¿Cómo afecta la luz roja lejana al crecimiento de las plantas?
Introducción a la luz de cultivo LED rojo lejano y al crecimiento de las plantas
¿Cómo afecta la luz roja lejana a las plantas?
La tecnología de la luz de crecimiento rojo lejano afecta a las plantas de muchas maneras, a veces confusas, malinterpretadas e incluso controvertidas. Sin embargo, sigue siendo un tema crucial para los cultivadores de interior que buscan optimizar la fotosíntesis y el rendimiento de la floración. Comprender cómo interactúan las longitudes de onda del rojo lejano con la luz roja también ayuda a responder una pregunta habitual entre los cultivadores: ¿por qué es buena la luz roja para las plantas y cómo amplía esos efectos la luz roja lejana?
Recientemente, hemos revisado varios estudios y artículos sobre la luz roja lejana y hemos decidido resumir los hallazgos más prácticos para cultivadores y diseñadores de iluminación.
- Qué es la luz roja lejana y cómo se relaciona con el efecto Emerson
- Ｗ¿Por qué es buena la luz roja para las plantas?
- Cómo afecta la luz roja al crecimiento de las plantas – y dónde encaja el rojo lejano
- La luz roja lejana y el cuello de botella (PSII, PSI)
- ¿Qué muestran los experimentos reales sobre la luz roja lejana?
- Rojo lejano y alargamiento del tallo
- La luz roja lejana y la latencia de las semillas
- Crecimiento Lejano y Estacional
- El rojo lejano no siempre significa aumentar el rendimiento
- El Far-Red puede ayudar, pero hay que entenderlo
- Luz LED de Crecimiento Rojo Lejano: De la investigación a la aplicación práctica
Fig. 1 Planta y luz
Qué es la luz roja lejana y cómo se relaciona con el efecto Emerson
¿De dónde vienen todas estas ideas sobre los beneficios de la luz roja lejana? El Efecto Emerson, descubierto por Robert Emerson en la década de 1950, describe cómo puede potenciarse la fotosíntesis en las plantas cuando se exponen simultáneamente a la luz de dos longitudes de onda diferentes de luz roja.
En resumen, Emerson descubrió que añadir el rojo lejano (~700 nm) a la luz roja (~653 nm) producía un resultado mucho mejor que los resultados combinados de probar cada color por separado.
- Luz roja (653 nm) rendimiento = 53
- Luz roja lejana (700 nm) rendimiento = 10
- Rojo + Rojo lejano Rendimiento luminoso =72
(resultados en oxígeno por cuanto de luz absorbido)
Fig 2 Robert Emerson
El hecho de que los resultados de la prueba rojo+rojo lejano fueran mejores que los resultados combinados de las pruebas separadas (rojo y rojo lejano) revolucionó nuestra comprensión de los mecanismos de la fotosíntesis.
Emerson conjeturó que, en lugar de que un sistema sumara los efectos de dos longitudes de onda de luz, debía haber dos sistemas distintos trabajando juntos, uno potenciando al otro, que más tarde se conocieron como PSII y PSI.
Ｗ¿Por qué es buena la luz roja para las plantas?
La luz roja desempeña un papel fundamental en la fotosíntesis, impulsando la producción de energía en las plantas con mayor eficacia que la mayoría de las demás longitudes de onda. En los experimentos de Emerson, la luz roja alrededor de 653 nm mostró el mayor rendimiento cuando fue absorbida por el fotosistema II (PSII), el centro de reacción primario que inicia la actividad fotosintética. Esto explica por qué la luz roja es buena para las plantas: excita las moléculas de clorofila responsables de convertir la luz en energía química.
Sin embargo, cuando se añadió luz roja lejana (~700 nm) a la luz roja, la eficacia fotosintética global aumentó drásticamente, lo que revela que la luz roja lejana complementa a la luz roja en lugar de sustituirla. Este descubrimiento condujo a la identificación de dos sistemas de luz, el PSII y el PSI, que trabajan juntos para maximizar la conversión de energía en las plantas.
Cómo afecta la luz roja al crecimiento de las plantas – y dónde encaja el rojo lejano
La luz roja desempeña un papel dominante en el desarrollo de las plantas porque impulsa la fotosíntesis y regula procesos críticos como la floración, la germinación de las semillas y la elongación del tallo. En horticultura, es bien sabido que la luz roja de unos 660 nm activa la absorción de la clorofila, que ayuda a convertir la energía luminosa en azúcares que impulsan el crecimiento de las plantas. Esto explica cómo afecta la luz roja al crecimiento de las plantas y por qué los LED rojos se han convertido en un componente fundamental de la mayoría de los sistemas de luz de cultivo.
Sin embargo, las investigaciones han demostrado que las plantas responden de forma aún más eficaz cuando, junto a la luz roja, se introduce la luz roja lejana. La combinación de ambas longitudes de onda aumenta la tasa fotosintética mediante un mecanismo demostrado por primera vez por el Efecto Emerson. La luz roja lejana (~700 nm) complementa la luz roja estimulando el Fotosistema I (PSI), que trabaja en tándem con el Fotosistema II (PSII) -el sistema sensible a la luz roja- para equilibrar todo el proceso de conversión de energía.
Los diseños modernos de luces de cultivo rojo lejano aprovechan esta sinergia para promover una iluminación más uniforme de la canopia, una floración más rápida y una mayor producción de biomasa. En lugar de sustituir a la luz roja, las longitudes de onda rojo lejano amplían sus beneficios, creando una estrategia espectral completa que refleja el equilibrio que se encuentra en la luz solar natural.
La luz roja lejana y el cuello de botella (PSII, PSI)
El PSII y el PSI son subsistemas situados en la Membrana Tilacoide, enterrada en las células vegetales (puedes leer sobre ello aquí). Puedes pensar en ellos como en estaciones de una fábrica que produce almacenes de energía llamados ATP y NADPH, que finalmente se utilizarán para fabricar azúcar.
Figura 3a La fotosíntesis tiene lugar en la membrana tilacoide, enterrada profundamente en una célula vegetal.
Figura 3b La membrana tilacoide y las estaciones PSII, PSI
La luz azul y roja son absorbidas tanto por el PSII como por el PSI y son importantes para que tenga lugar la fotosíntesis.
Además, el PSII es particularmente eficaz en la absorción de la luz roja a 680 nm.
Además, la PSI es particularmente eficaz en la absorción de la luz roja lejana a 700 nm
Si tienes mucha luz azul y roja de tus lámparas de cultivo, se produce la fotosíntesis, pero habrá un cuello de botella en la PSI. ¿Por qué?
Hay una copia de seguridad natural en la ISP porque el procesamiento allí es intrínsecamente más lento. Como la PSI absorbe mejor el rojo lejano, añadir rojo lejano a tus luces de cultivo debería ayudar a que las cosas avancen.
En resumen, la luz roja lejana NO ES un elixir mágico para el crecimiento, como algunas personas podrían pensar en un principio a partir de experimentos que muestran resultados milagrosos: simplemente ayuda a que el proceso fluya desde el PSII y el PSI.
No tendrás un problema de cuello de botella con el cultivo en exterior porque el sol tiene mucha luz roja lejana (Figura 4).
Figura 4 El espectro del Sol muestra mucha luz roja lejana (>700nm)
¿Qué muestran los experimentos reales sobre la luz roja lejana?
Examinamos tres estudios que investigaban la luz roja lejana suplementaria y descubrimos estos resultados.
- Estudio 1: aumento del 39,4%, 19,0% y 0,0% en los pesos secos de tres ejemplares de lechuga.
- Estudio 2: aumento del 46-77% del peso seco y del 58-75% de la superficie foliar de la lechuga.
- Estudio 3: aumento del 31,72% de la fotosíntesis foliar con luz roja lejana.
(ver referencias al final.)
Aunque estos estudios muestran resultados significativos, debemos reiterar que estos hallazgos no afirman que la luz roja lejana suplementaria sea una oportunidad mágica de crecimiento, sino que simplemente validan que el cultivo con luz de crecimiento podría beneficiarse de la luz roja lejana suplementaria.
Rojo lejano y alargamiento del tallo
Bajo el dosel de un bosque, la luz azul y roja disminuyen, pero abunda la luz roja lejana que se transmite a través de las hojas (ver Figura 5 ). Esto indica a las plantas germinativas de abajo que extiendan sus tallos y busquen mejor la luz del sol, lo que también se conoce como «evitar la sombra».
En un entorno de cultivo de interior, puedes utilizar la luz roja lejana y el alargamiento del tallo como ventajas.
Fig 5 – Medida de este espectrómetro tomada bajo una hoja durante el sol del mediodía.
Un aspecto positivo del alargamiento del tallo se da en el cultivo de la fresa. Los cultivadores pueden utilizar luz roja lejana para ayudar a aumentar los tallos, lo que permite una mejor ventilación y evita el moho y los hongos. Además, con tallos más largos, la fruta es más fácilmente visible y recolectable.
Fig 6 – La luz roja lejana favorece el crecimiento del tallo para una mejor ventilación
Sin embargo, en algunos casos la luz roja lejana para aumentar el crecimiento del tallo puede no ser deseable; tal vez quieras mantener tus productos cortos y achaparrados por atractivo visual (por ejemplo, la lechuga).
Además, algunos artículos sugieren que los azúcares utilizados para el crecimiento del tallo afectarán al rendimiento y la calidad del fruto en las plantas frutales.
Figura 7 – El color en la luz y el tamaño de la planta – Foto cortesía de Al Gracian en Albopepper.com
La luz roja lejana y la latencia de las semillas
Las semillas se encuentran a menudo en el suelo, bajo el dosel. También pueden percibir su presencia en zonas sombreadas reaccionando a la luz roja lejana, pero a diferencia de un brote, la semilla permanecerá latente, esperando una oportunidad más apropiada para brotar.
Figura 8 – Las semillas reaccionan a la luz roja lejana aletargándose
Crecimiento Lejano y Estacional
Si tienes plantas en el jardín o en el balcón, probablemente notes un florecimiento colectivo, sobre todo en primavera/verano: tallos nuevos, hojas frescas y flores. La luz roja y roja lejana influyen en esta transformación mágica al influir en la estructura de una molécula de fitocromo.
Consideradas iguales las horas diurnas y nocturnas, el fitocromo alcanza una especie de estasis. Pero al llegar la primavera/verano, las horas del día son más largas, lo que provoca un cambio en la influencia de la luz roja y roja lejana sobre el estado del fitocromo, y esto desencadena el crecimiento estacional.
Puedes leer todo sobre el crecimiento estacional aquí.
Fig 9 – La molécula fitocromo, la clave del crecimiento estacional.
Figura 10 – El crecimiento estacional está determinado por las horas de luz diurna
El rojo lejano no siempre significa aumentar el rendimiento
El producto final de la fotosíntesis es el azúcar. Pero el hecho de que tengas abundancia de azúcar gracias a la luz roja lejana suplementaria, no significa un aumento del rendimiento de las plantas.
El ADN del núcleo de una planta pasa por una lista de comprobación de elementos (control de puntos de control) antes de que considere apropiado desencadenar el crecimiento. Evalúa la temperatura, la humedad, la disponibilidad de hormonas, la disponibilidad de agua, el estrés de la planta, etc. En efecto, aunque dispongas de luz azul, luz roja y luz roja lejana para fomentar adecuadamente la fotosíntesis, puede que aún así no consigas los resultados que deseas.
Fig 11 – El Núcleo de la Célula Vegetal controla todas las funciones de la división celular.
Figura 12 – La 4ª fase del ciclo celular es la división celular (Mitosis) – por Ali Zifan (wikipedia-CCBY-SA 4.0)
Y recuerda, cada planta es diferente
Cada especie vegetal tiene sus propias peculiaridades. Lo que funciona perfectamente para uno puede no ser lo ideal para otro. Sus peculiaridades yacen en lo más profundo del ADN del núcleo como parte del plan maestro de la evolución, la supervivencia del más apto.
Fig 13 – Mediciones de luz roja, roja lejana y uv con un medidor de PAR espectral.
El Far-Red puede ayudar, pero hay que entenderlo
En este artículo, hemos intentado cubrir todos los aspectos de la luz roja lejana
Pero hemos descubierto que no es tan fácil como encender la luz roja lejana y aumentar el rendimiento, ya que hay que tener en cuenta muchos aspectos de la luz roja lejana: cuellos de botella PSI, elongación del tallo, crecimiento estacional y consideraciones sobre el núcleo / ADN.
Además, todas las plantas tienen peculiaridades: si alguna vez has intentado cultivar plantas, aprendes rápidamente que lo que es bueno para una planta puede no funcionar para otra. No obstante, comprender los matices de la luz roja lejana da a los cultivadores más posibilidades de conseguir resultados de luz roja lejana, mediante la experimentación y el ajuste de los parámetros.
Todos los datos de medición de este artículo se tomaron con un medidor de PAR espectral UPRtek.
Luz LED de Crecimiento Rojo Lejano: De la investigación a la aplicación práctica
Mientras la investigación nos ayuda a comprender el complejo comportamiento de la luz roja lejana, los cultivadores confían en los sistemas de luz LED roja lejana para traducir esos conocimientos científicos en resultados mensurables.
Las modernas tecnologías de luz LED para cultivo se diseñan ahora con un ajuste espectral preciso, que permite a los usuarios equilibrar las longitudes de onda rojas y rojas lejanas para cultivos o fases de crecimiento específicos.
Utilizando una luz de cultivo LED rojo lejano, los cultivadores pueden reproducir las condiciones de luz natural que impulsan la eficacia de la fotosíntesis, el inicio de la floración y la acumulación de biomasa. Sin embargo, no se trata de una fórmula única: cada especie responde de forma diferente a la radiación roja lejana, y el ajuste fino de las proporciones espectrales sigue siendo esencial.
Por eso son indispensables herramientas precisas de medición del espectro, como el Medidor de PAR Espectral UPRtek PG200N. Permiten a investigadores y cultivadores analizar y optimizar el rendimiento del rojo lejano, garantizando que las estrategias de iluminación se basen en datos y no en ensayo y error.
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