La sensibilità delle piante allo spettro è diversa da quella dell'occhio umano. Lo spettro più sensibile dell'occhio umano è 555 nm, tra luce gialla-verde. Scarsa sensibilità alle aree blu e rosse. Le piante, d'altra parte, sono più sensibili alla luce rossa e meno sensibili alla luce verde, ma la differenza di sensibilità non è grande come l'occhio umano. La regione massima sensibile delle piante allo spettro è di 400-700 nm. Questa regione dello spettro è spesso definita regione di energia effettiva della fotosintesi. Circa il 45% dell'energia della luce solare è in questa parte dello spettro. Pertanto, se viene utilizzata una sorgente di luce artificiale per integrare la quantità di luce, anche la distribuzione spettrale della sorgente di luce dovrebbe essere vicina a questo intervallo.
L'energia dei fotoni emessi dalla sorgente luminosa varia in base alla lunghezza d'onda. Ad esempio, l'energia di 400 nm (luce blu) è 1,75 volte quella di 700 nm (luce rossa). Ma per la fotosintesi, entrambe le lunghezze d'onda funzionano allo stesso modo. L'energia in eccesso nello spettro blu che non può essere utilizzata per la fotosintesi viene convertita in calore. In altre parole, il tasso di fotosintesi delle piante è determinato dal numero di fotoni che possono essere assorbiti dalla pianta in 400-700 nm e non ha nulla a che fare con il numero di fotoni inviati da ogni spettro. Ma il buon senso è che il colore della luce influisce sul tasso di fotosintesi. Le piante differiscono nella loro sensibilità per tutti gli spettri. La ragione di ciò è l'assorbimento speciale dei pigmenti nelle foglie. Di questi, la clorofilla è la più conosciuta. Ma la clorofilla non è l'unico pigmento utile per la fotosintesi. Altri pigmenti partecipano anche alla fotosintesi, quindi l'efficienza della fotosintesi non può considerare solo lo spettro di assorbimento della clorofilla.
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Anche le differenze nei percorsi fotosintetici non erano correlate al colore. L'energia luminosa viene assorbita dalla clorofilla e dal carotene nelle foglie. L'energia viene convertita da due sistemi fotosintetici che fissano l'acqua e l'anidride carbonica in glucosio e ossigeno. Questo processo utilizza l'intero spettro della luce visibile, quindi l'effetto di diversi colori sulla fotosintesi è quasi lo stesso.
Alcuni ricercatori ritengono che la parte arancione della luce abbia la massima capacità fotosintetica. Ma ciò non significa che le piante dovrebbero essere coltivate in tali fonti di luce monocromatica. Le piante dovrebbero ricevere una fonte di luce equilibrata per il loro sviluppo morfologico e il colore delle foglie.
La fonte di luce blu (400-500 nm) è molto importante per la differenziazione delle piante e la regolazione stomatica. Se non c'è abbastanza luce blu e la proporzione di luce lontana è troppo alta, lo stelo crescerà eccessivamente e le foglie si ingiallino facilmente. Il rapporto tra l'energia dello spettro della luce rossa (655-665nm) e l'energia dello spettro della luce rossa lontana (725-735nm) è tra 1,0 e 1,2 e lo sviluppo delle piante sarà una crescita positiva. Ma ogni pianta ha una diversa sensibilità a questi rapporti spettrali.
Le lampade di sodio ad alta pressione sono spesso usate come fonti di luce artificiale nelle serre. Prendendo come esempio la fonte di lampada Son-TPIA di Philips, ha la massima energia nella regione spettrale rosso-arancione. Tuttavia, l'energia della luce a infrarossi lontane non è elevata, quindi il rapporto di energia della luce rossa/luce rossa lontana è maggiore di 2,0. Ma poiché la serra ha ancora la luce solare naturale, non accorcia le piante. (Questa fonte luminosa può avere un impatto se utilizzata nella camera di crescita.)
Alla luce del sole naturale, la luce blu rappresenta il 20% dell'energia. Per le fonti di luce artificiale, non è necessario un rapporto così elevato. Per le piante normalmente in via di sviluppo, la maggior parte delle piante richiede solo il 6% dell'energia della luce blu nell'intervallo di 400-700 nm. Alla luce del sole naturale, c'è abbastanza energia della luce blu. Pertanto, le fonti di luce artificiale non sono necessarie per aggiungere più spettro della luce blu. Tuttavia, quando la fonte di luce naturale è insufficiente (come l'inverno), la fonte di luce artificiale deve aumentare l'energia della luce blu, altrimenti la fonte di luce blu diventerà un fattore limitante per la crescita delle piante. Ma se non usi il metodo di miglioramento della fonte della luce, ci sono ancora altri modi per porre rimedio a questo problema di carenza di fonti di luce. Come la regolazione della temperatura o l'applicazione degli ormoni della crescita.
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