Iluminación para maestros del cultivo: PAR, PPFD, LDI y otras siglas útiles
Las lámparas de led son las más eficientes del mercado.

Iluminación para maestros del cultivo: PAR, PPFD, LDI y otras siglas útiles

Este artículo se publicó originalmente en el número 274 de la revista Cáñamo España

La ciencia avanza y ahora entendemos mucho mejor qué luz prefieren las plantas y cómo medirla. Vamos a repasar algunos conceptos que nos ayudarán a planificar más eficientemente la iluminación de los cuartos de cultivo de interior.

Luz para ver o luz para cultivar

El lumen es una unidad de medida de la luz visible que emite una lámpara. El lux, en cambio, mide los lúmenes que llegan a una superficie. Ambas unidades de medida son útiles cuando queremos iluminar un espacio para que los humanos veamos bien, pero no son tan útiles cuando se trata de proporcionar a las plantas luz con la que puedan realizar la fotosíntesis.

El espectro que vemos los humanos y el espectro que absorben las plantas no son iguales: coinciden en algunas longitudes de onda pero no en todas. Esto quiere decir que no todos los lúmenes son igual de útiles para las plantas a la hora de hacer la fotosíntesis. Los humanos vemos muy bien el espectro amarillo y verde de la luz, mientras que las plantas son más efectivas aprovechando el espectro azul y el rojo, por ejemplo.

Para poder medir con mayor precisión la calidad de la luz destinada al cultivo se desarrolló el concepto de luz PAR, que responde a las siglas en ingles de radiación fotosintéticamente activa.

El equivalente a los lúmenes en luz PAR es el PPF o flujo de fotones fotosintéticos, que se mide en µmol/s y refleja cuántos fotones fotosintéticamente activos produce una lámpara por segundo. La densidad del flujo de fotones fotosintéticos o PPFD mide la cantidad de fotones PAR que llegan a las plantas. Para hallar el PPFD se divide el PPF de la lámpara entre los metros cuadrados iluminados. Por ejemplo, una lámpara con un PPF de 1.100 µmol/s que ilumine un metro cuadrado dará un PPFD de 1.100 µmol/s/m2, pero si ilumina 1,5 m2 el PPFD será de 733 µmol/s/m2.

PPFD y fases del cultivo

"Las plantas débiles, enfermas o atacadas por plagas suelen ser más sensibles al exceso de luz y, generalmente, requieren menor intensidad"

Las plantas no necesitan la misma intensidad de luz durante toda su vida. Las semillas en germinación y las plántulas jóvenes tienen suficiente con 200 a 400 µmol/s/m2, mientras que las plantas en crecimiento requieren más luz, entre 400 y 600 µmol/s/m2. La floración es la fase durante la cual pueden aprovechar mayor cantidad de luz, entre 600 y 1.000 µmol/s/m2. Ciertas variedades, principalmente sativas, pueden usar hasta 1.200 µmol/s/m2. Si el cuarto de cultivo se enriquece con CO2, los niveles de PPFD máximos suben hasta 1.000 µmol/s/m2 en crecimiento y 1.500 µmol/s/m2 en floración, siempre que las variedades lo resistan. De todos modos, no suele compensar cultivar con niveles tan altos de PPFD; a partir de 1.000 µmol/s/m2 en floración resulta más eficiente ampliar un poco el espacio que subir la intensidad de luz.

Hay que considerar los rangos indicados como orientaciones que hay que afinar viendo las reacciones de las plantas. No solo hay variedades que necesitan más luz que otras, el estado de salud de la planta también puede tener su importancia. Las plantas débiles, enfermas o atacadas por plagas suelen ser más sensibles al exceso de luz y, generalmente, requieren menor intensidad. Además, no se pueden poner las plantas de golpe bajo 1.000 µmol/s/m2, pues se quemarían, hay que ir acostumbrándolas poco a poco.

Cálculo del PPF y PPFD

Si tenemos el dato de la cantidad de lúmenes que produce una lámpara, solo tenemos que multiplicarlo por un factor conversor, que depende del tipo de lámpara que estemos usando, para obtener su PPF. Si luego dividimos el PPF entre el área iluminada (en metros cuadrados), obtenemos el PPFD. Veamos como ejemplo una lámpara HPS de 400 W que produzca 50.000 lúmenes, que equivalen a 610 µmol/s. Si iluminamos un metro cuadrado, el PPFD es de 610 µmol/s/m2, pero en un área de 70x70 cm (aproximadamente, 0,5 m2) el PPFD sube hasta 1.220 µmol/s/m2.

Si queremos conocer el PPFD real (no partiendo del dato teórico de lúmenes de la lámpara, sino midiendo la luz que realmente llega a las plantas), necesitamos ahorrar, ya que los medidores de luz PAR son muy caros y están fuera del alcance de la mayoría de los cultivadores. Mucho más baratos son los luxómetros, que se encuentran desde veinte euros. Aunque no son tan precisas, las app de medición de luz para el teléfono también nos pueden servir para hacernos una idea. Los lux se deben medir a la altura de las puntas de las plantas. Una vez tengamos el dato hay que multiplicarlo por el factor de conversión, que es el mismo que para obtener PPF a partir de lúmenes.

Factor de conversión de lumen a µmol/s y de lux a µmol/s/m2

Tipo de lámpara

Factor de conversión

Luz solar

0,0185

Fluorescente blanco día

0,0135

HPS

0,0122

MH

0,0141

led

0,018 a 0,028

Eficiencia PAR

Las lámparas más eficientes para el cultivo son aquellas que más fotones PAR emiten por cada vatio de electricidad consumido. Si las lámparas de alta presión más eficientes producen entre 1,4 y 1,8 umol/W, las mejores ledes llegan casi a doblar esta eficiencia, alcanzando 2,8 µmol/W. Prácticamente hace falta la mitad de electricidad para producir la misma cantidad de fotones PAR con una led de última generación que con una lámpara de alta presión; por eso cada día está más claro que el futuro del cultivo pasa por las ledes: su eficiencia es muy superior a cualquier otra lámpara.

La luz total diaria

"Por encima de 1.000 µmol/s/m2 conviene elevar hasta 30 ºC la temperatura y hasta 70 u 80% la humedad"

La DLI es la cantidad total de luz que la planta recibe a lo largo de un día. En exterior, la intensidad lumínica va variando a lo largo de las horas. Durante las primeras y últimas horas del día la luz es menos intensa, al igual que cuando hay nubes, mientras que alcanza el máximo en un mediodía despejado. En el exterior, la DLI oscila a lo largo del año desde 10-20 mol/m2/d en un día de invierno hasta 50-60 mol/m2/d en un día de verano. La gran mayoría de las plantas cultivadas requieren entre 25 y 40 mol/m2/d. En una latitud como la de España, en el periodo entre julio y octubre, que es cuando florece el cannabis en exterior, la DLI media suele ser en torno a 40 mol/m2/d.

En interior, la DLI es mucho más fácil de calcular porque la intensidad de la luz es siempre igual, solo hay que multiplicar la cantidad de micromoles por segundo por el número de segundos que está la luz encendida. En crecimiento, con fotoperiodo 18/6, la luz está encendida (18x60x60) 64.800 segundos. Si usamos una intensidad de 600 µmol/s/m2, el resultado es 38.800.000 o, dividiendo por un millón, 38,8 mol/m2/d. En floración, con fotoperiodo 12/12, la luz está encendida (12x60x60) 43.200 segundos. Si usamos una intensidad de 1.000 µmol/s/m2, el resultado es 43.200.000 µmol o 43,2 mol/m2/d.

LDI y tiempo de floración

"La DLI es la cantidad total de luz que la planta recibe a lo largo de un día"

¿Cómo se puede utilizar la intensidad de la luz para compensar la reducción de la producción al acortar la floración? Una planta de cannabis no autofloreciente florece con cualquier fotoperiodo que le dé noches de más de 10 o 12 horas, según la variedad que se cultive. Cuanto más largas son las noches, más rápida es la floración pero menor la producción, ya que la planta recibe una LDI menor. Sin embargo, si compensamos la reducción de la duración del día con un incremento de la intensidad de luz para que la LDI sea mayor, de modo que la suma de la LDI de toda la floración permanezca igual, la producción se mantendrá igual y la floración se acortará.

Veamos un ejemplo. Una planta que florece en 60 días con fotoperiodo 12/12 con una PPFD de 1.000 µmol/s/m2 tiene una LDI de 43,2 mol/m2/d, a lo largo de toda la floración recibe 2.592 mol/m2. Si usamos un fotoperiodo 10/14, la planta tarda una semana menos en florecer, por lo que está madura en 53 días. Para lograr la misma producción debemos conseguir que reciba los mismos 2.592 mol/m2 pero en solo 53 días, por lo que su LDI debe ser de 48,8 mol/m2/d (2592/53) en diez horas de iluminación, es decir, con un PPFD de 1.358 µmol/s/m2 obtendremos más o menos la misma cosecha pero en una semana menos.

Consejos para cultivar en interior con mucha luz

"Las plantas absorben mejor la radiación azul y roja que la amarilla y verde"

Las condiciones óptimas del cultivo varían cuando se utilizan niveles muy altos de luz. En general, cuanta más luz, mayores son la temperatura y la humedad óptimas para las plantas. Por encima de 1.000 µmol/s/m2 conviene elevar hasta 30 ºC la temperatura y hasta 70 u 80% la humedad. Además, para que aprovechen realmente toda la luz también es recomendable elevar el nivel de CO2 hasta 1.000-1.200 ppm.

Cuanta más luz hay, más trabajo tienen las plantas, más forzadas van. Por eso solo se deben usar niveles muy altos de luz con plantas sanas, fuertes, vigorosas y bien adaptadas. Además, es esencial que los distintos parámetros climáticos del cultivo sean correctos. Los cultivadores principiantes suelen obtener mejores resultados con niveles medios o altos pero no muy altos, manteniendo las lámparas algo más alejadas de las plantas. Conforme ganan experiencia y son capaces de cuidar mejor el cultivo, pueden ir acercando las lámparas para disponer de mayor PPFD.

Tampoco hay que pensar que solo se pueden conseguir buenas cosechas con más de 1.000 µmol/s/m2. A partir de 400 µmol/s/m2 la calidad ya es buena. Luego, al ganar experiencia, se puede ir subiendo hasta 800-1000 µmol/s/m2 y veremos subir la producción sin problemas hasta los 800-1000 µmol/s/m2. Por encima de este valor, la producción sube pero la eficiencia baja, por lo que es mejor aumentar el espacio que la intensidad de luz. Lo más eficiente en gramos por µmol es usar unos 800 µmol/s/m2, aunque depende de varios factores, como la genética, el clima o el tipo de cultivo.

 

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