Οι θερμοκηπιακές καλλιέργειες πρέπει να διαθέτουν τεχνητό φωτισμό, κάτι που δεν είναι πάντα αρκετό. Αλλά ίσως αυτό να αλλάξει πολύ σύντομα ...

Βρισκόμαστε στα πρόθυρα μιας τεχνολογικής επανάστασης όσον αφορά στον τρόπο που διοχετεύουμε το φως στις θερμοκηπιακές καλλιέργειες.

Γίνεται λόγος για πιο αποδοτικούς τρόπους χρήσης της ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ οι νέοι χρωματισμένοι λαμπτήρες και οι λαμπτήρες led έχουν κατακλύσει την αγορά.

Το ερώτημα είναι αν αυτές οι υποσχέσεις είναι ρεαλιστικές και αν οι καλλιεργητές έχουν τις δεξιότητες για να επωφεληθούν από αυτές.

Τα φυτά και το φως

Προκειμένου να κατανοηθεί ο τρόπος λειτουργίας αυτών των συστημάτων φωτισμού, είναι απαραίτητο να εξηγήσουμε πρώτα τι είναι το φως και πώς επηρεάζει τη ζωή των φυτών.

Το φως είναι μια μορφή ακτινοβολίας και ως εκ τούτου μπορεί να χωριστεί σε διαφορετικές κατηγορίες μήκους κύματος: ορατό φως, αόρατη ακτινοβολία, κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία και υπέρυθρη ακτινοβολία.

Για τα φυτά, το φως είναι απαραίτητο με την ευρύτερη έννοια της λέξης. Χωρίς αυτό, καμία από τις ζωτικής σημασίας διαδικασίες των φυτών δε θα ήταν δυνατή:

• Το φυτό χρησιμοποιεί φως, νερό και CO2 για να φτιάξει υδατάνθρακες και οξυγόνο (φωτοσύνθεση)

• Το χρώμα (μήκος κύματος) και η ποσότητα φωτός καθορίζουν το σχήμα ενός φυτού (φωτοτροπισμός)

• Ένα φυτό «ξέρει», με βάση το μήκος της ημέρας, πότε να παράγει ανθοφόρες ορμόνες και άνθη, (φώτο-περιοδικότητα)

Φωτοσύνθεση

Όταν το φως φτάσει στα φύλλα ενός φυτού, απορροφάται από κύτταρα που περιέχουν χλωροφύλλη. Οι δύο πιο σημαντικές μορφές χλωροφύλλης, χλωροφύλλη α και β, είναι πιο ευαίσθητες στο μπλε και το κόκκινο φως.

Θεωρητικά, αυτά τα δύο χρώματα του φωτός και μόνο θα αρκούσαν για να επιτρέψουν στο φυτό να φωτοσυνθέσει, αλλά στην πραγματικότητα κάθε μήκος κύματος στο φάσμα έχει τη δική του λειτουργία στο φυτό. Συνήθως το πράσινο και μερικές φορές το κίτρινο φως αντανακλώνται εν μέρει πίσω, γι 'αυτό και τα περισσότερα φυτά φαίνονται πράσινα στο ανθρώπινο μάτι.

Φωτοτροπισμός

Ο τρόπος με τον οποίο αναπτύσσεται το φυτό δεν καθορίζεται μόνο από τα γονίδια του, αλλά εξαρτάται επίσης από τα μήκη κύματος του φωτός στα οποίο εκτίθεται, συμπεριλαμβανομένου του ορατού και του αόρατου φωτός.

Η UV-A ακτινοβολία (315-380 nm) και η UV-B (280- 315 nm) έχουν θετική επίδραση στην ανάπτυξη νέων φυτικών κλάδων και επιπλέον έχουν παρόμοια επίδραση στα φυτά με το μπλε φως, αν και υπάρχουν κάποιες διαφορές. Μεγάλες ποσότητες UV-C ακτινοβολίας (<280 nm) μπορεί να βλάψει ένα φυτό.

Το πολύ κόκκινο φως (700-800 nm) διεισδύει πιο βαθιά σε μια καλλιέργεια σε σχέση με τα άλλα μήκη κύματος, με αποτέλεσμα ένα φυτό ή τμήματα ενός φυτού να αναπτυχθούν και να κατευθυνθούν προς την πηγή φωτός.

Φωτοπεριοδισμός

Πολλά ανθοφόρα φυτά χρησιμοποιούν μια πρωτεΐνη φώτο-υποδοχέα για να ανιχνεύσουν εποχιακές αλλαγές στο μήκος της νύχτας ή στη φωτοπερίοδο, τις οποίες λαμβάνουν ως σημάδια για την έναρξη της ανθοφορίας.

Τα φυτά ταξινομούνται ως φυτά μακράς ημέρας ή φυτά μικρής ημέρας, αν και ο πραγματικός ρυθμιστικός μηχανισμός διέπεται από ώρες νύχτας (σκοταδιού) και όχι από τη διάρκεια της ημέρας.

Ένα φυτό μακράς ημέρας απαιτεί λιγότερο από ένα συγκεκριμένο αριθμό ωρών σκοταδιού σε κάθε 24ωρη περίοδο για να προκαλέσει ανθοφορία.

Αυτά τα φυτά συνήθως ανθοφορούν κατά τη διάρκεια μιας όψιμης άνοιξη ή στις αρχές του καλοκαιριού.

Τα φυτά μικρής ημέρας ανθίζουν όταν η νυχτερινή περίοδος είναι μεγαλύτερη από ένα συγκεκριμένο κρίσιμο μήκος.

Απαιτούν μια περίοδο σκοταδιού για την ανάπτυξη των ανθέων, αλλά το συγκεκριμένο μήκος της απαιτούμενης σκοτεινής περιόδου διαφέρει μεταξύ των ειδών και ακόμη και των ποικιλιών ενός είδους. Τα φυτά τα οποία είναι ανεπηρέαστα της διάρκειας της ημέρας, ανθίζουν ούτως ή άλλως.

Εξελιγμένα συστήματα φωτισμού

Τώρα που έχουμε καλύτερη κατανόηση του φωτός και του τρόπου με τον οποίο επηρεάζει την ανάπτυξη και την άνθηση των φυτών, μπορούμε να δούμε κάποιες από τις νέες τεχνολογίες φωτισμού που εμφανίστηκαν τα τελευταία χρόνια.

Ο πιο κοινός τύπος φωτοσυνθετικού φωτισμού σήμερα είναι οι λαμπτήρες εκκένωσης υψηλής έντασης (HID). Αυτοί περιέχουν ένα μείγμα αερίων και μετάλλων που περικλείονται μέσα σε γυάλινο σωλήνα. Καθώς το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μεταξύ των ηλεκτροδίων στα άκρα του σωλήνα, το μίγμα αερίου-μετάλλου θερμαίνεται και εκπέμπει φως.

Οι λαμπτήρες HID μπορούν να είναι είτε νάτριο υψηλής πίεσης (κίτρινο φως) είτε αλογονίδιο μετάλλου (λευκό φως). Μερικές φορές ένας συνδυασμός και των δύο τύπων λαμπτήρων εγκαθίσταται για να δώσει ένα πιο ομοιόμορφο φάσμα, ενώ οι ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται για να κατευθύνουν το φως προς τα φυτά.

Καλύτεροι λαμπτήρες

Μέχρι πρόσφατα, τα φώτα φθορισμού είχαν χαμηλή απόδοση και ήταν υπερβολικά μεγάλα και ογκώδη για να είναι πολύ χρήσιμα, παρά μόνο χρησιμοποιούνταν για την έναρξη των σποροφύτων.

Το παραπάνω μειονέκτημα άλλαξε με την εμφάνιση των νέων συμπαγών λαμπτήρων φθορισμού ή CFL και T5 φθορισμού πλήρους φάσματος. Αυτοί οι βελτιωμένοι λαμπτήρες είναι ενεργειακά πιο αποδοτικοί και εξαιρετικά αποτελεσματικοί, ειδικά όταν χρησιμοποιείται πλήθος αυτών.

Παρόλο που δεν είναι τόσο αποδοτικοί όσο τα φώτα HID, οι λαμπτήρες φθορισμού έχουν καλύτερες ιδιότητες χρωματισμού των ανθέων και παράγουν πολύ λιγότερη θερμότητα σε σύγκριση με τα φώτα HID. Αυτό τους επιτρέπει να τοποθετούνται πιο κοντά στα φυτά αυξάνοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητά τους.

Φωτισμός LED

Η εφαρμογή λαμπτήρων LED ως πιθανή πηγή φωτισμού εξομοίωσης στα συστήματα παραγωγής των φυτών μπορεί να ανοίξει μια σειρά από νέες δυνατότητες. Οι λυχνίες LED παράγουν φως σε ένα πολύ στενό εύρος μήκους κύματος και δεν εκπέμπουν απευθείας ακτινοβολία θερμότητας.

Η θερμότητα που παράγεται από τις λυχνίες LED λόγω της περιορισμένης ενεργειακής αποδοτικότητας τους μπορεί να απομακρυνθεί μέσω της συμβατικής ψύξης. Ως αποτέλεσμα, οι λυχνίες LED μπορούν να εφαρμοστούν σε σχετικά σκοτεινά μέρη κοντά στην καλλιέργεια, προκειμένου να αυξηθεί η φωτοσύνθεση των φύλλων, σε χώρους όπου το φως αφομοίωσης κανονικά δε διεισδύει. Θεωρητικά, αυτός ο τύπος φωτισμού θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά τη φωτοσύνθεση των καλλιεργειών.

Επί του παρόντος, οι περισσότερες διαθέσιμες στο εμπόριο λυχνίες LED εκπέμπουν μόνο κόκκινο και μπλε φως. Αν και αυτά είναι τα μήκη κύματος που χρησιμοποιούν τα φυτά για τη φωτοσύνθεση τους, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο σε συνδυασμό με άλλες μορφές φωτισμού, όπως συμπληρωματικό φωτισμό ή κατευθυνόμενο φωτισμό. Παρόλο που τα νέα συστήματα LED καλύπτουν ένα πολύ ευρύτερο φάσμα, βρίσκονται ακόμη στο πειραματικό στάδιο.

Λαμπτήρες πλάσματος

Οι λαμπτήρες πλάσματος παράγουν ένα φάσμα φωτός παρόμοιο με εκείνο του ήλιου και επομένως αναφέρονται μερικές φορές ως τεχνητό ηλιακό φως. Οι λαμπτήρες πλάσματος χρησιμοποιούν μικρή ποσότητα θείου, η οποία διεγείρεται από ένα μάγνητρο, προκαλώντας φως που εκπέμπει πλάσμα.

Υπό εργαστηριακές συνθήκες, σε σύγκριση με τα φυτά που καλλιεργούνται κάτω από τους λαμπτήρες φθορισμού και τους λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης, τα φυτά που καλλιεργούνται υπό τεχνητό ηλιακό φως χαρακτηρίζονται από μακρύτερους μίσχους, μεγαλύτερο ρυθμό ανάπτυξης φύλλων και μικρότερη μάζα φύλλων σε σχέση με την περιοχή φύλλων. Αυτό σημαίνει ότι τα φυτά μεγαλώνουν και συσσωρεύουν περισσότερη ξηρά ουσία, αν και η φωτοσύνθεση ανά περιοχή φύλλων δεν είναι μεγαλύτερη.

Οι μεγάλες διαφορές στην απόκριση των φυτών στο τεχνητό φως σε σύγκριση με το ηλιακό φως υπογραμμίζουν τη σημασία ενός πιο φυσικού φάσματος, εάν ο στόχος είναι η παραγωγή φυτών αντιπροσωπευτικών των συνθηκών του αγρού.

Τα φυτά χρειάζονται συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξης που βρίσκονται. Ο φωτισμός LED, ο φωτισμός πλάσματος και οι ειδικά χρωματισμένοι λαμπτήρες απαιτούν περαιτέρω ανάπτυξη πριν μπορέσουν να γίνουν προϊόντα για τους καλλιεργητές. Οι λαμπτήρες LED είναι ήδη διαθέσιμοι για χρήση ως συμπληρωματικός φωτισμός ή κατευθυνόμενος φωτισμός, αλλά εναπόκειται στον καλλιεργητή να κρίνει τι χρειάζονται τα φυτά του τη συγκεκριμένη στιγμή.