La luz LED para plantas quizás sea el aspecto más importante a la hora de optimizar el crecimiento de las plantas en un invernadero o granja vertical. En estos entornos de horticultura se utiliza iluminación artificial LED cuando la luz natural es escasa o inexistente. Hay varios mitos en torno a los espectros lumínicos específicos utilizados para cultivos y, más concretamente, el uso de luz blanca, verde o de amplio espectro. Esta es la primera de una serie de entrevistas en las que recurrimos a Esther de Beer, especialista en plantas de Signify, para rebatir estos mitos sobre la luz blanca. En esta primera entrevista le formulamos la pregunta: ¿penetra la luz verde a mayor profundidad en el dosel?

La luz solar contiene aproximadamente cantidades similares de luz roja, verde, azul y roja lejana. En Signify, nuestras soluciones de iluminación LED para cultivos interiores ofrecen una combinación de colores optimizada para el desarrollo de las plantas y la eficiencia energética. Una de las ventajas de la iluminación LED es la posibilidad de personalizar este espectro. Los distintos cultivos requieren espectros diferentes, pero la mayor parte de nuestros espectros de luz tienen relativamente poca luz verde. Existen varios mitos en torno al uso de luz blanca y luz verde, como que esta última penetra a mayor profundidad en el dosel y, por tanto, propicia un mayor crecimiento.

Las plantas son verdes, lo que significa que las hojas reflejan parte de la luz verde. Por tanto, no parece muy plausible que la luz verde penetre a mayor profundidad en el dosel. Para investigar la cuestión, realizamos diversas medidas con luz LED para plantas en doseles de cultivos y encontramos algunos resultados sorprendentes.

Hasta ahora, muchos investigadores han medido las propiedades ópticas de las hojas individuales. Como sabemos, las hojas absorben, reflejan o transmiten la luz. A partir de estas medidas en una hoja individual, han encontrado que la absorción de luz verde es de alrededor del 80% mientras que la de la luz azul y roja es superior, en torno al 90%. Además, la hoja transmite aproximadamente un 10 % de la luz verde, en comparación con el porcentaje mínimo de la luz roja y azul. La absorción de la luz roja lejana también es muy inferior. A partir de estos resultados, no parece muy plausible que la luz verde penetre a mayor profundidad que la luz roja y azul.

No obstante, es arriesgado sacar conclusiones a partir de la medición de una sola hoja, ya que la transmisión de la luz en un dosel de hojas mayor resulta mucho más complicada. Para ver cómo cambia el espectro y la intensidad a través de un dosel decidimos adoptar un enfoque práctico y medir el espectro a distintas alturas en doseles de plantas reales, como ocurre en las condiciones de un invernadero comercial.

Vamos a empezar examinando el gráfico 1. Aquí medimos la luz a tres alturas distintas en un dosel de rosas (medido en un invernadero del Delphy Improvement Centre, 2018). En primer lugar, la línea azul muestra la cantidad de luz y la distribución espectral medida justo sobre el cultivo (que es el espectro de la luz solar). Posteriormente, medimos a media altura en el dosel (la línea roja) y, finalmente, medimos en el fondo del dosel, a la altura donde se cortaría el cultivo (la línea gris).

Gráfico 1. La luz medida a tres alturas diferentes en un dosel de rosas

Lo primero que observamos es que, a medida que se baja en el cultivo, el nivel de luz de radiación fotosintéticamente activa (luz PAR, que abarca las longitudes de onda de 400 a 700 nm) se reduce notablemente. Resulta que el cultivo absorbe el 95% de la luz PAR. TEl segundo aspecto que cabe destacar es que esta disminución de la intensidad es mucho menor para la luz roja lejana (que está en el rango situado entre 700 y 800 nm). Esto es de esperar debido a la baja absorción de las hojas y a la elevada transmisión de las longitudes de onda por encima de 700 nm. Lamentablemente, en este gráfico sigue siendo difícil saber si la luz verde (situada en la región entre 500 y 600 nm) penetra a mayor profundidad en el dosel en comparación con la luz roja y azul.

Para investigarlo con más detalle, nos fijamos en las cantidades relativas de los distintos colores en la luz PAR. En el gráfico 2, las barras verdes representan la proporción relativa de verde en la luz PAR. En la parte superior del dosel el 26% de la luz PAR (400-700 nm) está en el rango del verde. Si la luz verde penetra a mayor profundidad en el dosel, cabría esperar que la barra verde se incrementara, pero se mantiene exactamente igual.

Gráfico 2. Las cantidades relativas de rojo y verde en la luz PAR

Lo que cambia, sin embargo, es la proporción entre rojo y rojo lejano. Si observamos la parte superior del dosel en el gráfico 1, hay más o menos la misma cantidad de rojo y de rojo lejano (que se encuentra en el rango entre 700 y 800 nm), a medida que nos desplazamos hacia abajo esa proporción cambia de forma bastante drástica: hay relativamente más rojo lejano conforme bajamos en el dosel.

Lo anterior también se probó en un cultivo de tomate en un invernadero de la Universidad de Wageningen (Países Bajos) y Research Bleiswijk en 2020. Los resultados se pueden ver en el gráfico 3. Estas medidas fueron comparables a las del dosel de rosas, pero ahora el espectro se midió a intervalos de solo 50 cm. Sigue ocurriendo lo mismo; la proporción entre verde y PAR es constante con la altura, mientras que la relación entre el rojo y el rojo lejano cambia.

Tanto en el cultivo de rosas como en el de tomates, el cultivo absorbe la mayor parte de la luz PAR. Una pequeña fracción pasa a través del dosel sin que las hojas supongan un obstáculo. Es esta pequeña cantidad la que determina el sorprendente hallazgo de que en la parte inferior del dosel hay una cantidad igual de luz verde en comparación con la roja y la azul. 

Gráfico 3. La luz medida a alturas diferentes en un dosel de tomates

Lo que cambia, sin embargo, es la proporción entre rojo y rojo lejano. Si observamos la parte superior del dosel en el gráfico 1, hay más o menos la misma cantidad de rojo y de rojo lejano (que se encuentra en el rango entre 700 y 800 nm), a medida que nos desplazamos hacia abajo esa proporción cambia de forma bastante drástica: hay relativamente más rojo lejano conforme bajamos en el dosel.

Hemos desmontado este mito: estos resultados demuestran muy claramente que la luz verde no penetra a mayor profundidad en el dosel que la luz roja o azul. Podemos llegar a esta conclusión porque la proporción verde/PAR es constante a distintas alturas y, por lo tanto, el dosel no la absorbe y no penetra a mayor profundidad en el cultivo. Además, podemos afirmar que la proporción rojo/rojo lejano disminuye drásticamente con la altura. Estos ensayos muestran claramente que la luz roja lejana es la única que penetra más profundamente en un dosel que los demás colores.