La revolución de la iluminación LED en la horticultura moderna

Cámara de crecimiento con LEDs de agronomía.
Cámara de crecimiento con LEDs de agronomía.

Cinthia Nájera y Miguel Urrestarazu


CIAIMBITAL


La iluminación artificial aplicada a invernaderos históricamente ha estado vinculada exclusivamente con instalaciones ubicadas en zonas con pocas horas de sol al año, o bien, a la modificación del fotoperiodo para inducir la floración de cultivos ornamentales en las épocas del año que tienen mayor valor comercial. Este paradigma puede estar cambiando debido al avance de la tecnología lumínica y al descenso de los costes de instalación y consumo energético de los modernos sistemas de iluminación, lo que podría facilitar su incorporación, no sólo para la producción de flores, sino también para la producción hortofrutícola, especialmente en determinadas explotaciones como son los semilleros; en los que claramente la iluminación suplementaria es necesaria en la producción de planta injertada.


La luz juega papel muy importante en la vida de las plantas. Su actividad fotosintética está muy condicionada por la calidad y cantidad de radiación solar que reciben. El espectro de radiación global es muy amplio, sin embargo, sólo una pequeña porción, entre unos 400-760 nm, denomina Radiación Fotosintéticamente Activa (PAR), es aprovechada por las plantas para realizar la fotosíntesis.




En la producción hortícola puede ser ventajoso en ocasiones aportar iluminación artificial, o simplemente regular la iluminación natural, por diferentes razones: para aumentar la asimilación neta forzando una mayor tasa de fotosíntesis, para aumentar la duración del día en lugares donde lo requiera, o bien, en plantas de día largo que no florecerían de otra manera durante otoño-invierno.


Día a día la tecnología vence los límites y demuestra hasta dónde es capaz de llegar para sorprender los sentidos de los hombres; y la agricultura, al ser una de las actividades primordiales para que el hombre sobreviva, no se puede quedar atrás. En este sentido, en los últimos años las lámparas LED han significado uno de los avances más importantes en la iluminación artificial para la horticultura.


Existen diversos métodos de ofrecer a las plantas luz suplementaria, sin embargo, los sistemas de iluminación LED se consideran hoy día los más eficaces, existiendo actualmente desarrollos específicos para su uso en agricultura. Estos son potentes y eficientes en los espectros de emisión que cubren toda la gama de radiación PAR, haciendo posible, además, su regulación en diversos regímenes de iluminación en función del tipo de cultivo y su desarrollo fenológico.


Ya en 1966 Hardh, sugirió que la iluminación artificial utilizada para plantas debe adaptarse a los espectros de la sensibilidad de la función fotosintética, y en 1972 McCree ofreció una propuesta de un espectro de acción generalizado para la fotosíntesis. Con fuentes de iluminación basados en tecnología LED (diodos de emisores de luz), es posible adaptar la composición espectral de la luz de una manera que no es posible con los sistemas de iluminación convencional. Por lo tanto, se ha sugerido que el uso de fuentes de luz basadas en LED, que concuerden con la curva espectral de respuesta a la luz de la fotosíntesis, podría mejorar el crecimiento y reducir la energía necesaria para la iluminación de asimilación (producción de frutas y hortalizas).


Esta nueva tecnología ofrece la posibilidad de establecer intervalos de espectros adecuados, que en la actualidad no sólo se utilizan como una fuente primaria de energía para el crecimiento de las plantas, sino que también aportan información de regulación fisiológica en los diversos procesos de crecimiento de las mismas. En los últimos años se está realizando una intensa investigación para esclarecer el impacto de la calidad de la luz sobre los beneficios fisiológicos que causa a las plantas; en este sentido, los LEDs son cada vez más utilizados como sistemas de iluminación en invernaderos, ya que permiten estudiar la respuesta de las plantas en función de la longitud de onda de la radiación incidente sobre ellas, de una forma sencilla.


La calidad de la luz bajo condiciones de cultivo controlado, puede modificar el crecimiento, peso fresco y la calidad de muchos cultivos hortícolas y, por lo tanto, puede afectar considerablemente a su valor de mercado. Es por eso, que el estudio de los efectos de iluminación LED en el crecimiento vegetal y la producción de frutos, es actualmente una línea de investigación muy importante en la horticultura intensiva. Todo ello sin olvidar el uso tradicional de la iluminación artificial para la producción de cultivos ornamentales.


¿Cuánto cuesta la incorporación de luz LED?


Toda tecnología requiere de una inversión inicial y las LEDs no son la excepción. El coste de las lámparas depende de las características específicas que requiramos, sin embargo, sea cual sea la lámpara por la que optemos, su precio oscila entre 50 y 100 euros, o incluso superior si se requieren especificaciones muy sofisticadas. Pese al coste, a largo plazo, es una inversión que vale la pena si se utiliza de manera racional y aprovechando al máximo el potencial que nos ofrece. Recientemente, en ensayos realizados en CIAIMBITAL se ha demostrado que, con sólo tres lámparas por metro cuadrado, se pueden obtener pesos frescos y crecimiento favorable a los 30 días de su plantación (sin contar tiempo de semillero) en los cultivos de pimiento, tomate y lechuga.


Ventajas de la iluminación LED


  • Duran de 50 a 100 mil horas sin disminuir su eficiencia energética, teniendo un consumo de energía mucho menor comparado con otras lámparas.
  • Hoy en día es posible modificar la calidad de la luz emitida, lo que nos permite realizar una mayor experimentación, hasta encontrar los valores óptimos de intensidad ideal para nuestro cultivo concreto.


  • Se convierten en una herramienta fija y controlable de luz artificial en las plantas.


  • La bajada de los costes de instalación facilita la rentabilidad del sistema.


  • Con los avances tecnológicos y de investigación, es posible mediante tecnología LED “moldear” las plantas ornamentales de acuerdo con las preferencias de los consumidores.


Otras aplicaciones de las lámparas LED en la agricultura


Se han fabricado lámparas LED que ayudan a la desinfección mediante luz ultravioleta, sin embargo, esta aplicación de luz puede ser perjudicial para la salud humana si no se utiliza de la manera correcta y tomando las medidas de seguridad establecidas.Muy recientemente, Avercheva y colaboradores en 2016 realizaron un estudio donde demuestran que las lámparas LED ya pueden suministrar luz suficiente a un cultivo dentro de una nave espacial, y con ello suministrar alimentos nutritivos y hortalizas frescas a los tripulantes.


Estas fuentes de iluminación artificial, pueden desencadenar los desarrollos futuros para su uso en la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés). Los resultados obtenidos por Avercheva demuestran que los cultivos que se desarrollan bajo lámparas LED, son óptimos para lograr una alta productividad y además un uso eficiente de la energía en el intervalo dado de parámetros y valores de iluminación que soportan en el espacio.


La luz que las plantas reciben no sólo es para estimular el desarrollo de las plantas, sino también impulsan la acumulación de compuestos químicos en los cultivos, que pueden o no tener relevancia en la salud humana. Un ejemplo es el contenido de nitratos, que en la actualidad se ha convertido en un compuesto preocupante para la Organización Mundial de la Salud. La OMS ha fijado límites de consumo diario de nitratos, que los podemos encontrar principalmente en hortalizas como lechuga, bróculi, espinaca, acelga, y otras plantas de fácil acumulación de nitrato; por lo tanto, al ser productos que se incluyen en la dieta básica de las personas, la preocupación está justificada. Por lo anterior, una línea prioritaria de investigación es determinar cuáles son los métodos más factibles y favorables para la disminución de los nitratos en las plantas, y uno de ellos puede ser la aplicación de luz LED.


Finalmente, también se está analizando la viabilidad de esta tecnología para la producción de forraje verde hidropónico y productos muy específicos como el jugo de trigo.


 

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