cannabis sativa Chemotypes.

8 Hogewoning, S., Trouwborst, H., Maljaars, H., Poorter, H., van Leperen, W. & Harbinson, J. (2010): Blue light dose–responses of leaf photosynthesis, morphology, and chemical composition of Cucumis sativus grown under different combinations of red and blue light.

9 Schwartz, A. & Zeiger E. (1984): Metabolic energy for stomatal opening. Roles of photophosphorylation and oxidative phosphorylation.

10 Cosgrove, D. (1981): Rapid suppression of growth by blue light.

11 Blaauw und Blaauw-Jansen, (1970): The phototropic responses of Avena coleoptiles.

12 Terashima I., et al (2009): Green Light Drives Leaf Photosynthesis More Efficiently than Red Light in Strong White Light: Revisiting the Enigmatic Question of Why Leaves are Green

13 Eskins, K., (1992): Light-quality effects on Arabidopsis development. Red, blue and far-red regulation of flowering and morphology.


No products

To be determined Shipping
0 € Tax
0 € Total

Prices are tax included

Check out