James Prietzel, Product Manager di Intelligent LED Solutions (ILS)
James ricopre il ruolo di Product Manager in ILS dal 2012, dedicandosi alla comprensione delle ultime tecnologie e innovazioni dei principali fornitori nel mondo dell’optoelettronica, dall’ottica ai LED e ai driver LED intelligenti.
I LED stanno portando avanti progressi rivoluzionari in molteplici settori della tecnologia e della vita, ma nessuno è più cruciale dell’orticoltura. La complessità e le conoscenze richieste crescono costantemente, con piante diverse che richiedono illuminazione e controllo spettrale specifici.
Questo articolo esplorerà gli utilizzi dell’illuminazione LED a ultravioletti (UV) in orticoltura, evidenziando i vantaggi e le applicazioni nel processo di coltivazione. Saranno esaminati i molteplici modi in cui l’ultravioletto può essere utile al mercato dell’orticoltura, spiegando come la luce UV possa beneficiare della fauna selvatica, come api e vespe, durante il processo di coltivazione e migliorare il potenziale di crescita.
Che cos’è l’ultravioletto?
L’ultravioletto è una forma di radiazione presente sia nello spettro visibile che in quello non visibile; quanto più corta è la lunghezza d’onda, tanto meno visibile e dannosa può essere. Esistono tre tipi di radiazioni ultraviolette distinti in base alla lunghezza d’onda.
- La Radiazione UVA (da 315 a 420 nm) è appena visibile all’occhio umano, con la lunghezza d’onda più lunga tra gli UV. Sono i meno dannosi per l’occhio umano e i più efficienti. La maggior parte delle radiazioni UV-A emesse dal sole attraversa lo strato di ozono, rendendole la forma più abbondante di ultravioletti.
- La Radiazione UVB (da 280 a 315 nm) è utilizzata principalmente per la sterilizzazione e la decontaminazione dell’acqua, prevenendo lo sviluppo di muffe e spore sulle piante. Questo avviene limitando i batteri presenti nell’acqua, ai quali muffe e spore si aggrappano e si sviluppano.
- Le Radiazioni UVC (inferiori a 280 nm) sono solitamente filtrate dallo strato di ozono e non sono normalmente presenti nella luce solare. Tuttavia, con le dosi corrette, i raggi UV-C possono aumentare la crescita delle piante. Questa lunghezza d’onda limita o uccide pesticidi e muffe durante la crescita delle piante, consentendo alla pianta di prosperare in condizioni ottimali di crescita.
Perché le piante hanno bisogno della luce ultravioletta?
La luce ultravioletta riveste un ruolo estremamente importante nella crescita delle piante. In dosi sicure, contribuisce alla produzione di oli vegetali essenziali, migliorando non solo il sapore e il profumo dei frutti, ma agendo anche come una difesa naturale contro l’eccessiva esposizione ai raggi ultravioletti.
Questa difesa naturale assicura la protezione dei processi interni della pianta e favorisce condizioni ottimali di crescita. Le piante dimostrano un’intelligenza intrinseca in questo processo: assorbono solo la quantità appropriata di raggi ultravioletti necessaria per attivare il meccanismo di autoprotezione, evitando eccessi dannosi.
Anche se l’ultravioletto non rientra nella banda d’onda fotosinteticamente attiva (PAR – l’energia totale di cui una pianta ha bisogno, 400-700 nm), esso è biologicamente attivo e regola la crescita delle piante. Alcuni effetti positivi comuni dell’ultravioletto sulle colture includono:
- L’inibizione della crescita in altezza, con steli più corti e foglie più piccole;
- Un aumento dello spessore e della cerosità delle foglie, grazie alla formazione di cuticole più spesse;
- Maggiore intensità della colorazione delle foglie, soprattutto nelle piante con foglie violacee come la lattuga a foglie rosse, il miglio viola e l’erba di fontana viola.
Le ricerche dimostrano inoltre che le piante esposte alle radiazioni ultraviolette tendono a essere meno suscettibili ai parassiti, mostrano un aumento dell’impollinazione e generano una resa complessiva superiore.
L’inclusione dei raggi UV-C nelle luci a LED per l’orticoltura consente alle piante di aumentare la loro altezza. Tuttavia, è necessario prestare molta attenzione ai raggi UV-C, poiché un sovradosaggio può causare un arresto della crescita. Si consiglia di applicare una dose non superiore a 15 minuti a settimana. Questa pratica è consigliata per la crescita di tutte le piante, compresi gli alberi.
Quali sono i vantaggi individuali di UVA, UVB e UVC in orticoltura?
L’utilizzo mirato delle lunghezze d’onda UV fornisce una soluzione di illuminazione ottimale ed efficiente dal punto di vista energetico rispetto ad altre opzioni sul mercato. L’inclusione dei LED ultravioletti consente all’ambiente di coltivazione di replicare meglio la luce del giorno e di prolungare le ore di crescita, applicabile sia in ambienti con luce solare che senza.
L’UV-A è la lunghezza d’onda più comunemente presente nella luce solare filtrata/spettro completo. La presenza di questa lunghezza d’onda nello spettro aumenta l’efficienza della fotosintesi delle piante grazie alle regioni della clorofilla A e B che assorbono la maggior quantità di luce nell’intervallo tra 400 e 460 nm. Se utilizzati insieme alle lunghezze d’onda del rosso lontano (720-740 nm), i raggi UV-A aumentano significativamente l’assorbimento della luce necessario per la fotosintesi.
Un ulteriore beneficio dell’impiego dei raggi UV-A nella crescita delle piante è legato alla differenza nella percezione della luce da parte delle api rispetto all’occhio umano (che verrà spiegata in dettaglio in seguito). L’uso dei raggi UV-A migliora l’ambiente di coltivazione e agevola l’impollinazione da parte delle api.
Gli UV-C e, in misura minore, gli UV-B, sono impiegati per decontaminare l’acqua e le superfici, poiché sono in grado di eliminare praticamente tutti i microrganismi quando concentrati. Queste lunghezze d’onda ad alta energia potrebbero essere applicate alle piante per eliminare gli agenti patogeni che possono risiedere sulle foglie. L’ultravioletto è anche sfruttato dagli insetti per orientarsi verso i fiori. Se l’interno di una serra è completamente privo di luce ultravioletta, gli impollinatori potrebbero avere difficoltà a individuare i fiori.
È importante considerare che tutte le componenti dell’ultravioletto (UV-A, UV-B e UV-C) sono dannose per l’uomo, pertanto è necessario adottare precauzioni adeguate quando si opera in un ambiente che utilizza illuminazione LED UV. Gli operatori devono evitare di guardare direttamente la luce, e durante il funzionamento, è essenziale utilizzare il sistema ottico corretto. Si consiglia di indossare sempre occhiali protettivi durante l’uso.
La luce ultravioletta è importante per l’impollinazione?
Un aspetto sorprendente della luce ultravioletta è che essa è essenziale per le api in quanto punto di riferimento per l’impollinazione. In uno studio recente condotto dal Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (USDA), è emerso che le api sono responsabili di circa l’80% dell’impollinazione. Senza la luce ultravioletta, le api hanno difficoltà a individuare le piante da impollinare e rischiano di morire prima di poter completare questo importante processo.
L’ultravioletto è fondamentale perché il funzionamento dei recettori delle api è significativamente diverso da quello dell’occhio umano. Mentre l’occhio umano è più sensibile alla parte verde dello spettro, le api sono più sensibili alla parte ultravioletta non visibile dello spettro. I raggi ultravioletti aumentano la visibilità del polline per i recettori delle api, che lo percepiscono come un “occhio di bue” da colpire.
Inoltre, la capacità delle api di vedere in modo tridimensionale grazie ai raggi UV consente loro di valutare meglio la profondità, la distanza e di percepire l’intera circonferenza di un oggetto, il che è fondamentale per il loro processo di impollinazione. Gli occhi umani, tuttavia, tendono a percepire solo in due dimensioni, il che significa che siamo in grado di vedere solo la parte anteriore di un oggetto e non quella posteriore. Pertanto, senza l’inclusione della lunghezza d’onda ultravioletta, i recettori delle api non avrebbero un punto di riferimento, rendendo l’impollinazione molto difficile.
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