Claudia Elkins, Marc W. van Iersel
Longer Photoperiods with the Same Daily Light Integral Increase Daily Electron Transport through Photosystem II in Lettuce
Plants 2020, 9, 1172; doi:10.3390/plants9091172
Con la tecnologia LED, utilizzata come fonte di illuminazione artificiale o supplementare, rispettivamente per le coltivazioni indoor e in serra, si ha la possibilità di regolare il fotoperiodo fornito alle piante, mantenendo costante la quantità di fotoni fotosinteticamente attivi forniti. L’ipotesi di partenza degli autori è quella di incrementare l’efficienza di utilizzo della fonte luminosa fornendo alle piante uno stesso Daily Light Integral (DLI) con un fotoperiodo più lungo. Per questa ragione, sono stati condotti studi sui parametri della fluorescenza: la resa quantica del fotosistema II (ΦPSII), velocità di trasporto degli elettroni (ETR), la resa quantica della dissipazione di energia non fotochimica in risposta all’esposizione alla luce (ΦNPQ) e la resa quantica di altri processi di dissipazione dell’energia non indotti dalla luce (ΦNO). Durante la prova sperimentale condotta, la varietà di lattuga (‘Green Towers’, Lactuca sativa) è stata coltivata in camera di crescita con luce LED bianca. Sono stati testati due DLI (15 e 20 mol m-2 d-1) e per raggiungere questi valori sono stati impostati fotoperiodi di 7, 10, 13, 16, 19 e 22 ore. I risultati ottenuti confermano la tesi di partenza degli autori. Infatti, con un fotoperiodo di 22 ore il parametro ΦPSII è stato molto più alto rispetto ai fotoperiodi più brevi, con entrambi i valori di DLI. Indipendentemente dal DLI, ΦPSII è diminuito linearmente da al crescere dell’intensità luminosa (0,67 a 0,29), mentre il parametro ETR è cresciuto asintoticamente al crescere dell’intensità luminosa. Inoltre, dall’integrale dell’ETR nelle 24 ore è stato calcolato il Daily Photochemical Integral (DPI). Dallo studio di questo parametro è stato verificato che a parità di DLI, aumentando le ore di fotoperiodo il DPI aumenta e l’incremento è stato più evidente utilizzando un DLI di 20 mol m-2 d-1 piuttosto che 15 mol m-2 d-1. I risultati ottenuti confermano che allungando il fotoperiodo l’efficienza biochimica dell’utilizzo della radiazione artificiale aumenta, per cui a parità di DLI sono da preferire intensità luminose più basse, con fotoperiodi più lunghi. L’elemento innovativo di questo studio riguarda l’introduzione del parametro DPI, che insieme a PPFD, DLI, fotoperiodo e prezzo dell’energia elettrica, deve essere preso in considerazione per migliorare la gestione e progettazione dell’impianto di illuminazione artificiale migliorando la crescita della coltura e riducendo i costi di funzionamento.