Appunti di Colture protette e ortoflorovivaismo

APPLICAZIONI DI LUCE LED E TELI FOTOSELETTIVI IN VIVAISMO ORNAMENTALE

Cos’è la luce?

La luce ha una natura

dualistica, (il prof si

allontana dal pc, di

conseguenza non si

capisce una mazza e quindi

sono costretto a saltare i

primi 3 minuti di lezione).

Comunque, ha parlato

della costante di Planck e

quindi dell’energia dei

diversi fotoni e delle

diverse lunghezze d’onda.

Inoltre, la luce, oltre ad essere composta dal punto di vista qualitativo da diverse lunghezze

d’onda, può essere scomposta in altre due componenti:

Durata: quindi la lunghezza del giorno (fotoperiodo); a seconda del momento della giornata

regola la quantità di luce che arriverà sulla superficie.

Intensità: è direttamente correlata alla produzione di biomassa.

Una lunghezza d’onda stimola un determinato processo e diverse lunghezze d’onda

interagiscono tra di loro influenzando insieme le caratteristiche delle piante, inducendo sia

risposte di alterazioni fisiologiche e alterazioni morfo-anatomiche.

In alto a sinistra si vede il diagramma dell’assorbimento della luce di McCree: ci indica come le

piante assorbono la luce, mediamente man mano che andiamo sul blu e sul rosso la pianta

assorbe maggiormente luce. Questo è dovuto soprattutto perché in queste lunghezze d’onda

(400-800 nm) si trova l’assorbimento dei pigmenti fotosintetici (clorofille, clorofilla A, clorofilla B,

carotenoidi). Quindi diciamo che la luce ha un’andatura doppia per le piante perché influenza

sia il processo di metabolismo primario (processo fotosintetico, produzione zuccheri e metaboliti

secondari) e sia il segnale di risposte fotomorfologiche.

Vediamo che ogni colore è percepito da diversi fotorecettori specifici per quelle lunghezze

d’onda. Per esempio, il rosso e il rosso lontano sono assorbiti dai fitocromi; invece, il

responsabile dell’assorbimento della luce blu sono sia i fitocromi e le fototropine. I fitocromi

regolano l’allungamento dello stelo, la traspirazione e può indurre o meno l’entrata in fioritura

delle specie, se sono longidiurne o brevidiurne. L’illuminotecnica si è evoluta per cercare di

creare degli spettri e quindi anche dei picchi di illuminazione sempre più vicini ai picchi di

assorbimento dei fotorecettori in modo tale da essere precisi nello stimolare determinate

risposte all’interno della pianta.

Le piante in base a come percepiscono la luce possono essere divise in due tipologie:

• Shade avoidance: è una pianta che cerca di scappare da un’ambiente privo di luce,

quindi, è una pianta che allunga lo stelo, allunga il picciolo delle foglie, diminuisce la

ramificazione delle gemme lungo il fusto principale, tutto questo alimentando il circuito

delle auxine (la dominanza apicale). Tutto questo può essere causato da una ridotta

radiazione luminosa, una bassa PAR; un basso rapporto rosso/rosso lontano; quindi,

significa che ci sta più far red in proporzione rispetto a quanto rosso ci sta all’interno di un

nostro gradiente; oppure una bassa percentuale di blu in quanto i fitocromi (i principali

responsabili di questo tipo di risposta) assorbono anche del blu. Un tipo di pianta del tipo

shade avoidance è il pomodoro, piante che cercano di allungarsi verso l’alto con uno stelo

molto piccolo in mancanza di luce;

• Shade tolerance: è una pianta che si adatta bene a vivere in ambienti con una bassa

radiazione luminosa, con un basso rapporto di rosso/rosso lontano e una bassa

percentuale di blu. Sono tutte piante da sottobosco, hanno bisogno di una bassa intensità

luminosa. Una risposta di shade tolerance può essere anche quella che succede in una

lattuga, percependo meno rosso in proporzione al rosso lontano le foglie della pianta

tendono a espandersi per catturare sempre più energia luminosa, espandendo a parità di

massa la superficie fogliare. Queste piante hanno un ridotto rapporto clorofilla

A/clorofilla B, quindi, hanno un sistema antenna capace di captare diversamente la luce,

di utilizzarla in maniera diversa, con maggiore clorofilla B rispetto alla clorofilla A.

Come possiamo migliorare il nostro ambiente di coltivazione, la nutrizione luminosa perché le

piante hanno bisogno di precisi pacchetti di energia, di precisi pacchetti di luce per indurre

determinate risposte per arrivare a raccolta e inoltre c’è anche l’influenza di specifiche lunghezze

d’onda (c’è bisogno di avere tot moli di luce di rosso per riuscire a incitare delle risposte che

possono essere gradite dal punto di vista della produzione. In un ambiente serricolo,

l’illuminazione si divide in due categorie:

• Toplighting o illuminazione dall’alto;

• Interlighting (lungo la fila): per piante che si sviluppano molto in verticale, in modo tale

da mantenere costante l’intensità luminosa lungo tutto il profilo della pianta. Se noi

illuminiamo dall’alto, man mano la pianta assorbe la luce e ci sono sempre meno fotoni

che arrivano in basso e quindi le foglie che si trovano più in basso percepiscono meno

fotoni, meno energia e quindi fotosintetizzano di meno.

Questi tipi di illuminazione ci permettono di avere delle risposte più uniformi in una nostra

coltivazione.

Una cosa che dobbiamo sempre considerare è sempre come la luce si va a distribuire nel nostro

ambiente di coltivazione: ci possono essere delle zone d’ombra create dalle strutture della serra

ma anche dalle piante stesse. Quindi è necessario conoscere come si evolve il nostro ambiente

di coltivazione in funzione anche di come varia l’intensità luminosa all’interno di una superficie.

In basso a sinistra c’è una mappa in cui vengono riportati da 0 a 18 quante moli di luce al giorno

in un fotoperiodo di 16 ore cadono su una superficie: nelle zone centrali si trovano le lampade,

nonostante ciò, non tutta l’area può essere uniformemente illuminata. Questa mappa serve per

capire dove aggiungere luce a seconde del periodo dell’anno ma anche come distribuire in

maniera più uniforme la luce.

Esistono anche dei controllori che ci permettono di regolare l’intensità luminosa dei led per

garantire un ammontare di luce costante durante tutto il periodo, riducendo i costi energetici e

soprattutto migliorando le performance di assorbimento delle piante (troppa luce può

danneggiare le piante).

PAR: Photosynthetic Active Radiation, Radiazione Fotosinteticamente Attiva è la sommatoria

delle lunghezze d’onda comprese tra i 400 e i 700 nm. Ultimamente si sta cercando di dare una

definizione nuova di questa teoria perché ovviamente dire che le piante assorbono solo tra i 400

e i 700 nm è un po’ sbagliato perché non vuol dire che un fotone a 701 nm o a 399 nm non induce

fotosintesi all’interno della pianta, infatti noi vediamo che in una immagine sono rappresentati in

maniera monocromatica come i diversi colori, quindi la diversa qualità della luce, penetra

all’interno delle nostre foglie: Il blu e il rosso si fermano agli strati superficiali, le foglie hanno le

clorofille quindi assorbono blu e rosso, non assorbono luce verde quindi non è schermata ma

penetra in profondità nei tessuti della foglie. Questo fenomeno è ancora più marcato con il far

red: penetra ancora di più rispetto alla luce verde all’interno della foglia, questi sono tutti fotoni

che in realtà vanno ad azionare tutti i fotosistemi che si trovano nei tessuti inferiori della nostra

pianta. Inoltre, dobbiamo considerarli come fotoni utili.

Day Light Integral (DLI) : intendiamo la sommatoria di fotoni che incide su una superficie in una

determinata giornata. Supponiamo che il fotoperiodo sia di 16 ore, il numero di fotoni che

cadono su una superficie per tutto il lasso di tempo del periodo luminoso (16 ore).

Questo grafico mostra una

variazione in una serra delle moli di

luce al giorno nel corso di un anno.

Infatti, da 5 moli di luce al giorno

arriviamo ad avere nei mesi centrali

del periodo estivo a quasi 30 moli di

luce al giorno. Generalmente per

molte piante il DLI minimo per avere

una produzione commercializzabile

è di 10 moli di luce giornaliera.

Effettivamente la luce va considerata come nutrizione, come energia che vogliamo al nostro

impianto.

Il DLI può interagire con la fioritura: su questa tabella sono riportati diversi fabbisogni a

intensità saturanti di DLI che inducono una risposta di fioritura in diverse ornamentali. Sono tutti

quanti fabbisogni specie-specifici ma possono essere anche varietà-specifiche.

Questo è un esempio

pratico di come la DLI

può interagire con la

fioritura. Nel caso della

nemesia, all’aumentare

della DLI, cambia la

fisionomia e riusciamo

ad ottenere una

fioritura solamente con

12.3 moli di luce

giornaliere.

Oggi ci focalizzeremo soprattutto sugli effetti del fitocromo: qui si vede che a parità di spettro,

aggiungendo il Far-red le piante vanno in fioritura; le piante senza Far-red presentano una

fioritura ritardata. Infatti, aumentando anche il fotoperiodo estendendolo con l’illuminazione di

Far-red riduciamo l’induzione alla fioritura.

Sono stati fatti tre esperimenti: quello su Salvia dimostra che a parità di PAR variando la

percentuale delle diverse lunghezze d’onda (nell’esempio abbiamo diversi spettri come quello

in rosso costituito da 50% di rosso, 50% di Far-red oppure quello in verde costituito da un 50%

di verde, un 25% di rosso e un altro 25% di Far-red) e soprattutto aumentando la percentuale

del blu la pianta diventa sempre più compatta.

Noi con la qualità della luce possiamo regolare diversi tratti morfologici delle piante che possono

influire sul valore commerciale delle stesse. Se noi riusciamo a parità di tempistiche ad anticiparci

con un piccolo trattamento di illuminazione e riusciamo ad indurre la fioritura 10 giorni prima

significa entrare nel mercato 10 giorni prima e quindi avere un prezzo diverso.

Ovviamente questo effetto non è uguale

per tutte le piante, abbiamo diverse

piante e quindi diverse risposte:

Neutrodiurne: piante che rispetto alla

fioritura sono indifferenti alla lunghezza

del fotoperiodo.

Brevidiurne o short-day plants sono

delle piante che non fioriscono in

presenza di un giorno lungo. Se

l’intervallo critico (critical photoperiod)

ha un valore di 12 ore mentre il

fotoperiodo è di 12,5 ore una

brevidiurna non dovrebbe fiorire

Longidiurne o long-day plants: sono

piante che fioriscono solamente se i

periodi di esposizione alla luce, come in

estate, sono superiori all’intervallo

critico.

In questa slide vediamo come una pianta

brevidiur