Iluminação para alface além das taxas de crescimento

A alface é a folhagem verde mais cultivada nos Estados Unidos. Enquanto a maior parte da alface é cultivada em campos, a produção está aumentando em estufas de agricultura de ambiente controlado (CEA) e fazendas verticais. Na verdade, a alface é agora a segunda maior hortaliça de efeito estufa nos EUA, atrás do tomate, de acordo com o Censo de Especialidades Hortícolas do USDA de 2019. A produção de estufas de inverno na metade norte dos EUA depende de iluminação suplementar para aumentar o rendimento. A quantidade de luz (integral de luz diária) e a qualidade (espectro ou cor da luz) afetam vários aspectos da cultura da alface, incluindo rendimento (normalmente peso fresco vendável), cor/pigmentação da folha e conteúdo nutricional. Em termos nutricionais, a alface é uma importante fonte de vitamina K, xantofilas (uma classe de carotenóides importantes para a saúde ocular), antocianinas, ácido fólico e ferro.

A energia para aquecimento e iluminação de estufas é normalmente o segundo maior custo de produção. Tradicionalmente, as luzes de descarga de alta intensidade (HID) são usadas em estufas de alface para complementar a luz em dias de inverno nublados e com pouca luz. Sódio de alta pressão (HPS) e haleto de metal cerâmico (CMH) são dois tipos de HIDs. Essas luzes são relativamente duradouras e baratas inicialmente, mas são menos eficientes em termos de energia porque uma grande parte da energia é convertida em calor, e pode ser necessário resfriamento adicional para compensar o calor extra. Outra desvantagem das luminárias HID é que a intensidade e o espectro da luz não podem ser ajustados. Os diodos emissores de luz (LEDs) estão sendo cada vez mais adotados principalmente porque reduzem os custos de energia, mas também devido à flexibilidade que oferecem em intensidade e espectro. Para a alface roxa, é sabido que a luz azul é necessária para a coloração vermelha (que vem das antocianinas, um importante pigmento e antioxidante). Como as luzes HPS são baixas no espectro azul, a alface vermelha geralmente carece de coloração profunda no inverno, quando a luz natural (incluindo a azul) é baixa. O espectro de luz pode ser usado para ajustar o pigmento e o conteúdo nutricional da alface. No entanto, faltam informações sobre diferentes fontes de iluminação suplementar em termos de seus efeitos sobre o teor de nutrientes e o rendimento da alface. A iluminação suplementar também pode afetar o uso da água da planta, o que afeta o cronograma de irrigação e a necessidade de desumidificar o espaço de cultivo. Conduzimos um estudo em estufa que comparou as luzes tradicionais (HPS e CMH) com dois tipos de LEDs (branco de amplo espectro e vermelho:azul).

O experimento foi conduzido em uma estufa no centro de Nova York de dezembro a meados de março. Duas cultivares de alface, 'Rex' (um tipo de cabeça de manteiga comum para hidroponia) e 'Rouxai' (uma variedade de folha de carvalho vermelha) foram usadas para este estudo. As sementes foram iniciadas em cubos de lã de rocha por uma semana e depois transplantadas para mini sistemas hidropônicos de cultura em águas profundas (DWC) sob tratamentos de iluminação por quatro semanas. O ar foi bombeado para a solução nutritiva para fornecer oxigênio à zona radicular. Quatro tratamentos de iluminação foram instalados na mesma casa de vegetação: HPS, CMH, LED vermelho:azul (70% vermelho e 30% azul) e LED branco (36% vermelho, 27% azul e 45% verde). Todos os tratamentos foram ajustados para ter a mesma intensidade de 150 μmol·m-2·s-1 e cada dia o número de horas de luz suplementar foi ajustado por controle de computador para atingir uma luz diária integral (DLI) de 17 mol·m- 2·d-1 em cada tratamento. Cada tratamento de luz foi implementado em duas bancadas localizadas aleatoriamente na casa de vegetação e o experimento foi conduzido em três ciclos de cultivo com tratamentos de luz randomizados antes de cada novo ciclo. A estufa tinha pontos de ajuste de temperatura dia/noite de 77/68° F. As mudas foram cultivadas por uma semana em ambiente comum e depois transplantadas e cultivadas por quatro semanas sob os tratamentos de iluminação. O uso de água foi registrado três vezes por semana. Após quatro semanas de tratamento de luz, nove plantas de cada cultivar por área de tratamento foram colhidas destrutivamente e foram coletados dados sobre altura, largura e peso fresco da planta. Três das nove plantas foram congeladas e analisadas quanto a pigmentos e nutrientes (clorofila, xantofila, antocianina e teor de elementos minerais). O restante das amostras foi utilizado para coleta de dados de área de superfície foliar e peso seco.