La luce è una fonte preziosa per la vita delle piante: solo grazie ad essa è possibile la fotosintesi clorofilliana, il processo chimico che permette di produrre energia e nutrimento per la crescita vegetativa (fotosintesi significa proprio “costruzione attraverso la luce”).
Questo è ancora più vero nell’ambito delle coltivazioni indoor e in serra, dove è necessario garantire le giuste condizioni di luce per favorire lo sviluppo vegetale.
Per farlo, sono state sviluppate diverse tecnologie di illuminazione per la coltivazione delle piante: le cosiddette Grow Light.
Le prime lampade per la crescita delle piante risalgono agli albori dell’illuminazione artificiale. Inizialmente, le tecnologie di illuminazione vegetale seguivano da vicino quelle utilizzate per l'illuminazione umana, portando in breve allo sviluppo delle lampade a fluorescenza e delle lampade HPS.
Tuttavia, la vera rivoluzione nell’ambito dell’illuminazione per l’orticoltura è avvenuta con l’avvento della tecnologia LED.
Rispetto alle altre tecnologie, le Grow Light a LED offrono infatti la possibilità di tarare le condizioni di luce per riprodurre i ritmi naturali delle piante, creando le condizioni favorevoli per la crescita vegetale nelle serre e nei sistemi di coltivazione indoor.
C-LED è stata una delle prime aziende a credere nei LED per la crescita delle piante, dando vita a una gamma di lampade Grow Light basate su questa tecnologia.
Ad oggi, queste soluzioni risultano le uniche in grado di ottimizzare la crescita delle piante. Vediamo perché.
Fondamenti della Luce nelle Coltivazioni Indoor e Serre
Innanzitutto, quella che noi chiamiamo luce è solo una piccola porzione dell’intero spettro luminoso.
La luce ha infatti diverse lunghezze d’onda, e solo alcune sono visibili all’occhio umano.
Lo spettro che possiamo percepire è la cosiddetta "luce visibile”, che va dalle lunghezze d’onda corte del blu (380 nm) alle lunghezze d’onda più lunghe del rosso (740 nm), passando per il verde, il giallo e l’arancione. Al di fuori di questo range, abbiamo la luce ultravioletta (UV) e l’infrarosso (IR).
Per attivare la fotosintesi clorofilliana, le piante utilizzano principalmente la luce nel range tra 400 e 700 nanometri, dunque nelle regioni blu e rosse dello spettro visibile.
Il Ruolo della Luce per la Crescita delle Piante
L’intervallo della radiazione solare che le piante usano per il processo di fotosintesi viene chiamato PAR (Photosynthetically active radiation, radiazione fotosinteticamente attiva).
Grazie ad alcuni pigmenti presenti nei cloroplasti, le piante riescono ad assorbire le radiazioni luminose comprese in questi intervalli e a convertirle, grazie a un processo che coinvolge anche acqua e anidride carbonica, in glucosio e ossigeno, le principali fonti di nutrimento vegetali.
I pigmenti coinvolti nella fotosintesi sono clorofilla-a, clorofilla-b e carotenoidi, che rispettivamente assorbono:
Clorofilla-a: lunghezze d’onda da 430 nm e 662 nm (blu e rosso)
Clorofilla-b: lunghezze d’onda da 453 nm e 642 nm (blu e rosso)
Carotenoidi: lunghezze d'onda 420 nm e 485 nm (blu)
In particolare, oggi sappiamo che la luce blu serve a promuovere la fase vegetativa delle piante, stimolando radici forti e foglie sane, mentre la luce rossa favorisce la fioritura e la fruttificazione.
Luce e Coltivazioni Indoor e in Serra
GIn natura, la principale fonte di luce per le piante è il Sole. Ma, come sappiamo, oggi gran parte delle coltivazioni non avviene all’aperto, ma in serra o indoor, come nelle nuove colture fuori suolo.
In una serra, solo per la copertura, si può perdere fino al 30-40% della luce solare presente all’esterno. Negli ambienti indoor controllati, la luce del sole è addirittura assente. Si pone pertanto la sfida di come fornire la giusta quantità di luce (e nello spettro di luce adeguato) per la crescita delle piante.
Per riprodurre le condizioni di luce esterne e fornire lo spettro più adatto alle esigenze delle piante coltivate, sono state sviluppate diverse lampade specifiche per la coltivazione.
La maggior parte di queste consente però di emettere solo una minima parte del PAR necessario alle specie vegetali per crescere (HPS, lampade fluorescenti ecc..).
Oggi, tra le soluzioni più avanzate troviamo le lampade a LED, le uniche capaci di variare le temperature di colore, le uscite spettrali della luce e l'intensità luminosa emessa in modo del tutto sovrapponibile al sole.
Grow Light vs Luce Solare
Come abbiamo detto, la sorgente di luce per eccellenza sulla Terra è il Sole.
L’intero spettro della luce solare contiene varie lunghezze d’onda, compresa la luce rossa e blu di cui le piante hanno bisogno.
Fino a poco tempo fa, la luce solare era l’unica in grado di emettere il PAR più esteso. Non esisteva infatti una tecnologia capace di riprodurre tutte le lunghezze d’onda nei colori utili alle piante per crescere.
Poi, però, i progressi nella tecnologia dell’illuminazione hanno portato allo sviluppo delle Grow Light a LED, che ormai riescono a imitare fedelmente le lunghezze d'onda della luce solare che servono a sostenere la crescita e lo sviluppo delle piante.
Questo significa che, oggi, le piante possono crescere anche senza la luce del sole.
Tuttavia, è bene ricordare che la luce solare naturale rimane la sorgente più potente.
Peccato che, per ricevere luce solare, le piante debbano trovarsi necessariamente all’aperto.
L’agricoltura in campo è sottoposta però a troppe incognite: su tutte le condizioni meteo, esasperate anche dai cambiamenti climatici, che sfuggono al controllo umano e rendono difficile la coltivazione in suolo all’aperto.
Ecco perché si ripiega sempre di più su serre e coltivazioni indoor, dove è possibile creare condizioni ambientali più controllate per la crescita e lo sviluppo delle piante.
In queste situazioni, i vantaggi offerti dalle Grow Light (specie quelle a LED) appaiono evidenti.
Posizionando strategicamente le lampade, gli agricoltori possono fornire un'esposizione luminosa costante alle colture indipendentemente dalle condizioni esterne.
Le Grow Light più evolute riescono non solo a sostituire la luce solare, ma persino a garantire una qualità costante, tassi di crescita più rapidi e rendimenti più elevati dalle coltivazioni rispetto a quanto avverrebbe in natura.
Regolando, l’intensità e la durata (fotoperiodo), le Grow Light C-LED possono anche adattare le condizioni di illuminazione alle necessità specifiche delle diverse specie vegetali, ottimizzando sia la crescita sia le qualità organolettiche.
Inoltre, possono riprodurre le variazioni stagionali della luce solare, permettendo la produzione di frutta e verdura per tutto l’anno.
Tipologie di Grow Light e Spettro di Luce
Oltre alle Grow Light a LED, abbiamo citato di sfuggita altre tipologie di lampade per la crescita delle piante. Vediamo perché la loro tecnologia è ormai superata.
Lampade fluorescenti
Queste lampade sono costituite da un tubo di vetro riempito con speciali polveri fluorescenti e un miscuglio di gas e vapori metallici a bassa pressione.
Emettono uno spettro ampio, prevalentemente di luce verde, quindi tra i 500 nm e 600 nm: il loro PAR risulta pertanto carente nel range dei 450 nm (blu) e dei 660 nm (rosso).
Si tratta inoltre di uno spettro statico, ovvero non modificabile in base alle necessità delle piante: in più, queste lampade non permettono di regolare l’intensità luminosa.
Hanno infine tempi di accensione lunghi e un alto consumo energetico, il che non le rende adatte al growing.
Lampade HPS
Queste lampade funzionano in modo simile alle lampade fluorescenti, anche se si basano su vapori di sodio ad alta pressione, più efficienti dal punto di vista dei consumi.
Emettono prevalentemente luce gialla-arancione, con uno spettro ampio per quel che riguarda le lunghezze d’onda mediamente assorbite dalle piante. Un po’ per questo, un po’ per il loro basso consumo energetico, sono state le lampade più utilizzate nelle serre prima dell’avvento dei LED.
L’unico problema delle lampade HPS è che non emettono lunghezze d’onda corrispondenti ai picchi di assorbimento della clorofilla, ossia a 430 nm e 662 nm, mancando quasi totalmente dei colori blu e rosso profondo, cruciali per una crescita efficace.
Anche queste lampade hanno uno spettro fisso non modificabile, e non riescono a variare l’emissione di lunghezza d’onda in modo dinamico per andare incontro alle esigenze delle piante.
Lampade MH
Si tratta di lampade a ioduri metallici che emettono luce nelle componenti blu e viola dello spettro luminoso.
Per questo sono ampiamente utilizzate nell'orticoltura per nutrire le piante nelle prime fasi di sviluppo, promuovendo radici più forti e una crescita più compatta. Mancano però totalmente della componente rossa, utile invece per la fioritura e la fruttificazione.
Inoltre, le lampade MH devono essere sostituite circa una volta all'anno, richiedendo molta manutenzione. Come le altre lampade, il loro spettro luminoso è fisso e non regolabile.
Lampade growing a LED
I pLe Grow Light a LED si basano su diodi ad emissione luminosa. Sono veloci ad accendersi, non si surriscaldano e garantiscono un ottimo contenimento dei consumi.
Soprattutto, le lampade grow a LED producono il più alto PAR tra tutti i sistemi di luce artificiale, coprendo range dai 415 nm ai 740 nm, garantendo così le lunghezze d’onda specifiche per attivare al massimo l’assorbimento di luce da parte della clorofilla e dei carotenoidi.
Non si tratta dell’unico vantaggio: rispetto ad altre Grow Light, le lampade LED offrono un controllo dinamico dell’intensità luminosa. Questo significa che è possibile modificare l’emissione dello spettro luminoso a seconda delle esigenze della piante.
In particolare, le Grow Light di C-LED possono customizzare lo spettro luminoso per ottimizzare ogni fase di crescita:
- Luce blu (415-470 nm): stimola la fotosintesi e lo sviluppo radicale, soprattutto nelle prime fasi di crescita della pianta.
- Luce rossa (640-670 nm): favorisce la germinazione, l’accrescimento dei fusti e la fioritura. I 660nm stimolano la fioritura e la produzione di frutta;
- Luce verde (500 - 565 nm): unita alla luce blu e rossa aumenta ulteriormente la crescita vegetativa delle piante, accelera la fioritura ed aiuta la fase di germinazione. Ci sono alcuni pigmenti accessori (diversi dalla clorofilla) che assorbono la luce verde
- Luce far red o rosso profondo (730-740 nm): può essere utilizzato per promuovere la fioritura nelle piante a giorno corto.
Con le Grow Light a LED è possibile regolare questi parametri in funzione del tipo di pianta coltivata (ogni specie ha esigenze specifiche di luce e assorbe la luce in modo diverso) e persino della fase di coltivazione (fase di germinazione/vegetativa o fase di fioritura/fruttificazione) e del fotoperiodo (durata di illuminazione giornaliera) richiesto dalle piante.
Un aspetto fondamentale per le lampade Grow Light è quello di poter realizzare spettri luminosi completi, ad ampio spettro, in grado di coprire tutto la regione del PAR: in questo caso non solo si apporta la luce rossa e blu, ma anche la luce verde.
Innanzitutto, per definizione la luce verde si trova all’interno della Radiazione Fotosinteticamente attiva (PAR), esattamente al centro di questa porzione dello spettro elettromagnetico.
Sappiamo che i colori della regione del blu e del rosso sono le regioni dello spettro elettromagnetico più importanti in quanti stimolano i pigmenti più importanti coinvolti nel processo di fotosintesi: ad esempio il blu e il rosso sono i colori che si trovano in concomitanza con i picchi di assorbimento della clorofilla A e B.
Utilizzare la componente di luce verde in certi spettri, è molto utile per favorire la crescita delle piante.
Le piante sono verdi perché riflettono solo una minima parte di queste lunghezze d’onda, la maggior parte di esse vengono assorbite (>85%) e rispetto al blu e al rosso riesce a penetrare più in profondità nella chioma in quanto viene trasmessa facilmente ad altre foglie.
Utilizzare spettri completi è molto importante, soprattutto ad alte intensità perché la luce verde penetra più in profondità in una foglia rispetto alla luce blu e rossa: infatti può capitare che ad elevate intensità di luce blu e rossa le clorofille e pigmenti accessori sulla superficie fogliare diventano saturi, mentre con l’aggiunta di luce verde i fotoni possono penetrare più in profondità ed essere utilizzati per la fotosintesi.
Applicazioni e Settori di Utilizzo delle Grow Light
Le Grow Light a LED sono ormai diffusissime nelle serre e negli altri sistemi di coltivazioni indoor, inclusi quelli più innovativi del vertical farming.
La versatilità del LED permette infatti di adattarsi alle esigenze specifiche di ogni ambiente di coltivazione.
Nelle serre, siano esse tradizionali o ad alta tecnologia, le Grow Light aiutano a garantire la giusta quantità e tipologia di luce per ogni specie vegetale, ottimizzando le performance produttive delle piante.
Le lampade Grow Light C-LED della serie Combo, ad esempio, possono fornire uno spettro pianta-specifico, risultando utili nella produzione intensiva di piante da foglia, da frutto, ornamentali o da fiore. In queste lampade, anche l’inclinazione della luce è studiata per garantire la perfetta distribuzione luminosa nei grandi ambienti delle serre.
Le Grow Light LED sono cruciali anche all’interno delle coltivazioni fuori suolo come il Vertical Farming. In questo nuovo sistema di coltura indoor, le piante sono coltivate in serre verticali o in contesti di coltivazione a più strati, situati all’interno di strutture studiate ad hoc per garantire le perfette condizioni di crescita e sviluppo.
Si tratta di sistemi più sostenibili e altamente efficienti che permettono sia di contenere le risorse sia di limitare il consumo di suolo.
Le nuove Lampada a Led Futura e Verty sono sviluppate appositamente per la coltivazione in vertical farm. Oltre ad avere uno spettro completo e regolabile, la soluzione C-LED vanta un design leggero che permette l’installazione anche in spazi ristretti, e persino vicino alle piante, ottimizzando la gestione dell’ambiente e le rese produttive.
L’utilizzo delle Grow Light a LED offre numerosi vantaggi anche nel settore dei microgreens e della micropropagazione, altre nuove forme di coltivazione indoor.
C-LED ha sviluppato a questo proposito le Lampade Slim e SLIM EVO, dotate di un volume, di un peso e di un’emissione del calore ridotti al minimo, che permettono il montaggio a distanza più ravvicinata nelle plant factory.
Vantaggi delle Grow Light C-LED
Le Grow Light permettono di evolvere le colture tradizionali e le nuove forme di farming innovativo, ottimizzando la crescita delle piante come nessun’altra tecnologia aveva fatto finora.
La possibilità di regolare intensità, durata e range dello spettro luminoso, unita a una versatilità di design che consente l’inserimento in qualsiasi ambiente produttivo, è sicuramente il vantaggio principale di queste moderne lampade per il growing… ma nemmeno l’unico in grado di fare la differenza per agricoltori e imprenditori.
Le lampade C-LED, ad esempio, convertono oltre l’80% dell’energia elettrica in luce utilizzabile per la coltivazione, contro il 10-20% delle lampade fluorescenti e HPS.
Inoltre, le soluzioni C-LED sfruttano ottiche avanzate che permettono di indirizzare il flusso luminoso dove serve, assicurando che l’energia luminosa venga utilizzata esclusivamente dalle piante e non vada sprecata in aree non necessarie (corridoi, soffitti, pareti e aree di stoccaggio).
Tutto ciò ha benefici diretti sul rendimento delle colture e sul contenimento dei costi energetici, rendendo di fatto l’intero ciclo di produzione agricola più efficiente e, specie nel caso del Vertical Farming, ancora più sostenibile.
Per tutte queste ragioni, le Grow Light C-LED rappresentano la scelta migliore per gli operatori alla ricerca di un sistema di illuminazione intelligente che permetta di ottenere sempre il massimo da ogni coltura, in serra e indoor.
Contatta un professionista C-LED per ottenere ulteriori informazioni sulle Grow Light e le soluzioni di illuminazione per la coltivazione.
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