Cannabis E Fotosintesi

Luke Sumpter

Giornalista Cannabico & Ricercatore in Scienze della Salute

Luke Sumpter

Ultimo aggiornamento: Maggio 29, 2020

Le piante di cannabis richiedono molteplici risorse esterne per crescere correttamente. Hanno bisogno di sostanze nutritive per produrre proteine, costruire pareti cellulari e facilitare i processi biochimici, ma richiedono anche acqua per dissolvere e trasportare queste molecole. Tutti questi fattori contribuiscono alla crescita e allo sviluppo di piante sane e forti. Ma il principale fattore trainante responsabile della crescita non si trova in una bottiglia di fertilizzante o sul fondo di un cumulo di compost, bensì proviene dal sole (o da una potente serie di lampadine). Immergiamoci nei dettagli di questo importante processo.

COS'È LA FOTOSINTESI?

Il significato di fotosintesi risiede nella parola stessa. “Foto” significa luce e “sintesi” si riferisce alla creazione di un composto organico. Infatti, le piante convertono la luce in energia biochimica per sopravvivere. Ma come ci riescono? Perché sono dotate di alcuni impressionanti meccanismi biologici. Per comprendere meglio questo processo, dovremo intraprendere un viaggio a livello cellulare.

La fotosintesi si svolge principalmente all'interno delle foglie, più concretamente in alcune cellule specializzate note come mesofilli. Queste cellule formano uno strato appena sotto la superficie delle foglie, dove lavorano per catturare la luce. Contengono piccoli organelli chiamati cloroplasti, ricchi del pigmento clorofilla, la sostanza chimica che conferisce alle piante il loro aspetto verde. Essendo un pigmento, la clorofilla ha la capacità di assorbire la luce. Le piante racchiudono questa molecola in strutture colonnari chiamate tilacoidi, mentre lo spazio tra queste strutture è noto come stroma.

La fotosintesi si verifica in due fasi principali: reazioni della fase luce-dipendente (o fase luminosa) e reazioni della fase luce-indipendente (o fase oscura). Il primo passo delle reazioni della fase luce-dipendente coinvolge l'anidride carbonica (CO₂) e l'acqua (H₂O), che entrano all'interno della foglia. La CO₂ penetra attraverso piccole aperture note come stomi, mentre la traspirazione attira l'acqua attraverso speciali tunnel chiamati xilema.

Successivamente, i fotoni generati dal sole (o dalle lampade per la coltivazione) colpiscono le molecole della clorofilla. Gli elettroni iniziano ad assorbire energia “agitandosi”. Ciò innesca quindi una serie di reazioni luce-dipendenti, che alla fine portano all'immagazzinamento di energia sotto forma di ATP (considerata la valuta energetica delle cellule) e NADPH (un vettore di elettroni). Tutte queste azioni si svolgono nella membrana tilacoidale.

Queste molecole vengono quindi usate nel cosiddetto ciclo di Calvin (anche conosciuto come reazioni luce-dipendenti), che si svolge negli stomi. Questi servono per “fissare” l'anidride carbonica e per produrre molecole di zucchero a tre atomi di carbonio, a loro volta combinate per formare il nostro caro e dolce glucosio. Questa molecola semplice viene quindi usata dalle piante per produrre energia e molecole glucidiche più grandi (carboidrati) con funzione strutturale.

QUALITÀ DELLA LUCE: POTENZA ELETTRICA (WATTAGGIO), LUMEN, PAR E PPFD

Abbiamo finora affrontato i motivi per cui le piante hanno bisogno di luce per realizzare la fotosintesi. Ma per quanto riguarda le luci, è vero che alcune sono migliori di altre? La risposta è sì. Nella maggior parte delle regioni del mondo, i fotoni emessi dal sole sono più che sufficienti per attivare la fotosintesi. Tuttavia, i coltivatori indoor devono affidarsi ad un impianto di illuminazione che fornisca energia sufficiente per far crescere bene le piante.

Sul mercato sono disponibili diversi modelli di lampade per la coltivazione indoor: LED, HID e fluorescenti, solo per citarne alcuni. Ognuno di questi modelli ha i propri pro e contro, ma la qualità generale della luce rimane il fattore più importante.

Wattaggio

Al momento di acquistare una lampada, dovrete prestare attenzione alla sua potenza (quantità di energia elettrica). Se il wattaggio risulta troppo basso, la sorgente luminosa non emetterà abbastanza luce per uno sviluppo ottimale delle piante. Le lampade che arrivano a produrre da 400 a 600W/m² sono sufficienti per dare ai coltivatori domestici raccolti più che soddisfacenti, mentre le lampade che emettono 1000W/m² o più sono in grado di spingere al limite la produzione di cime.

Lumen

I coltivatori possono determinare la qualità della luce mediante vari metodi di misurazione. Innanzitutto, grazie all'uso di un luxometro si può verificare l'intensità di luce che sta ricevendo una determinata area di uno spazio di coltivazione. Il lux è l'unità di misura dell'illuminamento che definisce i lumen (la quantità di luce emessa da un dispositivo) su una determinata area. I luxometri misurano il tipo di luce che può essere rilevata dall'occhio umano. Pertanto, non forniscono una misurazione specifica per quanto riguarda la quantità di luce realmente disponibile per le piante. Tuttavia, sono sufficienti per dare ai coltivatori domestici un'idea di quanta luce stanno ricevendo le loro piante. Cercate di fornire alle vostre piante circa 40.000 lux durante la fase vegetativa e 60.000 lux durante la fase di fioritura.

PAR e PPFD

Il lux sembra un'unità di misura utile, ma cosa succede se vogliamo conoscere l'esatto potere di crescita di una particolare lampada? Ed ecco che entra in gioco il PAR (radiazione fotosinteticamente attiva). Il PAR è l'intervallo di luce compreso tra 400 e 700nm, usata dalle piante per condurre la loro fotosintesi. L'unità per misurare il PAR (micromoli al secondo, μ/mol/s) indica ai coltivatori quanti fotoni all'interno di questo intervallo colpiscono le foglie delle piante ogni secondo. Questo è noto come PPFD (densità del flusso di fotoni fotosintetici).

Il PAR può essere misurato usando speciali dispositivi con sensori capaci di rilevare la luce in un intervallo compreso tra 400 e 700nm. Un PPFD medio può essere ottenuto eseguendo misurazioni in diverse aree della chioma alla stessa altezza. Durante la fase vegetativa bisognerebbe puntare su circa 350μ/mol/s, mentre in fioritura su 850μ/mol/s.

I produttori di lampade dovrebbero sempre fornire queste informazioni. Per avere dati PPFD reali, assicuratevi che l'azienda a cui vi rivolgete vi fornisca la distanza tra la chioma delle piante e la sorgente luminosa, diverse misurazioni, una media ed il rapporto min:max.

CONDIZIONI OTTIMALI PER LA FOTOSINTESI

L'intensità della luce non è l'unica condizione che può incrementare la fotosintesi. La ricerca ha scoperto che anche la temperatura e l'anidride carbonica possono migliorare il processo.

Per poter eseguire tutte le sue reazioni biochimiche, la fotosintesi dipende da diversi enzimi. Queste proteine non riescono a funzionare in modo efficiente a basse temperature (da 0 a 10°C), il che riduce la velocità fotosintetica e alla fine provoca una crescita stentata. Allo stesso modo, anche le alte temperature (sopra i 20°C) ostacolano questi enzimi essenziali. Per funzionare al meglio, l'intervallo termico dev'essere compreso tra 10 e 20°C.

È interessante notare che la CO₂ consente alle piante di cannabis di prosperare a temperature leggermente più calde. Livelli più elevati di questo gas possono anche aiutare a potenziare la fotosintesi in combinazione con lampade potenti. Maggiore quantità di luce riceve una foglia e più carbonio è necessario per convertire l'energia in zuccheri. Se usate una lampada da 600W in uno spazio relativamente piccolo, avrete sufficiente potenza per giustificare l'aumento dei livelli di CO₂. I coltivatori possono spingere la CO₂ nell'intervallo ottimale 1500–2000ppm usando le bombole di CO₂. Tuttavia, l'opzione più semplice è quella di aggiungere direttamente nel terreno delle speciali pastiglie effervescenti a lento rilascio di CO₂.

IN CHE MODO IL TASSO DI FOTOSINTESI PUÒ INFLUENZARE IL CONTENUTO DI CANNABINOIDI

Risulta quindi logico che un tasso di fotosintesi più elevato consenta alle piante di produrre più energia e, di conseguenza, di aumentare la produzione di cannabinoidi. Tuttavia, le ricerche in questo campo sono scarse e sembrano esserci ancora troppe sfumature coinvolte nel processo. Ad esempio, uno studio ha rilevato che diversi ecotipi di cannabis possono mostrare un aumento del tasso di fotosintesi in un clima più caldo, mentre se coltivati a temperature più fredde tendono a produrre una maggiore quantità di cannabinoidi. Sono quindi necessarie ulteriori ricerche per tracciare un quadro più chiaro.

È inoltre noto che le piante producono profili di cannabinoidi diversi se posizionate sotto lampade diverse con la stessa intensità luminosa. La ricerca ha infatti scoperto che le lampade HPS (ai vapori di sodio ad alta pressione) tendono a produrre più infiorescenze in peso secco, mentre i LED producono concentrazioni più elevate di cannabinoidi CBG, THC e CBD.

DAL PUNTO DI VISTA FOTOSINTETICO, ESISTE QUALCHE DIFFERENZA TRA LE VARIETÀ FOTOPERIODICHE E QUELLE AUTOFIORENTI?

Le varietà fotoperiodiche e quelle autofiorenti rispondono in modo diverso alla luce. Entrambe le varietà fotosintetizzano esattamente allo stesso modo, ma quelle fotoperiodiche richiedono un cambiamento nel ciclo di luce per fiorire. In genere, i coltivatori mantengono le piante fotoperiodiche sotto un programma d'illuminazione di 18 ore di luce e 6 ore di buio durante la fase vegetativa. Il passaggio a 12 ore di luce e 12 di buio le costringe ad avviare la fioritura. Se però ricevono più di 12 ore di luce, le piante rimarranno indefinitamente in fase di crescita vegetativa.

Al contrario, le varietà autofiorenti fioriscono indipendentemente dagli stimoli ambientali. Possono tollerare un ciclo di 24 ore di luce costante per tutta la loro vita e produrre lo stesso cime. Ciò significa che le autofiorenti hanno più tempo per fotosintetizzare in fase di fioritura. Tuttavia, hanno ancora bisogno di un periodo di oscurità per respirare. Il programma ottimale per le autofiorenti coltivate indoor è di 20 ore di luce e 4 di buio per l'intero ciclo di crescita.