Nicole C.C.S., Mooren J., Stuks A., Krijn M.P.C.M.
Nitrate control using LED lights
Acta Horticolturae, 1227, 661-668; DOI: 10.17660/ActaHortic.2018.1227.84
L’adozione della tecnologia light emitting diodes (LEDs) nelle strutture serricole moderne utilizzate per l’orticoltura o nel vertical farming sta acquisendo sempre più spazio, in quanto i LEDs permettono di utilizzare l’energia elettrica più efficientemente rispetto alle precedenti tecnologie, con un significativo abbattimento dei costi di produzione. Inoltre, attraverso la tecnologia LEDs è possibile modificare lo spettro di emissione dei corpi illuminanti, il fotoperiodo e l’intensità luminosa degli stessi e questo permette di effettuare importanti studi sull’accumulo dei nitrati negli ortaggi da foglia. Spinacio, rucola e lattuga sono ortaggi caratterizzati da un elevato accumulo di nitrati, per i quali la Commissione Europea nel 2011 ha stabilito dei limiti massimi di concentrazione a livello fogliare per la loro commercializzazione. È bene ricordare che i nitrati per anni sono stati considerati dannosi per la salute umana; tuttavia, recenti studi hanno dimostrato che gli stessi apporterebbero importanti benefici alle performance degli sportivi ed al sistema cardiovascolare. Nel corso degli anni numerosi studi hanno dimostrato che agendo su concimazione, temperatura e radiazione è possibile ridurre l’accumulo dei nitrati negli ortaggi da foglia. Inoltre, con l’applicazione del senza suolo è possibile ridurre il contenuto dei nitrati, sospendendo la somministrazione dei nutrienti gli ultimi giorni prima della raccolta. Più recentemente, promettenti risultati sono stati ottenuti riguardo la regolazione dell’enzima nitrato riduttasi attraverso l’utilizzo di radiazione artificiale con spettri, intensità e fotoperiodo differenti. Ad esempio, è stato dimostrato che la radiazione rossa incrementa l’attività della nitrato reduttasi nella lattuga, mentre la radiazione blu incrementa l’attività dello stesso enzima nel radicchio. Inoltre, allungando il fotoperiodo si riduce l’accumulo dei nitrati nel vacuolo delle cellule vegetali. In base a quanto descritto, in questo studio viene proposta una strategia di gestione dell’illuminazione supplementare per ridurre il contenuto dei nitrati nelle baby leaf di spinacio e rucola.
La coltivazione è avvenuta in serra con l’utilizzo di moduli LEDs e due spettri di emissione: rosso+bianco (RW) vs rosso+blu (RHB). Inoltre, lo spinacio è stato coltivato con quattro livelli di daily light integral (DLI; 11, 14, 17 e 20 mol·m-2·d-1) e 16 ore di fotoperiodo, mentre la rucola con livelli di DLI di 10, 15 e 20 mol·m-2·d-1 con 12 ore di fotoperiodo. Per ottenere diversi livelli di DLI si è agito sul Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD). Il trattamento di controllo, invece, consisteva nell’applicazione di luce continua due giorni prima della raccolta per lo spinacio e tre giorni prima della raccolta per la rucola. Lo spettro luminoso del trattamento pre-raccolta è stato lo stesso del precedente periodo di crescita.
Dall’attività è emerso che incrementando il DLI la concentrazione dei nitrati nei tessuti epigei di rucola e spinacio si riduce considerevolmente. Tuttavia, l’efficienza di utilizzo della radiazione è stata massima a 17 mol·m-2·d-1 per la rucola e 15 mol·m-2·d-1 per lo spinacio. Inoltre, se per la rucola il contenuto di nitrati è sceso sotto i 1500 mg·kg-1, per lo spinacio il valore del trattamento con più alto DLI si è attestato intorno ai 2500 mg·kg-1 PF, non così lontano dai limiti di legge di 3500 mg·kg-1. Inoltre, lo spettro luminoso non ha influenzato significativamente l’accumulo dei nitrati nella rucola, mentre il trattamento RW ha ridotto il contenuto di nitrati nelle foglie di spinacio rispetto al trattamento RHB. Questo risultato dimostra come l’influenza dello spettro luminoso sull’accumulo dei nitrati negli ortaggi da foglia sia specie specifico.
Un ulteriore riduzione dell’accumulo dei nitrati nelle baby leaf di spinacio e rucola è stato osservato applicando il trattamento di luce continua 48 ore prima della raccolta. In particolare, con lo spettro RW il contenuto di nitrati nello spinacio è sceso sotto i 2000 mg·kg-1 PF. Nella rucola, invece, applicando 72 ore di luce continua prima della raccolta, l’accumulo dei nitrati nelle foglie è sceso del 50% rispetto ai trattamenti con il fotoperiodo di 12 ore. Infine, un’ulteriore riduzione del contenuto in nitrati nello spinacio è stata ottenuta interrompendo la somministrazione di concime (solo acqua) quattro giorni prima della raccolta; tuttavia, in questo caso è stato osservato anche una riduzione del 20% della produzione. Quindi l’applicazione della luce continua combinata con opportune strategie fertirrigue da applicare prima della raccolta potrebbe ridurre l’accumulo di nitrati negli ortaggi da foglia, senza comprometterne le produzioni.