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Jun 13, 2023

Lontano

Nota dell'editore: questa è la prima di una serie in due parti. Nell’agricoltura ambientale controllata, ampi sforzi si sono concentrati sul miglioramento della resa, della qualità e dell’uniformità del raccolto attraverso l’applicazione

Nota dell'editore: questa è la prima di una serie in due parti.

Nell’agricoltura ad ambiente controllato, ampi sforzi si sono concentrati sul miglioramento della resa, della qualità e dell’uniformità del raccolto attraverso l’applicazione dell’illuminazione elettrica, sia come supplemento che come sostituto della luce solare. Tra le varie fonti di illuminazione elettrica, i diodi emettitori di luce (LED) stanno guadagnando sempre più popolarità grazie alla loro efficienza energetica, lunga durata e bassa emissione di calore. I progressi nella tecnologia LED hanno inoltre consentito una regolazione precisa della qualità spettrale della luce, portando allo sviluppo di strategie di coltivazione innovative basate su risposte fotobiologiche. Una di queste strategie prevede l’applicazione della luce far-red (FR) (700-800 nm), che ha dimostrato di essere altamente efficace nel regolare i tratti morfologici delle piante e nel migliorare potenzialmente la resa delle colture sia nei sistemi di serra che di agricoltura verticale. I cambiamenti morfologici indotti dalla luce FR, come l’allungamento dello stelo/foglia e l’espansione delle foglie, possono migliorare la cattura dei fotoni e la fotosintesi e di conseguenza promuovere la crescita delle piante.

Oltre al controllo dell’illuminazione, l’aumento della temperatura è stato spesso utilizzato per accelerare la crescita delle piante entro un intervallo di temperatura ottimale. Tuttavia, le temperature calde inducono anche cambiamenti morfologici simili a quelli della luce FR. Le caratteristiche morfologiche condivise suggeriscono una regolazione interattiva della morfologia e della crescita delle piante sia mediante la luce FR che con le temperature calde. Poiché sia ​​la temperatura che la luce possono essere strettamente controllate nella produzione agricola in ambiente controllato, è importante comprendere i loro effetti interattivi sulla crescita e sulla morfologia delle piante per ottimizzare la produzione e prevenire perdite involontarie.

Per studiare l’effetto interattivo tra la luce FR e la temperatura sulla crescita e sulla morfologia delle piante, una serie di esperimenti sono stati condotti in collaborazione presso la Colorado State University (CSU) e la Texas A&M University AgriLife Research. Questi esperimenti miravano a fornire informazioni applicabili sia alla produzione in serra che a quella indoor. In questa prima metà di un articolo in due parti, ci concentreremo principalmente sulla gestione della temperatura e sull'applicazione della luce FR per la produzione di colture indoor.

Due esperimenti sono stati condotti nelle camere di crescita della Texas A&M University a College Station. Il nostro primo studio ha studiato gli effetti interattivi tra la luce FR e la temperatura sulla crescita delle piante e sulla morfologia della lattuga 'Rex' e del basilico 'Genovese'. Tre trattamenti spettrali (0%FR, 10%FR e 20%FR) sono stati creati sostituendo parzialmente i fotoni rossi con fotoni FR in tre condizioni di temperatura (20° C, 24° C e 28° C). Tutti i trattamenti avevano la stessa densità di flusso fotonico totale (TPFD; 400-800 nm) di 250 μmol·m-2·s-1 (intensità luminosa tipica utilizzata per le verdure a foglia nelle fattorie verticali) con un fotoperiodo di 12 ore [luce giornaliera integrale (DLI) di 10,8 mol·m-2·d-1]. In un secondo studio, abbiamo ulteriormente studiato se gli effetti interattivi tra FR e temperatura sulla crescita e sulla morfologia delle piante dipendessero dall’intensità della luce. Abbiamo raddoppiato l'intensità della luce (TPFD è aumentato da 250 a 500 μmol·m-2·s-1) mantenendo le stesse tutte le altre condizioni sperimentali.

In entrambi gli studi, i semi sono stati seminati in vasi di plastica quadrati da 1,6 litri in una serra. Le piantine sono state spostate nelle camere per i trattamenti sei giorni dopo la germinazione. Al momento della raccolta (20 – 30 giorni dopo il trattamento), sono stati raccolti i pesi freschi e secchi e i dati morfologici, inclusi numero di foglie, lunghezza e larghezza delle foglie, altezza e larghezza della pianta e area fogliare totale.

La temperatura più calda ha accelerato il tasso di crescita delle piante e ha aumentato il peso secco dei germogli sia nella lattuga che nel basilico. L'aumento della temperatura da 20 °C a 28 °C ha causato un aumento del peso secco dei germogli del 93% nella lattuga e del 498% nel basilico a 0% FR. Tuttavia, l'effetto della luce FR sulla biomassa vegetale dipendeva dalle condizioni di temperatura (Fig. 1). Ad esempio, quando la percentuale di FR è aumentata dallo 0% al 20%, il peso secco dei germogli di lattuga è aumentato significativamente del 26% ad una temperatura fresca di 20° C ma è diminuito del 32% ad una temperatura elevata di 28° C. Nel basilico, aumentando FR la luce dallo 0 al 20% ha aumentato significativamente il peso secco dei germogli del 49% a temperature più fredde (20-24° C) ma non ha avuto alcun effetto sulla biomassa vegetale a 28° C. L'effetto della luce FR e della temperatura sull'area fogliare totale è stato simile a quello del peso secco dei germogli in entrambe le specie. Questi effetti interattivi tra FR e temperatura indicano che la temperatura dell'ambiente di coltivazione dovrebbe essere attentamente considerata quando si applica la luce FR negli allevamenti indoor.