Spektrum światła i jego wpływ na wzrost roślin: outdoor vs szklarnia vs indoor
Uprawa roślin może przybierać wiele form — od tradycyjnej uprawy outdoor, przez szklarnie, aż po uprawę indoor pod sztucznym oświetleniem. Każda z tych metod oferuje wyjątkowe zalety, ale ma również pewne wady. W dzisiejszym artykule omówimy różnice w widmie światła podczas uprawy na zewnątrz, w szklarni oraz indoor pod uprawowymi lampami LED.
Rośliny odbierają światło za pomocą fotosensorów, które nazywamy fotoreceptorami. Większość z nich ma za zadanie wychwytywać fotony światła i przekształcać je w energię w procesie fotosyntezy. Rośliny są jednak również wyposażone w wyspecjalizowane fotoreceptory, które działają inaczej niż pozostałe, nie zawsze uczestniczą w fotosyntezie, a niektóre z nich wychwytują nawet światło spoza widzialnego spektrum światła. Fotoreceptory te są ważne dla roślin, ponieważ wpływają na procesy okołodobowe, sygnały rozwojowe, regulację genów i wiele innych czynników.
Różne kolory światła
Aby zrozumieć widmo światła, należy pamiętać, że światło jest promieniowaniem elektromagnetycznym, które można jednocześnie scharakteryzować jako cząstkę (foton) i falę. Poszczególne rodzaje promieniowania elektromagnetycznego dzielimy według długości fali i odpowiadającej jej częstotliwości. Nazwa „spektrum” pierwotnie odnosiła się do widma barw widocznego dla ludzkiego oka (kolorów tęczy), ale z czasem odkryto również inne rodzaje promieniowania, których ludzie nie odbierają wzrokiem.
Światło widzialne: Widzialna część widma światła o długościach fal 400-800 nanometrów. Poszczególne kolory w widmie światła nazywamy barwami spektralnymi (czerwona, pomarańczowa, żółta, zielona, cyjanowa, niebieska, fioletowa).
Promieniowanie fotosyntetycznie czynne: PAR (photosynthetic active radiation) pokrywa się ze światłem widzialnym i oznacza zakres długości fal światła (400 do 700 nanometrów), które rośliny wykorzystują do fotosyntezy. Większość uprawowych lamp LED obejmuje wyłącznie długości fal aktywne fotosyntetycznie.
UV: Promieniowanie ultrafioletowe (400-10 nanometrów) jest niebezpieczne dla ludzi i roślin, uszkadza DNA i może powodować rozwój nowotworów. Większość promieniowania UV jest zatrzymywana przez atmosferę Ziemi, ale niewielka jego ilość dociera do powierzchni.
Promieniowanie podczerwone: Promieniowanie podczerwone ma długość fali od 760 nanometrów - 1 nanometra i dzieli się dalej na bliską podczerwień (near-IR), średnią podczerwień (mid-IR) oraz daleką podczerwień (far-IR).
Promieniowanie rentgenowskie: Promieniowanie rentgenowskie o długościach fal 10 – 0,1 nanometra jest w praktyce wykorzystywane dzięki swojej zdolności do przenikania przez różne materiały (zdjęcia rentgenowskie, tomografia komputerowa). Nie ma znaczenia w uprawie roślin.
Promieniowanie gamma: Promieniowanie radioaktywne powstające podczas procesów jądrowych. Nie ma znaczenia w uprawie roślin.
Uprawa na zewnątrz: wszystkie kolory światła
Chyba nikogo nie zaskoczy stwierdzenie, że naturalne światło słoneczne jest najbardziej kompleksowe i obejmuje najszersze możliwe spektrum. Na rośliny uprawiane na zewnątrz pada nie tylko widzialna część widma światła, w tym promieniowanie fotosyntetycznie czynne, ale także promieniowanie podczerwone, UV i inne rodzaje promieniowania. Chociaż wpływ skrajnie krótkich lub skrajnie długich fal światła na rośliny nie został jeszcze dokładnie udokumentowany, niektóre niewidzialne długości fal, takie jak UV i dalekie promieniowanie czerwone, mogą mieć dla roślin kluczowe znaczenie, mimo że nie wpływają na fotosyntezę.
Szklarnie: brak promieniowania UV
Szklarnie mogą być wykonane z różnych rodzajów szkła, a nawet z tworzyw sztucznych, które mogą mieć odmienny wpływ na światło przechodzące przez materiał. Ogólnie jednak szkło przepuszcza większość widma światła, ale w naturalny sposób blokuje znaczną część promieniowania UV oraz promieniowania o krótszych długościach fal. W tym sensie szklarnie można uznać za półprzepuszczalne, a brak światła UV może wpływać na rośliny, na przykład na produkcję terpenów lub substancji aktywnych.
Wiadomo, że u niektórych roślin promieniowanie UV stymuluje produkcję metabolitów wtórnych. Istnieją teorie, według których rośliny te wytwarzają więcej tych substancji, ponieważ działają one jako naturalna ochrona przed niszczącym wpływem promieni UV na DNA. Odkryto również niezwykły fotoreceptor UVR8, który jest bezpośrednio aktywowany przez promieniowanie UV-B i odbiera światło o długości (280-320 nanometrów). Fotoreceptor ten składa się z dwóch cząsteczek UVR8, które po naświetleniu promieniowaniem UV-B oddzielają się i stają się monomerami, co zmienia jego funkcję i prowadzi do zmian, w tym zwiększenia odporności na stres, zmiany funkcji genów oraz wpływu na rozwój rośliny.
Brak promieniowania UV nie zagraża życiu roślin, ale może znacząco wpływać na to, jak radzą sobie ze stresem i przechodzą przez poszczególne fazy życia. Z tych powodów niektórzy growerzy w szklarniach i podczas uprawy indoor stosują specjalne uprawowe lampy, które wzbogacają widmo światła o promieniowanie UV-A i UV-B.
Indoor: PAR dopasowane do roślin
Większość nowoczesnych uprawowych lamp LED emituje ustandaryzowane widmo światła o długościach fal odpowiadających promieniowaniu PAR (400–700 nanometrów). Taki zakres widma w zupełności wystarcza, aby rośliny dobrze rozwijały się pod sztucznym oświetleniem, a w określonych warunkach mogły rosnąć szybciej niż na zewnątrz lub w szklarni. Z drugiej strony w widmie uprawowych lamp LED brakuje nie tylko promieniowania UV, ale również światła podczerwonego.
Ilość światła podczerwonego padającego na rośliny uprawiane na zewnątrz lub w szklarni zmienia się w ciągu dnia i roku w zależności od tego, jak słońce przemieszcza się po niebie, ponieważ zmienia się kąt, pod jakim światło przechodzi przez atmosferę. Rośliny wykorzystują ten fakt do regulowania swoich rytmów okołodobowych, a dzięki wyspecjalizowanym fotoreceptorom zwanym fitochromami potrafią rozpoznać na przykład, czy nadszedł czas rozpoczęcia kwitnienia. Dlatego podczas uprawy indoor pod sztucznym oświetleniem rośliny mogą zacząć kwitnąć nieco wolniej (po przełączeniu na 12/12), niż miałoby to miejsce na zewnątrz. Podobnie jak w przypadku promieniowania UV, widmo podczerwone można uzupełnić w pomieszczeniu uprawowym lub szklarni za pomocą dodatkowego oświetlenia z widmem podczerwonym.
Przeczytaj także: Uprawiamy indoor: jak przełączyć na kwitnienie