O papel da luz vermelha no cultivo de canábis

Introdução

Nos últimos 8 anos, a utilização do espectro de luz branca tornou-se o padrão para o cultivo de canábis. Os cultivadores de todo o mundo têm desfrutado de um elevado rendimento, alta qualidade das flores, boa ergonomia no local de trabalho e facilidade de monitorização sob luz branca. Embora os ajustes nesta fórmula tenham surgido e desaparecido, o espectro principal liderado pelo R4 da Fluence permaneceu uma constante fiável num sector dinâmico. Com a crescente comoditização da canábis, os cultivadores não estão a ganhar tanto como antes e procuram formas de reduzir os custos operacionais para melhorar as margens de lucro. Para este efeito, a Fluence identificou novos espectros e estratégias de iluminação para ajudar a aliviar o fardo financeiro da iluminação.

História

Teoria e primeiras descobertas: a luz branca produz melhor canábis

Historicamente, a Fluence era famosa como uma empresa de “luz branca”. Desde aproximadamente 2017, o espectro opticamente branco “PhysioSpec Indoor”, agora conhecido simplesmente como espectro “R4”, dominou o panorama global da iluminação para a canábis e serviu de modelo para os concorrentes no desenvolvimento dos seus espectros para a canábis.

O R4 foi concebido com base nas teorias de maior penetração na copa e expressão de metabolitos secundários do que seria alcançado com um espectro menos equilibrado. Em estudos científicos iniciais, comparando o R4 com espectros com 60% de vermelho, 80% de vermelho e 40% de vermelho com um pouco de vermelho distante suplementar, foi corroborada a teoria de que o R4 produziria mais, presumivelmente devido à penetração superior na copa. Entre os três cultivares testados, dois apresentaram rendimentos semelhantes em todos os espectros testados, e um apresentou mais 17% de massa de botões com o R4. Este resultado foi estatisticamente significativo após três repetições. Com base nestes resultados, reforçámos a nossa mensagem de que a luz branca era a solução superior para o cultivo de canábis.

Factores de confusão: Em muitos cultivares e estilos de cultivo, os espectros ricos em vermelho produzem o mesmo que a luz branca

Estudos subsequentes continuaram a comparar os efeitos do conteúdo variável de vermelho em diferentes cultivares e com diferentes estilos de cultivo. Aprendemos que, embora alguns cultivares parecessem favorecer a luz branca, a produtividade média e a resposta dos metabolitos secundários em todos os cultivares testados não diferiram significativamente com base na fracção vermelha. Até hoje, especulamos que os benefícios adicionais que ocasionalmente ocorrem ao cultivar com luz branca podem ser um produto da utilização de luz branca com dosséis mais densos, mas ainda precisamos de testar isto definitivamente.

Descoberta: A cor vermelha induz o fotobranqueamento

Ao longo destes estudos iniciais, observámos uma tendência inesperada que não tínhamos intenção de quantificar: à medida que a fracção de luz vermelha aumentava, aumentavam também o número e a intensidade do branqueamento das inflorescências superiores. Hoje, este fenómeno é vulgarmente conhecido como “fotobranqueamento” ou “pontas brancas”, embora nenhum dos dois termos descreva com precisão o que está a acontecer bioquimicamente com a planta.

Caracterizar os limiares de luz vermelha para desenvolver uma solução de iluminação mais eficiente

As flores fotobranqueadas são geralmente indesejáveis ​​no mercado.* Simultaneamente, sabemos que os produtores provavelmente procurarão soluções de iluminação com maior eficiência eléctrica para reduzir os seus custos operacionais (OPEX), mantendo a qualidade e a produtividade. Na iluminação baseada em LED, a eficácia da conversão de electricidade em fotões é determinada principalmente pela quantidade de vermelho num determinado espectro. Assim sendo, procurámos identificar o limite superior de fotões vermelhos que poderíamos utilizar num espectro de floração sem induzir o fotobranqueamento. Determinámos que este limiar é de aproximadamente 500 µmol m-2 s-1, com uma variação de mais ou menos 100 µmol m-2 s-1, dependendo do cultivar. Este limiar indicou a possibilidade de apenas um aumento modesto no teor de vermelho e, portanto, na eficácia do sistema, em relação ao nosso espectro R4 preexistente, nas densidades de fluxo de fotões fotossintéticos (PPFD) em que a maioria dos produtores operava.

* Um painel sensorial da Universidade de Wageningen descobriu que os consumidores não conseguiam distinguir o aroma entre flores branqueadas e não branqueadas. Desconheço qualquer estudo sensorial formal que compare a experiência de consumo de flores branqueadas e não branqueadas, mas seria muito interessante realizá-lo.

Vermelho na Fase Vegetativa

O desenvolvimento vegetativo, por definição, não envolve o desenvolvimento de material floral. O risco de induzir directamente o fotobranqueamento com excesso de luz vermelha é, portanto, inexistente. Para garantir que os níveis elevados de vermelho durante a fase vegetativa não têm consequências posteriores no desenvolvimento floral, realizámos estudos comparando os espectros R4 e R8 durante esta fase. Em todos os cultivares testados, não observámos diferenças significativas no desenvolvimento vegetativo ou no desenvolvimento floral subsequente, considerando a arquitectura da copa, a produção de flores e a composição química.

Vermelho na Floração

Cultivo para Biomassa/Extracto
Uma vez que os espectros com alto teor de vermelho e os espectros brancos equilibrados conseguem rendimentos, perfis de canabinóides e terpenos comparáveis, ambos são adequados para a produção de biomassa bruta que será destinada à extracção. O utilizador final nunca vê a flor, fotobranqueada ou não, e o valor de mercado do extracto não será afectado.

Cultivo para Floração
Se a minimização dos casos de fotobranqueamento for fundamental e a eficácia do sistema não for uma preocupação devido às tarifas de eletricidade muito baixas, o R4 da Fluence continua a ser a solução de iluminação ideal para o cultivo de canábis. Por outro lado, se pretende reduzir a probabilidade de fotobranqueamento e, ao mesmo tempo, diminuir os custos operacionais (OPEX), existem estratégias para aumentar a fracção vermelha, dependendo do seu ambiente de produção, da genética e dos valores de PPFD desejados.

Cultivo em estufa
Se estiver a suplementar um PPFD relativamente baixo porque o sol é a sua principal fonte de luz, pode utilizar um espectro com um teor de vermelho mais elevado do que o R4. Por exemplo, se o PPFD suplementar máximo que irá utilizar durante todo o ano for de 450 µmol·m-2·s-1, pode utilizar o espectro R8 da Fluence. O espectro R8 tem aproximadamente 80% de vermelho, o que significa que estaria a aplicar uma densidade de fluxo vermelho suplementar de apenas 360 µmol·m-2·s-1, abaixo do limite de fluxo vermelho em que a maioria dos cultivares é sensível ao fotobranqueamento. A quantidade ideal de vermelho para a sua aplicação dependerá dos cultivares que está a cultivar, da flexibilidade genética desejada e da sua localização geográfica. Eu e a minha equipa teremos todo o gosto em orientá-lo nessa avaliação, se assim o desejar.

Iluminação interior de fonte única

Tal como acontece com a suplementação de PPFD em estufas, se o PPFD desejado for relativamente baixo, é muito provável que se possa utilizar um espectro com uma maior concentração de vermelho sem induzir o fotobranqueamento. No entanto, se estiver a cultivar a níveis de PPFD comummente praticados em 2026 na América do Norte, iguais ou superiores a 1000 µmol·m-2·s-1, um espectro com uma maior concentração de vermelho não poderá ser utilizado durante todo o desenvolvimento floral sem um risco significativo de fotobranqueamento.** Contudo, através de pesquisas contínuas, a Fluence identificou períodos específicos durante o desenvolvimento floral em que as flores são mais ou menos sensíveis ao branqueamento induzido pelo vermelho. Ao modular dinamicamente a quantidade de vermelho no espectro para corresponder a estes períodos, a Fluence oferece agora uma solução denominada “T48” que permite aos cultivadores obter os mesmos elevados rendimentos e qualidade sem fotobranqueamento que o R4, mas com um OPEX significativamente reduzido. Esta programação de espectro dinâmico pode ser aplicada automaticamente utilizando o Sistema de Controlo GrowWise (GWCS) da Fluence ou pode ser implementada manualmente com regulação de 2 canais.

** Há excepções, mas são casos atípicos. Por exemplo, cultivámos o cultivar ‘San Fernando Valley’, também conhecida por ‘SFV OG’, a 1100 µmol m-2 s-1 com o espectro R8 sem fotobranqueamento.

Vermelho vs. Branco: Qual deve escolher?

Implicações para além do desempenho da cultura
Se prefere a ergonomia no local de trabalho e a facilidade de monitorização da cultura através de luz branca e/ou não se preocupa com a eficácia do espectro, utilize o R4 durante todo o desenvolvimento vegetativo e de floração.

Para a fase vegetativa
Recomendamos a utilização do espectro R8. Isto irá poupar-lhe um pouco de dinheiro e o desenvolvimento da planta não será significativamente diferente das plantas cultivadas sob R4.

Para a floração
Se não se preocupa com o OPEX e pretende a solução mais simples com o menor risco de fotobranqueamento, utilize o espectro branco R4. Se pretende manter a mesma alta qualidade e rendimento sem fotobranqueamento, utilize T48.

Para biomassa/extracto
Utilize R8.

Mudámos a nossa opinião sobre a luz vermelha?

Nós, na Fluence, acreditávamos que uma luz mais branca, especialmente o nosso espectro R4, era a melhor ferramenta para a maioria dos cultivos de canábis. Com mais investigação, aprendemos que os benefícios da luz branca não são tão abrangentes como acreditávamos e, consequentemente, fomos mudando a nossa narrativa ao longo dos anos. Esta é, e sempre será, a natureza de uma empresa orientada pela ciência. À medida que aprendemos mais e descobrimos melhores formas de fazer as coisas, desenvolvemos produtos novos e melhores e partilhamos o que descobrimos. Espero que, daqui a um ou dois anos, possa escrever um novo artigo que se baseie e refine o que aqui disse.

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David Hawley

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Líder de Investigação e Desenvolvimento
Serviços Científicos e Hortícolas, Fluence

David Hawley lidera o programa global de Ciências de Cultivo de Canábis da Fluence, impulsionando a inovação na investigação fotobiológica, análise de dados e consultoria de cultivo. Com vários estudos publicados em revistas científicas, David Hawley defende estratégias de iluminação baseadas em evidências, concebidas para alinhar a biologia das plantas com os objectivos de produção comercial. A sua investigação constitui a base dos sistemas de iluminação dinâmicos da Fluence, ajudando os produtores a aumentar o rendimento, a qualidade e a consistência em todos os ciclos de cultivo.

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