¿Pueden las plantas realizar la fotosíntesis con tubos de luz?
Las plantas son capaces de sostener su desarrollo y contribuir a la ecología del planeta a través del proceso fundamental de la fotosíntesis, que implica la transformación de la energía luminosa en energía química. Las luces de tubo son un tipo típico de fuente de luz artificial, y una de las preguntas más importantes que los jardineros y horticultores de interior deben responder es si son capaces o no de respaldar con éxito este proceso esencial. Necesitamos investigar la ciencia de la fotosíntesis, las características de los tubos de luz y las formas en que estas cosas pueden aplicarse en el campo del cultivo de plantas para encontrar una solución a este problema.
El principal pigmento que se encuentra en las células vegetales, la clorofila, es responsable del proceso esencial de la fotosíntesis, que implica la absorción de luz. La absorción máxima se produce en las áreas azul (400 a 500 nm) y roja (600 a 700 nm) del espectro de luz de la clorofila a y la clorofila b, que son las dos formas de clorofila que se encuentran en mayor abundancia. Los procesos dependientes de la luz-son impulsados por estas longitudes de onda, que dan como resultado la división del agua y la producción de trifosfato de adenosina (ATP) y fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADPH), que son portadores de energía necesarios para la conversión de dióxido de carbono en glucosa. A pesar de que la luz verde (500-600 nm) se refleja principalmente, que es lo que da el color verde a las plantas, en algunas especies puede afectar la función de los estomas y la proliferación de las hojas.
La luz solar natural proporciona toda una gama de longitudes de onda; sin embargo, los espacios interiores a veces no reciben suficiente luz solar, lo que obliga al uso de iluminación artificial. Un tipo de iluminación fluorescente conocida como luces de tubo funciona provocando la excitación del vapor de mercurio, lo que da como resultado la emisión de luz ultravioleta (UV). Esta luz se transforma posteriormente en luz visible mediante un revestimiento de fósforo que se encuentra en el interior de la lámpara de tubo. El espectro de emisión de luz depende del tipo de fósforo, lo que provoca fluctuaciones que influyen en el desarrollo de las plantas.
La mayor parte de la luz que emiten los tubos fluorescentes de color blanco frío se encuentra en los espectros azul y verde, y su temperatura de color oscila entre 4100K y 6500K. Encuentran una amplia aplicación en entornos domésticos y comerciales con el fin de proporcionar iluminación general. A pesar de que las longitudes de onda azules son ventajosas para el crecimiento vegetativo, ya que favorecen el desarrollo de las hojas y mantienen una estructura vegetal compacta, la gran cantidad de luz verde, que las plantas no pueden absorber muy bien, dificulta su capacidad de realizar la fotosíntesis. Estos tubos son buenos para plantas que requieren poca luz, como plantas serpiente o potos, pero pueden tener dificultades para sustentar especies que se desarrollan más rápidamente.
Los tubos fluorescentes que producen más longitudes de onda rojas y amarillas se conocen como tubos fluorescentes de color blanco cálido. Su temperatura de color oscila entre 2700K y 3000K. Una de las funciones más importantes que desempeña la luz roja en la floración y la fructificación es que es esencial para los procesos independientes de la luz-que ocurren durante la fotosíntesis. Por otro lado, su menor emisión de luz azul podría impedir el crecimiento de las hojas durante la etapa vegetativa, lo que las hace menos adecuadas para plántulas o verduras de hojas verdes. Son más beneficiosos para las plantas que se encuentran en la fase reproductiva, como las plantas en flor que han alcanzado la madurez.
Las longitudes de onda azul (400–500 nm) y roja (600–700 nm) de los tubos fluorescentes de espectro completo-se equilibran con cantidades menores de espectro verde y otros. Esta disposición está diseñada para simular la luz solar natural presente en el entorno. El índice de reproducción cromática (CRI) de estas luces suele ser superior a 85, lo que las convierte en una fuente de luz integral y adecuada para todas las fases del desarrollo de las plantas. Estudios, como el publicado en HortScience, demuestran que las hierbas que se cultivan en tubos de espectro completo-tienen un contenido de biomasa y clorofila equivalente a las que se cultivan al sol, comprobando así la utilidad de estos métodos.
En comparación con los tubos convencionales, los tubos de alto-emisión (HO) y muy alta-emisión (VHO) proporcionan una mayor intensidad de luz (que se mide en densidad de flujo de fotones fotosintéticos o PPFD). A una distancia de 12 pulgadas, los tubos de HO tienen la capacidad de alcanzar valores de PPFD de 400 a 600 μmol/m2/s, lo que los hace aceptables para plantas con luz media-como los tomates. Los tubos VHO, que tienen un factor de potencia de descarga (PPFD) de hasta 800 μmol/m2/s, están diseñados para adaptarse a especies de mucha luz-. Sin embargo, requieren balastos especializados y producen mayor calor, lo que requiere ventilación.
La intensidad de la luz es de suma importancia, ya que la mayoría de las plantas requieren una densidad de flujo de fotones (PPFD) de 100 a 2000 μmol/m2/s. A una distancia de 12 a 18 pulgadas, los tubos estándar son capaces de entregar 50 a 300 μmol/m²/s, lo cual es suficiente para plantas con poca-luz como la lechuga y el perejil. Ampliando este espectro, los tubos de HO brindan asistencia a plantas que tienen requisitos modestos. Debido a que la intensidad de la luz es proporcional a la regla del cuadrado inverso, que establece que duplicar la distancia equivale a un cuarto de la intensidad, la forma óptima de optimizar la absorción es colocar tubos entre 6 y 12 pulgadas por encima de las plantas.
El tiempo de la luzla exposición, a menudo conocida como fotoperíodo, es igualmente importante. La luz durante 12 a 16 horas al día es suficiente para la mayoría de las plantas, pero la oscuridad es necesaria para respirar. Para minimizar el estrés que pueden causar los patrones de luz irregulares, las luces de tubo, que pueden regularse fácilmente mediante temporizadores, proporcionan ciclos constantes.
Incluso si son efectivas, las luces de tubo tienen ciertos inconvenientes. Tienen una eficiencia energética menor en comparación con los LED, que pueden convertir más electricidad en luz y emitir longitudes de onda específicas y, por lo tanto, reducir el desperdicio. Además, los LED tienen una vida útil más larga (50.000 horas o más, en comparación con las 10.000-20.000 horas de los tubos) y generan menos calor, lo que se traduce en gastos de refrigeración más económicos. Las lámparas de descarga de alta-intensidad (HID), que incluyen halogenuros metálicos (MH) y sodio de alta-presión (HPS), tienen un factor de potencia (PPFD) más alto para operaciones-a gran escala; sin embargo, necesitan una mayor cantidad de energía y producen una cantidad sustancial de calor.
A pesar de esto, las luces de tubo siguen utilizándose ampliamente para jardinería a menor escala debido a su costo inicial razonable, instalación simple y disponibilidad generalizada. Funcionan excepcionalmente bien para el crecimiento de plántulas, microvegetales y cultivos de hojas, los cuales requieren menos luz. Según los hallazgos de una investigación realizada por la Extensión Cooperativa de la Universidad de California, por ejemplo, las espinacas cultivadas en tubos de espectro completo-alcanzan una tasa de crecimiento noventa por ciento mayor que la de las espinacas cultivadas al aire libre.
En conclusión,luces de tubotienen el potencial de facilitar la fotosíntesis si ofrecen suficientes longitudes de onda de azul y rojo, una intensidad aceptable y los fotoperiodos adecuados necesarios para el proceso. Los tubos de espectro completo-óptimos son aquellos que cumplen con los requisitos espectrales de la mayoría de las plantas. Aunque no son tan sofisticados tecnológicamente comoLEDo HID, proporcionan a los jardineros de interior una solución práctica y económica. Demuestran que las plantas pueden florecer bajo luz de tubo artificial siempre que se cumplan las condiciones adecuadas.
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