La luce è forse la considerazione più importante per ottimizzare la crescita delle piante in una serra o in una fattoria verticale. In questi ambienti di orticoltura l'illuminazione artificiale viene utilizzata quando la luce naturale è carente o non disponibile. Esistono diversi miti che circondano gli spettri di luce specifici utilizzati per le colture in crescita e, più specificamente, l'uso della luce bianca, verde o ad ampio spettro. Questa è la prima di una serie di interviste in cui ci siamo rivolti alla specialista di piante di Signify, Esther de Beer, per sfatare questi miti sulla luce bianca. In questa prima intervista abbiamo posto la domanda: la luce verde penetra più in profondità nella chioma?

La luce solare contiene quantità approssimativamente uguali di luce rossa, verde, blu e rosso lontano. In Signify, le nostre soluzioni d'illuminazione LED forniscono una combinazione di colori ottimizzata per la crescita delle piante e l'efficienza energetica. Uno dei vantaggi dell'illuminazione LED è che questo spettro può essere personalizzato. Colture diverse richiedono spettri diversi, ma la maggior parte dei nostri spettri di luce ha relativamente poca luce verde. Esistono diversi miti sull'uso sia della luce bianca che della luce verde, ad esempio che quest'ultima penetri più in profondità nella chioma e quindi porti a una crescita migliore.

Le piante sono verdi, il che significa che la luce verde viene parzialmente riflessa dalle foglie delle piante. Pertanto, sembra molto plausibile che la luce verde penetri più in profondità nella chioma. Per indagare su questo, abbiamo effettuato diverse misurazioni nelle chiome delle colture e abbiamo trovato alcuni risultati sorprendenti.

Finora, molti ricercatori hanno misurato le proprietà ottiche delle singole foglie. Come sappiamo, la luce viene assorbita, riflessa o trasmessa dalle foglie. Da queste misurazioni in una singola foglia, hanno riscontrato che l'assorbimento della luce verde è di circa l'80% mentre quello della luce blu e rossa è maggiore, circa il 90%. Inoltre, circa il 10% della luce verde viene trasmessa dalla foglia, rispetto a solo una piccola percentuale della luce rossa e blu. Anche l'assorbimento della luce rossa lontana è molto più basso. Da ciò, sembra plausibile che la luce verde penetri più in profondità della luce rossa e blu.

Tuttavia, è rischioso trarre conclusioni dalla misurazione di una singola foglia, poiché la trasmissione della luce in una chioma di foglie più grande è molto più complicata. Per vedere come lo spettro e l'intensità cambiano attraverso una chioma, abbiamo deciso di adottare un approccio pratico e misurare lo spettro a diverse altezze in chiome di piante reali mentre si verificano in condizioni di serra commerciali.

Iniziamo osservando il grafico 1. Qui, abbiamo misurato la luce a tre diverse altezze in una chioma di rose (misurata in una serra presso il Improvement Center Delphy, 2018). Innanzitutto, la linea blu mostra la quantità di luce e la distribuzione spettrale misurata appena sopra il raccolto (che è lo spettro della luce solare). Dopodiché, abbiamo misurato a un'altezza a metà della chioma (la linea rossa) e infine abbiamo misurato nella parte inferiore della chioma, all'altezza dove tagliereste il raccolto (la linea grigia).

Grafico 1. La luce misurata a tre diverse altezze in un baldacchino di rose

La prima cosa che notiamo è che, man mano che ci si abbassa nel crop, il livello di luce della Radiazione Attiva Fotosintetica (luce PAR, che copre le lunghezze d'onda che vanno da 400-700 nm) diminuisce fortemente. Si scopre che il 95% della luce PAR viene assorbita dal raccolto. La seconda cosa da notare è che questa diminuzione di intensità è molto minore per la luce rossa lontana (che è nell'intervallo tra 700-800 nm). Questo è prevedibile dal basso assorbimento fogliare e dall'elevata trasmissione di lunghezze d'onda superiori a 700 nm. Sfortunatamente, in questo grafico è ancora difficile dire se la luce verde – che si trova nella regione tra 500 e 600 nm – penetri più profondamente nella chioma rispetto alla luce rossa e blu.

Per indagare in modo più dettagliato, abbiamo esaminato le quantità relative dei diversi colori nella luce PAR. Nel grafico 2, le barre verdi rappresentano la quantità relativa di verde nella luce PAR. Nella parte superiore della chioma il 26% della luce PAR (400-700 nm) è nella gamma verde. Se la luce verde penetra più in profondità nella calotta ti aspetteresti che la barra verde aumenti, ma rimane esattamente la stessa.

Grafico 2: Le quantità relative di rosso e verde nella luce PAR

Ciò che cambia, tuttavia, è il rapporto tra rosso e rosso lontano. Se guardiamo indietro alla parte superiore della vela nel grafico 1, ci sono quantità approssimativamente uguali di rosso e rosso lontano (che è nell'intervallo tra 700-800 nm), mentre scendiamo quel rapporto cambia in modo abbastanza drammatico: c'è relativamente più rosso mentre scendiamo nel baldacchino.

Quanto sopra è stato anche testato su una coltura di pomodori in una serra dell'Università di Wageningen & Research Bleiswijk nel 2020. Puoi vedere i risultati nel grafico 3. Queste misurazioni erano paragonabili a quelle nella chioma delle rose, ma ora lo spettro è stato misurato con intervalli di soli 50 cm. Tuttavia è successa la stessa cosa; il rapporto verde/PAR è costante con l'altezza, mentre il rapporto rosso/rosso lontano cambia.

Sia nel raccolto di rose che di pomodoro, la maggior parte della luce PAR viene assorbita dal raccolto. Una piccola frazione passa attraverso la chioma 'liberata' dalle foglie. È questa piccola quantità che determina la -sorprendente- constatazione che nella parte inferiore della chioma c'è una quantità uguale di luce verde rispetto al rosso e al blu. 

Grafico 3 La luce misurata a diverse altezze in una chioma di pomodoro

Ciò che cambia, tuttavia, è il rapporto tra rosso e rosso lontano. Se guardiamo indietro alla parte superiore della vela nel grafico 1, ci sono quantità approssimativamente uguali di rosso e rosso lontano (che è nell'intervallo tra 700-800 nm), mentre scendiamo quel rapporto cambia in modo abbastanza drammatico: c'è relativamente più rosso mentre scendiamo nel baldacchino.

Abbiamo sfatato questo mito: questi risultati dimostrano molto chiaramente che la luce verde non penetra più in profondità nella chioma rispetto alla luce rossa o blu. Possiamo trarre questa conclusione perché il rapporto verde/PAR è costante a diverse altezze e quindi non viene assorbito dalla chioma e non penetra più in profondità nella coltura. Inoltre, possiamo concludere che il rapporto rosso/rosso lontano diminuisce drasticamente con l'altezza. Queste prove mostrano chiaramente che il rosso lontano è l'unica luce che penetra più in profondità in un baldacchino rispetto agli altri colori.