En nuestro blog os seguimos ofreciendo los últimos avances científicos en horticultura del cannabis, de la mano de nuestro ingeniero agrónomo, que seguramente ya conocéis por nuestro canal de YouTube 🙂

Hoy vamos a revisar, traducir y resumir un estudio publicado recientemente online en el volumen 15 de la revista Plant Science hace unos pocos días, sobre el efecto de distintas longitudes de onda en el rendimiento y la calidad de la cosecha de cannabis en interior. ¿Te interesa saber más? ¡Te lo explicamos!

Título original: The role of red and white light in optimizing growth and accumulation of plant specialized metabolites at two light intensities in medical cannabis (Cannabis sativa L.)

Autores: Mexximiliaan Holweg, Elias Kaiser, Iris Kappers, Ep Heuvelink, Leo Marcelis

Fecha publicación: 18 Junio 2024

Conclusiones

Si no quieres calentarte mucho la cabeza leyendo el estudio al completo, aquí te dejo las conclusiones del mismo, para que puedas ir directamente al grano:

  • El estudio encontró que la luz blanca con un pico rojo doble a 640 y 660 nm aumentaba el rendimiento de la inflorescencia y la eficiencia del uso de la luz en comparación con la luz blanca con un solo pico rojo a 660 nm, independientemente de la densidad del flujo de fotones fotosintéticos (DLI)
  • No hubo ningún efecto del tratamiento en las concentraciones totales de cannabinoides, lo que indica un potencial prometedor para mantener una calidad constante en términos de potencial medicinal.
  • La luz blanca con un pico rojo doble a 640 y 660 nm aumentó las concentraciones de terpenoides en comparación con la luz blanca con un solo pico rojo a 660 nm.

A partir de estas conclusiones podemos estar seguros de comprar un tipo de LED u otro, pues aquellos focos LED que dispongan de las dos longitudes de onda (640 y 660 nm) nos proporcionarán más cantidad y más calidad.

Una vez sacada la chicha del estudio, te dejo el texto (casi completo), traducido y ligeramente resumido para que puedas ver en detalle cómo se realizó.

Extracto

El cultivo de cannabis medicinal (Cannabis sativa L.) está en expansión en entornos controlados, impulsado por la evolución de las regulaciones gubernamentales para el suministro de atención médica. Aumentar el peso de las inflorescencias y las concentraciones de metabolitos especializados de las plantas (cannabinoides) es crucial, junto con mantener la consistencia del producto.

El cannabis medicinal se cultiva bajo diferentes espectros y densidades de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD), y la interacción entre el espectro y el PPFD en el peso de las inflorescencias y los cannabinoides atrae la atención tanto de productores industriales como de científicos. 

Las plantas se cultivaron en salas con clima controlado con luz artificial, donde se aplicaron cuatro espectros: 

  1. luz blanca suave (7B-20G-73R/Narrow)
  2. luz blanca suave (6B-19G-75R/2Peaks)
  3. luz blanca fuerte (15B-42G-43R/Narrow)
  4. luz blanca fuerte (17B-40G-43R/Broad)

Los espectros de baja luz blanca diferían en los picos de longitud de onda roja (100% a 660 nm, frente al 50:50% de 640:660 nm), los espectros de alta luz blanca diferían en la amplitud del espectro. Los cuatro espectros se aplicaron a 600 y 1200 μmol m²/s. 

Independientemente del PPFD, la luz blanca con un doble pico rojo de 640 y 660 nm (6B-19G-75R/2Peaks) aumentó el peso de las inflorescencias en comparación con la luz blanca con un solo pico rojo de 660 nm (7B-20G-73R/Narrow) (probado a P = 0.1); esto se asoció con una mayor producción de materia seca total de la planta y una arquitectura de planta más abierta, lo que probablemente mejoró la captura de luz. 

A alta PPFD, aumentar la fracción de luz blanca y la amplitud del espectro (17B-40G-43R/Broad) produjo pesos de inflorescencias similares en comparación con la luz blanca con un doble pico rojo de 640 y 660 nm (6B-19G-75R/2Peaks). Esto fue causado por un aumento tanto en la producción de materia seca de la planta como en la partición de materia seca hacia las inflorescencias. 

No se observaron efectos del espectro o del PPFD en las concentraciones de cannabinoides, aunque a alta PPFD, la luz blanca con un doble pico rojo de 640 y 660 nm (6B-19G-75R/2Peaks) aumentó las concentraciones de terpenoides en comparación con los otros espectros. 

A baja PPFD, la combinación de luz blanca con 640 y 660 nm aumentó la eficiencia fotosintética en comparación con la luz blanca con un solo pico rojo de 660 nm, indicando posibles beneficios en la eficiencia del uso de la luz y promoviendo la producción de materia seca de la planta. 

Estos resultados indican que la interacción entre el espectro y el PPFD influye en la producción de materia seca de la planta. Dividir la energía lumínica en la banda de onda roja entre 640 y 660 nm equitativamente muestra potencial para mejorar la fotosíntesis y la producción de materia seca de la planta.

Materiales y métodos

Veamos cuáles fueron las condiciones del estudio, en lo que respecta a variedad cultivada, fotoperiodos, fertilización, sustrato, humedad relativa y temperatura, así como concentración de dióxido de carbono.

Material vegetal

Las plantas de Cannabis sativa eran de la variedad King Harmony (ratio 1:1.5 THC: CBD); del productor Perfect Plants (Honselersdijk, Países Bajos). 

Se cultivaron en dos ciclos de crecimiento secuenciales en cámaras de clima controlado. Estas cámaras estaban divididas en ocho secciones utilizando láminas de plástico blanco. 

Plantas madre genéticamente idénticas, derivadas de cultivo de tejidos y con menos de cuatro meses de edad, proporcionaron 228 esquejes apicales sin enraizar, midiendo 10 cm de longitud y con una hoja completamente expandida.

espectros luz cultivo interior marihuana

Fotografías de las plantas de marihuana bajo los distintos espectros, 42 días tras el cambio a fotoperiodo de floración. Los distintos espectros de luz, de izquierda a derecha son:

  • 6B-19G-75R/ 2 peaks
  • 7B-20G-73R/Narrow
  • 15B-42G-43R/Narrow
  • 17B-40G-43R/Broad

Condiciones de crecimiento durante las fases vegetativa y generativa

En el día 21 de la fase de propagación, se realizó una selección uniforme de 128 plantas que fueron trasplantadas a bloques de lana de roca de 15 x 15 x 15 cm (Hugo Blocks; Grodan) y cultivadas a una densidad de plantación de 16 plantas/m² durante 14 días bajo días largos (fotoperiodo de 18 h); las plantas alcanzaron una altura de 30 cm. 

Posteriormente, las plantas se cultivaron durante 56 días a una densidad de plantación de 9 plantas m² durante la fase de días cortos (fotoperiodo de 12 h), para inducir el desarrollo de flores.

Sustrato utilizado

Veinticuatro horas antes del trasplante, los tacos y bloques de lana de roca se pre-remojaron en una solución nutritiva con una conductividad eléctrica (CE) de 1.5 y 2.2 dS/m, respectivamente. El pH de la solución nutritiva era de aproximadamente 5.8. 

Los tapones de lana de roca se irrigaron en el día 14 de la fase de propagación mediante sistema de flujo y reflujo. Un sistema de riego por goteo administró la solución nutritiva seis y cuatro veces al día durante las fases de días largos y días cortos, respectivamente, a una tasa de 60 mL/min y una duración entre dos y cuatro minutos por bloque de lana de roca, dependiendo de la demanda de riego para un crecimiento saludable de las plantas. 

Los valores de CE de estas soluciones nutritivas fueron de 2.2 y 2.5 dS/m para las fases de días largos y días cortos, respectivamente.

Poda apical y de ramas bajas

En el día 7 de la fase de días largos, se mantuvieron cuatro ramas secundarias por planta, para mejorar la uniformidad del cultivo y reducir la dominancia apical, al eliminar el meristemo apical en el séptimo nudo y eliminar las dos ramas secundarias más bajas. 

En el día 10 de la fase de días cortos, se podaron las plantas para promover el flujo de aire y reducir la alta humedad relativa en el microclima del dosel al eliminar los 20 cm inferiores de hojas y ramas terciarias; el material de la planta podado se recolectó para incluirlo en la producción total de materia seca de la planta. 

Humedad relativa

La HR fue del 75% y disminuyó al 70% en el día 7 de la fase de días largos para promover la transpiración. Para la fase de días cortos, la humedad relativa se fijó en 65% y posteriormente se disminuyó en un 5% semanal hasta alcanzar el 55% para promover la transpiración y así la absorción de agua, y para prevenir infecciones e infestaciones como Botrytis y el mildiu.

Temperatura

La temperatura del aire se fijó en las siguientes máximas y mínimas:

  • Crecimiento: 28/24°C
  • Día 1 a 28 de floración: 27/22°C
  • Día 29 a 42 de floración: 26/22°C
  • Día 49 a 56 de floración: 25/22°C

Dióxido de carbono

La concentración de CO2 se fijó en 800/400 y 1000/400 ppm (día/noche) durante la fase de días largos y días cortos, respectivamente.

Tratamientos lumínicos

El PPFD a la altura del dosel fue de 600 (luz blanca suave) y 1200 µmol/m²·s (luz blanca fuerte) , proporcionado por LEDs (ams OSRAM, Múnich, Alemania) montados en luminarias VYPR.

Se aplicaron cuatro espectros en ambos PPFD: dos de luz blanca suave (7B-20G-73R/Narrow y 6B-19G-75R/2Peaks) y dos de luz blanca fuerte (15B-42G-43R/Narrow y 17B-40G-43R/Broad). Las proporciones de azul-verde-rojo de los dos espectros de luz blanca suave eran aproximadamente equivalentes, así como las proporciones de los dos espectros de luz blanca fuerte.

Los espectros de luz blanca suave contenían una única longitud de onda pico a 660 nm (7B-20G-73R/Narrow) o longitudes de onda pico dobles a 640 y 660 nm (6B-19G-75R/2Peaks). 

Los espectros de luz blanca fuerte difieren en la amplitud del espectro blanco: espectro de banda estrecha (42G-43R/Narrow), con longitudes de onda pico a 450 nm y 660 nm, y espectro de banda ancha (17B-40G-43R/Broad), que mostraba una distribución de luz más uniforme a lo largo de un amplio rango de longitudes de onda, aproximadamente abarcando de 400 a 750 nm.

distribucion longitudes de onda espectros
Distribución de longitudes de onda de los cuatro espectros a los que se sometieron las plantas.

Durante la fase de días largos, el PPFD se estableció inicialmente en 400 µmol/m²s y se incrementó gradualmente a 600 µmol/m²·s hasta el día 12. 

En la fase de días cortos, el PPFD se incrementó aún más a 1.200 µmol/m²s en el día 7 para la mitad de las parcelas. Se realizaron mediciones semanales con sensores cuánticos (MQ-610, Apogee Instruments Inc., Logan, CA, EE. UU.) en nueve puntos por parcela para asegurar un PPFD uniforme a la altura del dosel.

Resultados

A continuación, vamos a ver los resultados obtenidos por los investigadores después de medir los parámetros de materia seca y metabolitos. En lo que respecta a la fotosíntesis, no voy a resumir los resultados puesto que lo que nos interesa más es la cantidad cosechada y la potencia del producto final. Si queréis más info sobre la absorción de luz, podéis mirar el estudio completo.

Desarrollo y producción de materia seca

La luz blanca con un doble pico rojo de 640 y 660 nm (6B-19G-75R/2Peaks) aumentó el peso de las inflorescencias en comparación con la luz blanca con un solo pico rojo a 660 nm (7B-20G-73R/Narrow), independientemente del PPFD. Este aumento en el peso de las inflorescencias se relacionó con un incremento en el peso total de la planta, mientras que la partición de materia seca a las inflorescencias no se vio afectada.

Ni el aumento de la fracción de luz blanca (15B-42G-43R/Narrow en comparación con 7B-20G-73R/Narrow) ni el aumento de la amplitud del espectro (17B-40G-43R/Broad en comparación con 15B-42G-43R/Narrow) afectaron el peso de las inflorescencias en ningún PPFD. 

La partición de materia seca hacia las inflorescencias aumentó cuando la fracción de luz blanca se incrementó, independientemente del PPFD. No hubo efecto de la longitud de onda roja ni de la amplitud del espectro en la partición de materia seca hacia las inflorescencias. La partición de materia seca hacia el recorte y las hojas no se vio afectada por el espectro ni por el PPFD. 

El aumento de la fracción de luz blanca redujo la partición de materia seca hacia el tallo, independientemente del PPFD. Esto coincidió con una disminución en la altura de la planta, resultando en una arquitectura de planta más compacta.

La eficiencia en el uso de la luz (LUE) de las inflorescencias y de la planta aumentó bajo luz blanca con un doble pico rojo de 640 y 660 nm en comparación con la luz blanca con un solo pico rojo a 660 nm, y disminuyó con el aumento del PPFD para este tratamiento.

La densidad de las inflorescencias aumentó con el incremento del PPFD, pero no se vio afectada por el espectro.

Metabolitos especiales de la planta

El espectro o el PPFD no afectaron la concentración total de cannabinoides, ni la de ningún cannabinoide específico (Figura 6B y Tabla Suplementaria S2). La luz blanca con un doble pico rojo de 640 y 660 nm en comparación con la luz blanca con un solo pico rojo a 660 nm aumentó las concentraciones totales de terpenoides a alto PPFD (Figura 6A). 

Ni el aumento de la fracción de luz blanca ni la amplitud del espectro, independientemente del PPFD, afectaron las concentraciones totales de terpenoides. La concentración total de terpenoides se manifestó predominantemente por β-Mirceno, α-Pineno, β-Pineno, Limoneno y Germacreno D.

Las inflorescencias blanqueadas (bleaching) se encontraron exclusivamente en la punta de las inflorescencias apicales bajo luz blanca con un doble pico rojo de 640 y 660 nm a 1200 µmol/m²·s, y no en los otros tratamientos. 

Para terminar, os dejamos un par de gráficos donde podréis observar los resultados obtenidos, ¡gracias por leer hasta el final!

efectos espectro y ppfd en la concentracion de metabolitos especializados cannabis sativa
efectos espectro y ppfd y eficiencia de uso de luz cannabis sativa
Manel Asenjo

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