Utilizando suplementar e único

Esta série de artigos faz parte do Projeto de Pesquisa Multiestadual de Gerenciamento de Recursos na Produção de Estufas Comerciais.

Um interesse renovado na agricultura urbana e de ambiente controlado (CEA) veio com o aumento do interesse em alimentos produzidos localmente e de forma sustentável. Os consumidores exigem cada vez mais que os seus produtos sejam isentos de produtos químicos e querem saber onde e como foram cultivados. É evidente que a produção de culturas em ambientes urbanos traz benefícios importantes, como a proximidade do mercado, o aumento do prazo de validade e o conhecimento do consumidor sobre as práticas de produção. No entanto, existem também grandes desafios, como a disponibilidade de terrenos adequados e isentos de materiais perigosos, elevados valores de propriedade e impostos, licenças e regulamentos, procura de mão-de-obra qualificada e a concorrência de produtos mais baratos cultivados no campo. A vantagem do CEA é que a maioria das condições ambientais podem ser cuidadosamente controladas, o que permite a produção durante todo o ano e praticamente garante os rendimentos potenciais mais elevados. As estruturas de cultivo típicas variam de túneis altos a estufas (Figura 1), bem como edifícios reaproveitados (Figura 2) ou contêineres de transporte (Figura 3) que permitem que muito pouca ou nenhuma luz solar chegue às plantas.

Dependendo da latitude e da estação específica, é provável que a iluminação eléctrica seja necessária para complementar a luz solar naturalmente disponível para aumentar os rendimentos, para prolongar a duração do dia ou para servir como única fonte de luz. Como o olho humano não é particularmente bom em avaliar diferenças na intensidade da luz e porque os humanos normalmente podem operar bem em intensidades de luz relativamente baixas, não avaliamos quanta luz fotossintética as plantas precisam para crescer e se desenvolver. Na verdade, as plantas precisam de muito mais luz do que a pessoa média poderia prever. Portanto, a iluminação das plantas é um componente crítico dos ambientes de produção agrícola urbana.

Três tipos diferentes de lâmpadas elétricas são comumente usados ​​em CEA: fluorescentes (FL), descarga de alta intensidade (HID) e diodos emissores de luz (LEDs). As lâmpadas HID podem ser divididas em lâmpadas de sódio de alta pressão (HPS) e de iodetos metálicos (MH). As lâmpadas FL e HID vêm em diferentes tamanhos e potências, mas uma vez instaladas produzem luz com um espectro de cores fixo. Em média, as lâmpadas FL convertem aproximadamente 20 por cento da energia eléctrica fornecida em radiação fotossinteticamente activa (PAR; discutida abaixo) que as plantas utilizam para a fotossíntese. Eles são frequentemente usados ​​em câmaras de crescimento ou germinação projetadas para produção de mudas ou cultura de tecidos. A eficiência de conversão aumenta para cerca de 30% para lâmpadas HID. O espectro de cores da luz produzida pelas lâmpadas MH contém um pouco mais de azul do que as lâmpadas HPS, e são mais frequentemente usadas em centros de jardinagem para que as plantas pareçam mais fiéis às cores. As lâmpadas HPS possuem um espectro de luz eficaz para promover a floração de plantas de dias longos e a fotossíntese.

Avanços tecnológicos recentes tornaram as lâmpadas LED de alta intensidade mais atraentes como fontes de iluminação fotossintética: elas podem ser projetadas para produzir um espectro de cores específico ou permitem que o espectro seja ajustado com base nas necessidades da planta. Ao contrário das lâmpadas HID, as lâmpadas LED produzem pouco calor radiante, por isso podem ser colocadas muito mais perto da copa da planta sem danificar o tecido foliar (Figura 4 ). No entanto, as lâmpadas LED ainda produzem calor (convectivo) que precisa de ser removido para garantir um funcionamento eficiente e uma vida útil máxima. As lâmpadas LED projetadas especificamente para aplicações de crescimento de plantas ultrapassaram recentemente a eficiência de conversão das lâmpadas HPS de extremidade dupla e espera-se que alcancem eficiências de conversão ainda maiores no futuro. A maioria das lâmpadas LED de alta intensidade para aplicações hortícolas contém diodos vermelhos e azuis e podem conter diodos brancos para permitir que os humanos vejam a verdadeira cor das plantas.

PAR refere-se à faixa de onda de luz (entre 400 a 700 nm) que é utilizada pelas plantas para a fotossíntese. A quantidade de PAR que uma planta recebe até um nível específico da espécie aumentará as taxas fotossintéticas e, em última análise, levará a um melhor crescimento, qualidade e rendimento. Aproximadamente 45 por cento da energia do sol cai na faixa de ondas PAR de 400 a 700 nm. A energia fora da região PAR é menos fotossinteticamente ativa, mas pode influenciar as respostas das plantas, como a cor das folhas/flores (ou seja, a radiação UV pode promover a concentração de antocianinas), alongamento do caule (proporção de vermelho: luz vermelha distante e radiação azul), floração , podendo também aumentar a temperatura da planta (radiação infravermelha).