QUESTO TESTO CHE VERRÀ PUBBLICATO A PUNTATE SU “DOLCE VITA” SI PREFIGGE IL COMPITO DI DARE DELLE BASI PER CAPIRE COME LA LUCE ARTIFICIALE INTERVIENE NEI PROCESSI DI SVILUPPO DELLE PIANTE AL FINE DI POTER SCEGLIERE LA SORGENTE LUMINOSA PIÙ ADATTA ALLE VOSTRE ESIGENZE.
Lo sviluppo naturale delle maggior parte delle piante è regolato dalla variazione del periodo di luce durante il giorno e durante le stagioni,
oltre che dalle condizioni climatiche del luogo.
Negli ultimi anni l’uomo si è proposto di forzare lo sviluppo naturale delle piante al fine poterle coltivare in ambienti domestici. Dall’esperienza è emerso che per poter ottenere risultati soddisfacenti è necessario ricreare le condizioni ambientali presenti in natura.
L’intero ciclo di sviluppo delle piante viene condizionato dalla luce, i cui effetti dipendono sia dall’intensità della radiazione elettromagnetica (livello di illuminamento) che dall’efficacia della stessa nei diversi campi di radiazione (composizione della luce) entro lo spettro elettromagnetico (Immagine 1).
La porzione di spettro elettromagnetico utilizzato per promuovere i processi di sviluppo delle piante è compresa tra i 400 e i 700 nanometri (nm) ed è definito dalla curva di sensibilità alla fotosintesi (immagine 2). Questo range viene definito radiazione fotosintetica attiva o PAR (Photosyntetically Active Radiation).
INTERAZIONE LUCE – PIANTA
La luce promuove nei vegetali due processi primari che soprassiedono lo sviluppo:
– la fotosintesi
– la fotomorfogenesi
La luce inoltre interviene direttamente anche in due processi secondari, ma comunque di vitale importanza:
– il fototropismo;
– il fotoperiodismo.
LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA
In questo processo si forma la clorofilla, una sorta di “pannello solare” della pianta, che raccoglie energia utile al suo sviluppo.
La fotosintesi invece, avviene esclusivamente in presenza di luce e comporta il processo inverso alla respirazione, ovvero l’assorbimento di anidride carbonica e il rilascio di ossigeno. Lo sviluppo armonico si verifica solo quando l’azione della fotosintesi prevale su quella della respirazione.
La fotosintesi è stimolata dalla radiazione blu alla lunghezza d’onda di 425 ÷ 450 nm e dalla rossa tra i 575 ÷ 675 nm.
Per la sintesi della clorofilla o respirazione risultano più importanti i toni blu con massimale a 450 nm e con un picco minore nel rosso a 650 nm. L’attivazione del processo di fotosintesi richiede una quantità minima di energia luminosa, che varia in funzione della varietà colturale: alcune piante crescono esclusivamente se sono esposte a grandi quantità di luce, (piante eliofile come il girasole), mentre altre si sviluppano esclusivamente in presenza di un ridotto irraggiamento (piante ombrofile come l’avogado o la yucca).
Nelle piante eliofile, l’azione fotosintetica cresce con l’aumentare dell’irraggiamento luminoso, ma poiché l’assimilazione da parte dei vegetali è soggetta a saturazione, essa raggiunge il massimo a valori prossimi ai 10.000 lux. Per questo motivo non è indicato nelle coltivazioni indoor l’utilizzo di lampade HPS (sodio alta pressione, Hight Pressure Sodium) superiori ai 600 watt per metro quadro.
Dagli studi effettuati sulle diverse varietà di vegetali da produzione è emerso che un aumento indotto artificialmente della percentuale di anidride carbonica nell’ambiente di coltivazione (da 360 ppm a 600-700 ppm), fa aumentare il livello massimo di illuminamento accettabile dalla pianta stessa, incrementando così i processi di fotosintesi e di sviluppo, nonché la produzione e la resistenza alle temperature alte. Ecco perché nelle growroom con potenti sistemi di illuminazione vengono utilizzati erogatori di anidride carbonica. Questa tecnica in agraria viene definita “concimazione carbonica” ed è consigliata esclusivamente per ambienti di coltura particolarmente grandi.
LA FOTOMORFOGENESI
Questo meccanismo descrive l’azione qualitativa e quantitativa della luce sulla morfologia (forma) della pianta. Un quantità di luce troppo bassa porta una germogliazione prolungata, rimpicciolimento della superficie fogliare e conseguente diminuzione della formazione di clorofilla. Un’ errata composizione della luce può essere dannosa, una preponderanza della luce blu – violetta può causare ritardi nella crescita in altezza, mentre un’irradiazione prevalentemente basata sul rosso e sull’infrarosso stimola un eccessivo accrescimento longitudinale (piante sfilate).
Ecco perché le lampade HPS “pure”, a causa della prevalenza di toni rossi, non sono indicate per le fasi di crescita vegetativa, e anche durante la prefioritura tendono a distanziare gli internodi in modo non sempre armonico e proporzionato. Il vantaggio delle HPS e comunque quello di
emettere un flusso luminoso (misurato in “lumen”) maggiore rispetto a tutte le altre sorgenti in commercio, e questo permette di utilizzarle con profitto nelle fasi di maturazione e fioritura. Modulando le lunghezze d’onda con sorgenti luminose artificiali è possibile controllare i ritmi di germinazione, crescita e maturazione di alcune piante.
L’immagine 3 dimostra come piante cresciute esclusivamente sotto una luce con toni rossi (vaso a destra) si presentano sfilate, con foglie piccole e rade rispetto a piante sviluppate sotto una luce ricca di toni blu (vaso a sinistra).
I bulbi MH (ioduri metallici) e quelli a fluorescenza compatta (le lampade a risparmio energetico come le Fluo Compact e le Envirolite, da poco disponibili nel mercato del giardinaggio indoor) sono ricche di toni blu e pertanto ideali per garantire una crescita armonica delle piante durante la fase vegetativa. Queste lampade garantiscono una crescita compatta, la formazione di foglie ampie e una ridotta distanza tra gli internodi.
Da quanto detto sopra emerge che le sorgenti luminose artificiali più adatte a governare questi processo sono quelle in grado di offrire la maggior completezza spettrale nella zona PAR.
Tra le sorgenti utilizzate nella coltivazione indoor le meglio bilanciate possono essere considerate le HPS della serie Grolux (Sylvania), Agro e Greenpower (Philips), Plantastar (Osram). Sull’argomento lampade si tornerà più nello specifico nelle prossime puntate, una volta presentate le basi dell’illuminotecnica agraria.
IL FOTOTROPISMO
Il fototropismo è la reazione della pianta agli stimoli luminosi provenienti da un’unica direzione. Tale fenomeno è controllato da alcuni ormoni, in particolare le auxine, che prodotti a livello apicale vengono traslocati nelle zone di differenziazione (luogo dove si formano i nuovi germogli). Il trasporto di questi ormoni viene fortemente influenzato dalla luce. Il processo di traslocazione delle auxine influisce sia sull’apparato radicale che su quello aereo (fusto, foglie, fiori) .
Il comportamento delle radici viene detto fototropo-negativo, cioè con uno sviluppo contrario alla direzione di provenienza della luce, mentre le parti aeree reagiscono alla luce con un comportamento fototropo– positivo, ovvero crescono in direzione della luce. Le foglie si dirigono in genere perpendicolarmente ai raggi luminosi per offrire la massima superficie di esposizione all’energia luminosa e vengono definite fototropo-trasversali.
La radiazione elettromagnetica che più influisce su questo processo è la banda azzurra con lunghezza d’onda compresa tra i 350 nm e i 475 nm ed è normalmente contenuta sia nelle lampade HPS che nelle MH oltre che nelle lampade a fluorescenza lineare (neon) e compatta (a risparmio energetico).
IL FOTOPERIODISMO
Per fotoperiodismo si intende la dipendenza che i processi di crescita e sviluppo delle piante hanno con il rapporto fra la durata della luce e del buio. Sfruttando questa proprietà è possibile influire sui processi biologico-riproduttivi delle piante in due modi differenti:
– utilizzando la luce artificiale in mancanza di quella naturale come avviene nella coltivazione indoor;
– riducendo o oscurando la luce naturale, sistema utilizzato per effettuare il sexing o la fioritura forzata in outdoor.
In relazione alla fioritura le piante vengono definite come:
°piante a “giorno breve” o “brevidiurne”; esse fioriscono solo quando la durata del giorno è inferiore ad un certo valore limite ( es. aglio, lattuga);
– piante a “giorno luogo” o “longidiurne”; fioriscono solo quando la durata del giorno è superiore ad un certo valore limite (es. petunia, camelia, avena);
– piante a “giorno neutro” per le quali la fioritura è influenzata da altri fattori (es, vite, gardenia, viola).
La capacità che presentono tali piante di misurare la durata del giorno e della notte risulta particolarmente importante in quanto consente di sincronizzare la riproduzione sessuale di tutti gli individui della stessa specie favorendo il processo di fecondazione incrociata. Questo fa si che in piante della stessa specie sottoposte ad un fotoperiodo idoneo, gli apici vegetativi cessino la formazione di foglie normali e diano inizio alla formazione degli apparati fiorali.
L’effetto della luce dipende dalla fase in cui si trova la pianta quando viene illuminata. La luce data durante la fase in cui la pianta necessita di luce stimola sempre la fioritura, mentre somministrata nella fase notturna inibisce la fioritura nelle brevidiurne e la stimola nelle longidiurne.
La continuità o meno del buio svolge un ruolo determinate nei processi di sviluppo e maturazione. Piante longidiurne, come la fragola, una volta sottoposte a piccole interruzioni del buio nella fase notturna, possono promuovere i processi di fioritura; caso opposto è quello di una brevidiurna, che se sottoposta in fioritura a infiltrazioni di luce durante la notte può manifestare segni di ermafroditismo.
Alessandro Peretti
Architetto specializzato in illuminotecnica dei vegetali. Responsabile tecnico di Indoorline.
