Wenke Liu, Lingyan Zha, Yubin Zhang
Growth and Nutrient Element Content of Hydroponic Lettuce are Modified by LED Continuous Lighting of Different Intensities and Spectral Qualities
Agronomy 2020, 10, 1678; doi:10.3390/agronomy10111678
Con lo sviluppo dell’agricoltura urbana, molte specie orticole (soprattutto ortaggi da foglia) e piante officinali vengono coltivate in ambiente indoor, dove l’unica fonte di energia luminosa è garantita dall’installazione di un impianto di illuminazione supplementare (IS). I moduli di IS più utilizzati per le coltivazioni indoor sono i light-emitting diodes (LED), la cui tecnologia permette di variare lo spettro e l’intensità luminosa in funzione della specie coltivata, dell’ambiente di coltivazione e degli obiettivi del produttore. Infatti, un corretto utilizzo della tecnologia LED permette sia di incrementare la produzione delle colture sia di migliorare le proprietà nutrizionali degli ortaggi.
In questo studio sono state realizzate tre prove sperimentali per verificare l’effetto dell’applicazione della luce continua, di differenti intensità luminose e diversi spettri di IS su produzione, contenuto e accumulo degli elementi minerali in lattuga.
L’attività è stata svolta in camera di crescita, utilizzando la cultivar di lattuga “Yidali”. Durante il primo esperimento i trattamenti luminosi a confronto sono stati: fotoperiodo di 16 ore vs fotoperiodo di 24 ore (CL) (stesso spettro e intensità luminosa). Nel secondo esperimento, invece, utilizzando il CL, sono stati testati tre livelli di photosyntetich photon flux density (PPFD): 100, 200 e 300 µmol m-2 s-1. Infine, nel terzo esperimento, sempre impostando il CL, sono stati testati tre differenti spettri: 1R:3B, 1R:1B e 3R:1B.
Dai primi due esperimenti è emerso che applicando il CL e incrementando il PPFD a 300 µmol m-2 s-1 aumentano sia il peso fresco sia il contenuto di sostanza secca della lattuga, mentre per quest’ultimo parametro nessuna differenza significativa è stata evidenziata variando gli spettri luminosi. Il peso fresco dei cespi, invece, è aumentato all’aumentare del rapporto R:B nello spettro di IS. La risposta positiva del peso fresco e del peso secco della lattuga ottenuta con il CL e il PPFD più alto può essere spiegata con l’aumento dell’attività fotosintetica, mentre la riduzione del peso fresco dei cespi all’aumentare del contenuto di luce blu nell’IS può essere dipeso dall’influenza che questo spettro ha sull’apertura stomatica e quindi sulla regolazione della traspirazione.
L’applicazione di CL ha causato una riduzione del contenuto di N, P, K, Mg, Cu e Zn e un incremento di C, Ca, Fe e Mn rispetto all’applicazione del fotoperiodo di 16 ore. Inoltre, anche aumentando il livello di PPFD il contenuto di C ha mostrato un andamento crescente, mentre le concentrazioni di N, P, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn e Zn sono diminuite. Gli effetti dell’applicazione dei diversi spettri luminosi sulla concentrazione degli elementi minerali nei tessuti di lattuga è invece più complessa. Riducendo il rapporto R:B nello spettro di IS, il contenuto di C nei tessuti di lattuga è aumentato, mentre il contenuto di N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn e Zn è stato più elevato nel trattamento 1R:1B. Sempre nel trattamento 1R:1B sono stati registrati i valori di accumulo più alti di N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu. Così come l’aumento del peso fresco, anche l’aumento del contenuto di C con CL e alti livelli di PPFD può essere attribuito all’aumento dell’attività fotosintetica. Allo stesso tempo, l’accumulo di C nei tessuti di lattuga potrebbe aver determinato una riduzione di N, P, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu and Zn, questo perché il contenuto e l’accumulo degli elementi minerali dipende dall’attività fotosintetica e dal ritmo di assorbimento degli elementi dalla soluzione nutritiva. Sebbene in un certo range di Daily light Integral (DLI) all’aumentare dell’attività fotosintetica aumenta il ritmo di assorbimento degli elementi minerali, la mancanza del periodo di buio determina un rallentamento nel trasporto dei carboidrati prodotti attraverso la fotosintesi alle radici, andando quindi a ridurre l’efficienza di assorbimento di questi organi.
Riassumendo, la miglior condizione di CL per ottenere lattuga romana con alti contenuti di elementi minerali sia ha con PPFD di 100 µmol m-2 s-1 e spettro di 1R:1B, mentre per ottenere lattuga con i più alti livelli di elementi minerali le migliori condizioni di CL sono alte intensità luminose e medio-alto contenuto di luce blu.