一, Los diferentes efectos de los componentes espectrales en el rendimiento de los cultivos.
1. La influencia combinada de la luz roja y azul.
Las principales bandas de la fotosíntesis son la luz roja (630 a 660 nm) y la luz azul (400 a 500 nm). Cuando estos dos tipos de luz funcionan juntos, pueden aumentar enormemente la productividad de los cultivos. La luz roja activa el pico de absorción de la clorofila a/b, lo que acelera la transferencia de electrones en el fotosistema II (PSII) e impulsa directamente el proceso de asimilación fotosintética de carbono. La luz azul ayuda a las plantas a utilizar la energía luminosa de manera más eficiente al controlar la apertura de los estomas, el crecimiento de los cloroplastos y la forma de la luz. Por ejemplo, un experimento de invernadero con melón dulce en Shouguang, provincia de Shandong, demostró que el uso de luces de relleno LED con una proporción de luz roja y azul de 3:1 durante 4 a 6 horas al día puede aumentar el rendimiento del melón dulce en un 40%. El valor medio de producción anual puede aumentar de 42.000 yuanes/mu a 87.000 yuanes/mu.
El efecto sinérgico de la combinación de luz roja y azul también se refleja en la regulación de la morfología del cultivo. La luz roja puede evitar que los tallos se alarguen y ayudar a que crezcan los cogollos laterales, mientras que la luz azul puede fortalecer los tallos y evitar que se caigan. En el experimento con tomates de invernadero en Beijing, un esquema de suplemento de luz con una proporción de luz roja y azul de 4:1 aumentó la densidad de las plantas a 4,17 plantas por metro cuadrado, aumentó el rendimiento en un 27% y aumentó el contenido de azúcar de la fruta en 2,3 grados y el contenido de vitamina C en un 15%.
2. La influencia de la luz verde en la penetración y la regulación
La luz verde (500 a 600 nm) no es la banda principal de la fotosíntesis, pero es útil para crecer en áreas densas o cultivos con copas espesas. La luz verde puede atravesar las hojas superiores y ser absorbida por el dosel inferior. Esto facilita que las plantas utilicen la energía luminosa y reduce la cantidad de competencia lumínica. El Proyecto Invernadero de Rosas de Yunnan revela que añadir un 10% de luz verde a la luz roja y azul puede aumentar el rendimiento de las flores cortadas en un 57%. También puede aumentar el peso fresco de las ramas y tallos de las flores y el ancho de las cabezas de las flores. La luz verde también puede detener el efecto de la luz azul que abre los estomas, controla la transpiración y reduce la pérdida de agua cuando la temperatura es alta.
3. Los efectos morfológicos de la luz roja lejana en la regulación.
La luz roja lejana (720 a 740 nm) no contribuye directamente a la fotosíntesis; sin embargo, puede influir en la morfogénesis de los cultivos mediante la modulación de la actividad de los fitocromos. La proporción de luz roja lejana a luz roja (R/FR) es un factor importante para determinar qué tan alto crecerá una planta, qué tan largos serán sus entrenudos y cuánta área foliar tendrá. Las plantas desarrollan tallos más largos y hojas más grandes cuando la relación R/FR disminuye para que puedan captar más energía luminosa. Por otro lado, evita que crezcan y les anima a ramificarse. Por ejemplo, agregar luz roja lejana (730 nm) por la noche a las plantas de fruta del dragón puede aumentar la cantidad de botones florales en un 30 %, el ritmo de floración de las ramas en un 25 % y escalonar la comercialización.
4. Efectos del estrés provocado por la luz ultravioleta
La luz ultravioleta (UV-A 320–380 nm; UV-B 280–320 nm) puede ralentizar el crecimiento de los cultivos, pero agregar un poco de ella puede ayudar a los cultivos a producir metabolitos secundarios, hacerlos más resistentes al estrés y aumentar su contenido nutricional. Los rayos UV-B pueden ayudar a los cultivos a acumular antioxidantes como flavonoides y antocianinas, lo que los hace menos propensos a enfermarse o ser atacados por plagas. Por ejemplo, agregar UV-B al cultivo de lechuga puede aumentar la cantidad de compuestos fenólicos en las hojas en un 40 % y reducir la cantidad de nitratos en un 20 %, lo que hace que el producto sea más seguro.
2, la mejor manera de utilizar el control dinámico espectral para aumentar el rendimiento de los cultivos
1. Adaptación espectral del ciclo de crecimiento.
Las necesidades espectrales de los cultivos cambian mucho en las diferentes fases de crecimiento. Se requiere una mayor proporción de luz azul (40-50%) durante la etapa de plántula para inhibir el crecimiento excesivo y promover el desarrollo de las raíces; Durante el período de crecimiento nutricional, es necesario aumentar la proporción de luz roja (60-70%) para mejorar la eficiencia fotosintética; Durante el período de crecimiento reproductivo, es necesario complementar con luz roja lejana (10-15%) para promover la diferenciación de los botones florales. Por ejemplo, en Yunnan, durante la etapa de cultivo de tejidos de Dendrobium officinale, utilizar un esquema en el que la luz roja constituye el 80% de la luz puede aumentar la tasa de supervivencia de las plántulas a más del 95% y reducir el ciclo de crecimiento en un 15%.
2. Ajustar el espectro de respuesta ambiental
El ambiente luminoso debe coordinarse con factores ambientales como la temperatura y la humedad para lograr el máximo rendimiento. En verano, cuando hace calor, agregar más luz azul puede reducir la transpiración y la pérdida de agua. En invierno, cuando hace frío, agregar más luz roja puede acelerar la fotosíntesis y hacer que las plantas sean más resistentes al frío. Por ejemplo, mientras se cultiva pitahaya en Guangdong, agregar luz por la noche (de 22:30 a 2:30) y enfriar con atomización puede aumentar el rendimiento de la fruta en un 12% y mantener la fruta en el mercado durante 8 meses más.
3. Hacer el gradiente espectral del dosel
Al plantar densamente, las diferentes secciones del dosel necesitan distintas cantidades de luz. Las hojas superiores necesitan mucha luz roja para realizar la fotosíntesis y las hojas inferiores necesitan más luz verde para atravesar el dosel. Al disponer las tiras de luz LED en capas, se puede lograr un control preciso de la distribución de la luz dentro de la marquesina. Por ejemplo, el invernadero de tomates Shouguang en la provincia de Shandong utiliza un sistema de iluminación suplementaria escalonada que aumenta la tasa fotosintética de las hojas inferiores en un 20% y el rendimiento general en un 15%.
3, Prácticas actuales en la industria y qué sucederá en el futuro.
1. Aplicación de fórmula espectral estandarizada.
Actualmente, la industria ha ideado fórmulas espectrales comunes para diferentes tipos de cultivos. Por ejemplo, las verduras de hoja como la lechuga y las espinacas deben tener una proporción de luz roja-azul de 3:1. Los cultivos de frutas y verduras (como tomates y melones) deben tener una proporción de luz roja-azul de 4:1, con un 10 % de luz roja lejana agregada. Los cultivos de flores (como rosas y crisantemos) deben tener una proporción de luz azul del 50 % para que se vean mejor.
2. Sistema de control espectral inteligente
Los sistemas inteligentes de control del espectro se están volviendo más populares en el negocio a medida que la tecnología IoT mejora. El monitoreo en tiempo real del estado de crecimiento de los cultivos a través de sensores, combinado con algoritmos de inteligencia artificial para ajustar dinámicamente los componentes espectrales y la intensidad, puede lograr un control preciso del rendimiento y la calidad. Las luces LED de crecimiento de plantas Philips GreenPower, por ejemplo, han combinado tan bien una fórmula luminosa y modelos de crecimiento de cultivos que casi han duplicado el rendimiento de tomates y han mejorado mucho el color y el sabor de la fruta.
3. Un gran paso adelante en la tecnología LED-de espectro completo
Las luces LED tradicionales para plantas emplean con frecuencia una combinación de espectros rojo y azul, lo que puede causar dificultades, incluida la distorsión del color, y dificultar la identificación de enfermedades. La tecnología LED de espectro completo imita el espectro del sol para proporcionar un entorno de iluminación que se parece más a la luz natural. Esto hace que los cultivos sean más resistentes al estrés y mejora la calidad de los productos. Por ejemplo, la luz LED de espectro completo recientemente desarrollada puede aumentar el contenido de antocianinas en las hojas de lechuga en un 30% y reducir la incidencia de enfermedades en un 25%.
