Svetelné spektrum a jeho vplyv na rast rastlín: outdoor vs. skleník vs. indoor

Pestovanie rastlín môže mať mnoho podôb, od tradičného outdooru, cez skleníky až po indoor kultiváciu pod umelým osvetlením. Každá z týchto metód ponúka jedinečné výhody, ale má aj niektoré nevýhody. V dnešnom článku sa budeme venovať rozdielom vo svetelnom spektre pri pestovaní vonku, v skleníku a indoor pod LED pestovateľskými svietidlami.

Rastliny vnímajú svetlo pomocou fotosenzorov, ktoré nazývame fotoreceptory. Väčšina z nich má za úlohu zachytávať fotóny svetla a premieňať ich na energiu pri procese fotosyntézy. Rastliny sú však tiež vybavené špecializovanými fotoreceptormi, ktoré fungujú inak než ostatné, nie vždy sa podieľajú na fotosyntéze a niektoré z nich dokonca zachytávajú svetlo mimo viditeľného svetelného spektra. Tieto fotoreceptory sú pre rastliny dôležité, pretože ovplyvňujú cirkadiálne procesy, vývojové signály, génovú reguláciu a mnoho ďalšieho.

Rôzne farby svetla

Na pochopenie svetelného spektra je dôležité si uvedomiť, že svetlo je elektromagnetické žiarenie, ktoré možno charakterizovať zároveň ako časticu (fotón) a vlnu. Jednotlivé typy elektromagnetického žiarenia delíme podľa vlnovej dĺžky a zodpovedajúcej frekvencie. Pomenovanie „spektrum“ sa pôvodne vzťahovalo na farebné spektrum viditeľné ľudským okom (farby dúhy), ale časom boli objavené aj ďalšie typy žiarenia, ktoré ľudia zrakom nevnímajú.

Viditeľné svetlo: Viditeľná časť svetelného spektra o vlnových dĺžkach 400-800 nanometrov. Jednotlivé farby vo svetelnom spektre nazývame spektrálnymi farbami (červená, oranžová, žltá, zelená, azúrová, modrá, fialová).

Fotosynteticky aktívne žiarenie: PAR (photosynthetic active radiation) sa prekrýva s viditeľným svetlom a označuje rozsah vlnových dĺžok svetla (400 až 700 nanometrov), ktoré rastliny využívajú na fotosyntézu. Väčšina pestovateľských LED svietidiel zahŕňa iba fotosynteticky aktívne vlnové dĺžky.

UV: Ultrafialové žiarenie (400-10 nanometrov) je pre ľudí aj rastliny nebezpečné, poškodzuje DNA a môže spôsobovať rakovinotvorné bujnenie. Väčšinu UV žiarenia zachytí atmosféra Zeme, ale malé množstvo dopadne na povrch.

Infračervené žiarenie: Infračervené žiarenie má vlnovú dĺžku medzi 760 nanometrov - 1 nanometrov a ďalej sa delí na blízke IČ (near-IR), stredné IČ (mid-IR), vzdialené IČ (far-IR).

RTG: Röntgenové žiarenie o vlnových dĺžkach 10 – 0,1 nanometrov sa v praxi využíva vďaka svojej schopnosti prenikať radom materiálov (skiagrafia, CT). Pre pestovanie rastlín nemá význam.

Gama žiarenie: Rádioaktívne žiarenie, ktoré vzniká pri jadrových procesoch. Pre pestovanie rastlín nemá význam.

Pestovanie vonku: Všetky farby svetla

Asi nikoho neprekvapí, keď povieme, že prirodzené slnečné svetlo je najkomplexnejšie a pokrýva najširšie možné spektrum. Na rastliny pestované vonku dopadá nielen viditeľná časť svetelného spektra vrátane fotosynteticky aktívneho žiarenia, ale aj infračervené, UV a ďalšie typy žiarenia. Zatiaľ čo dopady extrémne krátkych alebo extrémne dlhých vlnových dĺžok svetla nie sú vo vzťahu k rastlinám príliš dobre zdokumentované, niektoré z neviditeľných vlnových dĺžok, ako je UV a ďaleko červené žiarenie, môžu byť pre rastliny kľúčové, napriek tomu, že neovplyvňujú fotosyntézu.

Skleníky: Absencia UV žiarenia

Skleníky môžu byť vyrobené z rôznych typov skiel alebo dokonca aj plastov, ktoré môžu mať odlišné účinky na svetlo, ktoré cez materiál prechádza. Vo všeobecnosti však platí, že sklo prepúšťa väčšinu svetelného spektra, ale prirodzene blokuje značnú časť UV a žiarenia o nižších vlnových dĺžkach. V tomto zmysle možno skleníky považovať za polopriepustné a absencia UV svetla môže mať na rastliny dopad, napríklad v produkcii terpénov alebo účinných látok.

Je známe, že u niektorých rastlín UV žiarenie stimuluje produkciu sekundárnych metabolitov. Existujú teórie, že takéto rastliny produkujú viac týchto látok, pretože tie pôsobia ako prirodzená ochrana proti ničivému dopadu UV lúčov na DNA. Ďalej bol objavený neobvyklý fotoreceptor UVR8, ktorý je priamo aktivovaný UV-B žiarením a vníma svetlo o dĺžke (280-320 nanometrov). Tento fotoreceptor sa skladá z dvoch molekúl UVR8, ktoré sa po ožiarení UV-B oddelia a stanú sa monomérmi, čo zmení jeho funkciu a dochádza k zmenám, vrátane zvýšenia odolnosti voči stresu, funkcii génov a ovplyvneniu vývoja rastliny.

Absencia UV žiarenia rastliny síce neohrozuje na živote, ale môže to významne ovplyvniť, ako sa vyrovnávajú so stresom a prechádzajú jednotlivými fázami života. Z týchto dôvodov používajú niektorí pestovatelia v skleníkoch a indoor špeciálne pestovateľské svietidlá, ktoré obohatia svetelné spektrum o UV-A a UV-B žiarenie.

Indoor: PAR na mieru rastlinám

Väčšina moderných pestovateľských LED svetiel vyžaruje štandardizované svetelné spektrum zodpovedajúce vlnovými dĺžkami žiarenia PAR (400–700 nanometrov). Takýto rozsah spektra bohato stačí na to, aby sa rastlinám pod umelým osvetlením darilo a tie môžu za určitých okolností rásť rýchlejšie, než by tomu bolo vonku alebo v skleníku. Na druhej strane je spektrum LED pestovateľských svietidiel ochudobnené nielen o UV, ale aj o infračervené svetlo.

Množstvo infračerveného svetla dopadajúceho na rastliny pestované vonku alebo v skleníku sa počas dňa aj roka mení podľa toho, ako slnko putuje po oblohe, pretože sa mení uhol, pod akým svetlo prechádza atmosférou. Rastliny tento fakt využívajú pri riadení svojich cirkadiálnych rytmov a vďaka špecializovaným fotoreceptorom nazývaným fytochrómy dokážu rozpoznať napríklad to, či je čas začať kvitnúť. Preto pri pestovaní indoor pod umelým osvetlením môžu rastliny začať kvitnúť o niečo pomalšie (pri prepnutí na 12/12), než by tomu bolo vonku. Rovnako ako v prípade UV žiarenia aj infračervené spektrum môžete v pestovateľskom priestore alebo skleníku doplniť pomocou doplnkového osvetlenia s infračerveným spektrom.

Čítajte tiež: Pestujeme indoor: Ako na prepnutie do kvetu