Celle di germinazione

Fotoperiodismo

Per coltivare delle piante è necessario innanzitutto conoscere i meccanismi che regolano il loro sviluppo. Il ciclo vitale delle piante annuali in natura è regolato dal variare del rapporto tra ore di luce e di buio. Questa variazione va riprodotta anche all'interno della cella.
In natura, per le piante fotoperiodiche la crescita (fase vegetativa) inizia in primavera (fine marzo) e si arresta quando le giornate iniziano ad accorciarsi sensibilmente (fine luglio). In questo momento incomincia la riproduzione (fase floreale), che termina con la senescenza e la morte della pianta ai primi freddi (fine ottobre).
Utilizzando le celle è possibile, usando un timer, stabilire le ore di luce e di buio da somministrare ai vegetali; quindi sfruttando il fotoperiodiodismo si può rendere la coltivazione un gioco in cui scegliere quando e cosa fare fiorire, diagnosticare il sesso della pianta per poi selezionare le madri delle talee.
Nella coltivazione in cella le piante devono essere sottoposte ad un flusso di luce continua di almeno 18 ore durante la fase di crescita, mentre nella fase di maturazione o fioritura le ore di luce scendono a 12. Durante la fase vegetativa è possibile accelerare lo sviluppo fornendo alla pianta 24 ore di luce continua. Questo richiede alcune attenzioni in più. Infatti è necessario aumentare di conseguenza concime e acqua. In ogni caso per una ragione di consumi e di durata delle lampade la soluzione a 24 ore di luce è praticabile senza problemi con lampade a fluorescenza, mentre è fortemente sconsigliata con lampade a scarica nei gas.
Indurre la maturazione sarà altrettanto facile. Basterà infatti diminuire le ore di luce a 12. La pianta per essere messa a fioritura deve avere un altezza adeguata che le permetta di sfruttare la profondità fornita dalla lampada scelta. Solitamente un'altezza compresa tra i 20 e 40 cm permette di completare la maturazione della pianta sfruttando per intero le potenzialità dei bulbi. Nel periodo di fioritura il processo di crescita rallenta fino a fermarsi. E' consigliato inoltre avere piante che non superino il metro di altezza. Se si coltiva una piante che crescono molto in altezza è opportuno contenerne lo sviluppo con potature o vincolando fisicamente la pianta. Per potare correttamente le piante e necessarioo tagliare i germogli apicali favorendo così la crescita dei rami più bassi, questo fa assumere alla pianta una forma più cespugliosa.
Infine è necessario fare molta attenzione che non si verifichino delle infiltrazioni di luce all' interno dell' ambiente durante la fase di buio, altrimenti la pianta potrebbe risentirne, diventando così ermafrodita.

Germinazione, vegetativa e maturazione.

La germinazione

Il primo passo per iniziare la coltivazione è seminare. Questa operazione deve essere condotta con molta cura vista la delicatezza dei germogli durante i primi giorni di sviluppo. Per favorire la germinazione e necessario creare un ambiente tiepido e umido.
. Quando emerge il germoglio togliamo la pellicola e poniamo la piantina alla luce di una lampada a fluorescenza posizionata a 5-10 cm dal germoglio.
Usando contenitori di torba (riempiti con un mix di terriccio + argilla espansa) è possibile avere un terreno ben areato e facilitare la successiva l' operazione di trapianto.
Il processo di germinazione è possibile effettuarlo all'interno di apposite serre riscaldate particolarmente indicate per questo scopo.

La crescita vegetativa

Dopo la germinazione, le piante vanno poste sotto la luce generata da una lampada a fluorescenza (neon) con uno spettro adatto alla fase vegetativa, quindi ricco di toni bianchi.
La luce di colore blu emanata da questo tipo di lampade, favorisce la crescita e lo sviluppo della pianta che diventerà abbondante e compatta. Le piante devono essere sottoposte ad una luce continuata per almeno 18 ore, ma alcuni sostengono che il periodo possa anche durare 24h, accellerando cosi i tempi di crescita.
Quando le piantine raggiungono un altezza adeguata si potrà scegliere il sistema di luci tra quelli a: fluorescenza compatta, MH (ioduri metallici), HPS a spettro ampio (Agro, Grolux) o comninare diverse tipologie di lampade per aumentare ulteriormente lo spettro.
E' inoltre consigliato di uniformare le altezze di crescita con la potatura o la piegatura delle piante più alte, favorendo così un illuminazione ben distribuita su tutte le cime; in alternativa è anche possibile spostare sui lati dell' ambiente le piante più alte che verranno girate periodicamente.
Tutte le operazioni si devono effettuare solo quando l' impianto ha le luci accese, evitando così infiltrazioni durante la fase di simulazione della notte.

Illuminazione
Lampade a fluorescenza, agli ioduri metallici (MH) e al sodio ad alta pressione (HPS)



Per le caratteristiche del loro spettro luminoso e per l'alta intensità di luce emessa, le lampade più popolari tra i coltivatori che utilizzano la luce artificiale sono quelle ai vapori di sodio (HPS) , quelle agli ioduri metallici (MH) o le lampade a fluorescenza.



Le lampade ai Vapori di Sodio (HPS) sono ricche di toni rosso ed arancione e hanno uno spettro luminoso paragonabile a quella del sole in estate: questi colori favoriscono la crescita e la produzione dei fiori. Le lampade HPS standard mancano della parte blu dello spettro luminoso. Per ovviare a questo problema da alcuni anni esistono in commercio dei bulbi HPS a spettro ampio (Philips Agro, Sylvania Grolux…) appositamente realizzati per l’utilizzo in serra. In alternativa possono essere utilizzate in combinazione con le lampade agli ioduri metallici (MH) oppure con quelle fluorescenti. Le lampade HPS a spettro ampio sono un tipo speciale di lampada al sodio che grazie alla capacità di emettere anche toni di luce blu danno la possibilità di impiegare un solo tipo di lampada per tutto il ciclo di vita della pianta, sia per la crescita vegetativa che per la fioritura.



Le lampade agli Ioduri Metallici (MH) hanno uno spettro luminoso con una concentrazione più alta di raggi blu e violetti rispetto alle lampade HPS, pertanto sono indicate per la fase di crescita vegetativa e soprattutto per il mantenimento delle piante madri e delle talee. Anche in questo caso esistono dei prodotti specifici per l’utilizzo in serra, più prestazionali rispetto ai bulbi MH standard.



Le lampade a fluorescenza hanno una resa minore rispetto ai bulbi agli ioduri metallici ma possono essere una valida alternativa nella fase germinativa e vegetativa visto il loro basso costo d'acquisto e gestione. Inoltre hanno il grosso vantaggio di produrre molto meno calore e sono quindi l’ideale per ovviare parzialmente ai problemi di gestione della temperatura. Non solo, la loro evoluzione ha portato ad avere sul mercato delle lampade a fluorescenza compatte (Energy Saving Lamps) che aumentano la prestazione mantenendo contenuti temperature e consumi.

La scelta della lampada

Nella scelta delle lampade per la propria coltivazione è necessario tenere sempre in considerazione le caratteristiche tecniche del prodotto. In particolare le lampade a scarica nei gas (HPS ed MH), in considerazione del fatto che vanno tenute ad una distanza di almeno 25 – 30 cm dalle parti apicali delle piante, hanno una profondità di illuminamento utile di circa 60 cm. Per questo motivo diventa molto importante scegliere delle piante di dimensioni ridotte per poter sfruttare al meglio le potenzialità delle lampade. In generale è anche consigliabile ridurre al minimo la fase vegetativa (quella di accrescimento della pianta) in favore invece di un allungamento della maturazione (fase in cui la pianta rallenta la crescita per dedicarsi alla produzione dei frutti).
Le lampade a fluorescenza invece hanno molta meno profondità di illuminamento utile, ma possono essere tenute a pochi centimetri di distanza dalle piante. Inoltre possono essere tranquillamente utilizzate per cicli di 24 ore su 24 di luce senza timori di danneggiamento della lampada e contenendo comunque i consumi. Quest’elemento può tornare molto utile per ridurre i tempi del ciclo vegetativo. E’ importante ricordarsi sempre che più è breve è il ciclo meno probabilità ci sono che si sviluppino malattie.

Considerazioni generali sulle lampade a scarica di gas

Le lampade che basano il loro funzionamento sul fenomeno fisico della scarica dei gas impiegate nelle coltivazioni indoor sono:
• agli alogenuri con tipica luce bianca (MH);
• al sodio ad alta pressione con buona efficienza luminosa e buona resa cromatica (HPS);

La pressione nelle lampade ad alta pressione oscilla fra 10.000 e 10.000.000 di Pa. Le lampade a scarica in gas, di norma, sono costituite dall’attacco, il tubo di scarica, l’ampolla o il tubo di vetro chiaro che contiene il gas (lampade a scarica di gas) o tubo rico-perto all'interno da uno strato di polveri fluorescenti (lampade fluorescenti) e infine due elettrodi, anodo e catodo, fra i quali si innesca la scarica del gas (esperienza di Towsend).

L’innesco per la scarica si verifica solo quando la tensione applicata è pari alla tensione di scarica in modo da perforare il dielettrico fra il catodo e l’anodo. Una volta avviata la scarica elettrica viene emessa la luce ad opera della colonna di gas interessata dalla scarica (alcuni elettroni danno luogo alla “valanga” ed almeno un elettrone di ogni valanga, a sua volta ne provoca un’altra; gli elettroni eccitati quando ricadono al livello energetico inferiore danno luogo all’emissione di fotoni).

Nel caso delle lampade fluorescenti c'è una prima emissione invisibile (ultravioletto) ad opera dei va-pori di mercurio a bassissima pressione, poi i raggi ultravioletti vengono trasformati in radiazione visibile dal rivestimento interno del tubo (fosfori).

Ad evitare che la corrente assorbita assuma valori elevati e pericolosi, si introduce nel circuito elettrico un reattore che limita tale corrente.
La corrente elettrica assorbita dalla lampada a scarica di gas presenta un angolo di sfasamento con la tensione nominale, tale problema non sussiste nelle lampade ad incandescenza dove la corrente e la tensione sono in fase, ciò è dovuto al carico resistivo della lampada ad incandescenza.
Questo genere di lampade viene utilizzato nella coltivazione indoor poiché emettono pacchetti di spettro continuo, a differenza delle lampade a bassa pressione che emettono righe monocromatiche.

I dati tecnici principali delle lampade riportate sui cataloghi, di norma, sono:
- tensione di alimentazione (V - volt)
- flusso luminoso (lm - lumen)
- efficienza luminosa (lm/W - lumen per watt)
- luminanza media (cd/cm2 – candele per centimetri quadrati )
- temperatura di colore (°K – gradi kelvin)
- indice di resa dei colori
- posizione di funzionamento
- condensatore di rifasamento a 50 Hz (μF).



Lampade a ioduri metallici (MH)

Le lampade agli alogenuri metallici sono costituite da un tubo ai vapori di mercurio con aggiunti degli ioduri metallici (tipo il sodio, sodio/scandio, tallio, cesio, ecc.), che contribuiscono ad aumentare l'effi-cienza delle lampade. La luce delle lampade agli alogenuri metallici è bianchissima e copre tutto lo spettro visibile.
Le lampade agli alogenuri sono molto compatte e presentano una tonalità di luce diurna o bianchissima. Hanno un’ottima resa dei colori, e la loro tonalità di luce è di norma fra i 4000 fino oltre i 5000 gradi Kelvin, ed il loro grado ed indice di colore è pari a 1A/Ra 90-100.

Il pieno flusso luminoso viene raggiunto dopo circa 4 minuti dall’accensione. Possono raggiungere le 5.000 - 6000 ore di vita, ma bisogna considerare che la durata di vita si abbrevia del 30/40% per aumenti di tensione medi del 5%. La caduta di flusso luminoso alla fine della vita è circa del 40%.
Con speciali accenditori o alimentatori possono riaccendersi all'istante.
Bisogna prestare la massima attenzione nel regolare il flusso luminoso delle lampade agli alogenuri, infatti a tensione ridotta possono insorgere aberrazioni cromatiche e diminuire la vita di funzionamento. La corrente di spunto di queste lampade può raggiungere il 190% della corrente nominale.

Lampade ai vapori di sodio ad alta pressione (HPS)

Le lampade al sodio ad alta pressione presentano una maggiore pressione del sodio che lavora anche ad una temperatura maggiore. Sono costituite da un'ampolla e da due elettrodi. Il tubo contiene vapori di sodio ed altri gas inerti tipo il neon ed argon. All'accensione della lampada, la scarica è guidata dal neon poi raggiunto lo stato di regime la lampada funziona tramite il sodio. Le lampade al sodio ad alta pressione presentano una tonalità di luce calda fra il rosa e l’arancione, tonalità di luce minore di 3300 gradi Kelvin, ed un grado ed indice di colore fra 2B/Ra 60-69 - Ra 20-39. La loro efficienza luminosa è superiore a quella delle lampade agli alogenuri e permette di raggiungere i 150 lm/W. In genere emettono fra 5500 e 7500 A ma con intensità decrescente con la lunghezza d'onda (dal giallo al rosso). Aumentando la pressione del sodio fino a 90 kPa, l'efficienza luminosa man mano diminuisce, mentre la luce diviene sempre più bianca.

In definitiva una buona lampada al sodio ad A.P. deve presentare una colorazione rosa/arancio, in quanto avrà un'efficienza maggiore di 100 lm/W.
Il flusso luminoso può essere ridotto del 55% rispetto al nominale, ed il pieno flusso luminoso viene raggiunto dopo circa 10 minuti dall’accensione.
Il fattore di potenza di una lampada al sodio alta pressione è pari a 0,5, mentre la corrente di spunto all'accensione è pari circa al 120% della nominale.
Nel caso di spegnimento si riaccendono dopo pochi minuti in quanto a caldo la tensione di innesco è superiore alla tensione nominale. Con speciali accenditori o alimentatori possono riaccendersi all'istante.
Possono raggiungere le 8.000 – 12.000 ore di vita e la durata di vita non si abbrevia per aumenti o diminuzioni di tensione medi del 5%. La caduta di flusso luminoso alla fine della vita è del 10%.

Lampade a LED per ambienti di coltivazione



Le nuove tecnologie a led hanno permesso di sviluppare delle lampade da coltivazione indoor che sposano le esigenze di consumi ridotti e basse temperature, sempre più ricercate dai growers. Indicativamente con le lampade a led il fabbisogno è di circa 180W – 200W per metro quadrato. Naturalmente più si aumentano i Watt più si può ambire ad una coltivazione di successo. Più basso lo standard necessario per le prime fasi del ciclo vitae delle piante, sull’ordine dei 90W – 120W per metro quadrato.




I vantaggi legati all’uso di illuminazione a led sono molteplici. Innanzi tutto la durata. A fronte di un investimento iniziale più considerevole rispetto ai sistemi con lampade a scarica nei gas si registra però una maggiore longevità. Un led di qualità mantiene le sue caratteristiche di rendimento per un periodo di tempo di 7 – 10 anni. Inoltre combinando tra loro i le di diverso colore è possibile riprodurre sempre lo spettro di luce necessario senza temere sprechi energetici.




Il grande pregio dell’illuminazione a led è però la bassissima produzione di calore. Questa caratteristica permette di far crescere le piante senza lo stress termico tipico degli impianti di illuminazione a ioduri metallici e al sodio ad alta pressione, ed inoltre riduce l’investimento in apparecchi di ventilazione e raffreddamento tanto importante con le tradizionali tecnologie di illuminazione.

Infine i consumi ridotti anche del 70% rispetto ad una lampada a scarica nei gas, assicurano costi di gestione dell’impianto molto ridotti rispetto ai sistemi del passato.

Gestione elettronica.

I controlli pego sono capaci di gestire tutte le fasi necessarie.