Un reciente estudio científico ha analizado cómo distintas estrategias de iluminación LED suplementaria pueden influir en el crecimiento, la fisiología y la calidad de la sandía cultivada en invernadero hidropónico vertical. La investigación compara cuatro combinaciones espectrales —luz blanca, rojo-azul, luz blanca con rojo lejano y rojo-azul con rojo lejano— aplicadas durante la fase reproductiva del cultivo, un momento clave para el cuajado, el desarrollo del fruto y la acumulación de azúcares.
El trabajo se sitúa en un contexto de creciente tecnificación de la producción hortícola, donde cultivos tradicionalmente ligados al suelo y a una elevada disponibilidad de radiación solar empiezan a adaptarse a sistemas más controlados. En el caso de la sandía, esta transición plantea un reto especialmente relevante: mantener el rendimiento y la calidad del fruto en periodos de menor luz natural, como el otoño y el invierno.
Los resultados muestran que la iluminación LED suplementaria puede mejorar la actividad fotosintética de la planta y algunos parámetros comerciales del fruto, aunque la respuesta varía según el espectro utilizado. Mientras la combinación rojo-azul destaca por su efecto sobre la fotosíntesis y el contenido de pigmentos, la luz blanca aparece como una opción especialmente interesante para mejorar el peso y la dulzura de la sandía.
El problema: producir sandía con menos luz natural
La sandía es un cultivo muy exigente en luz. Su crecimiento, el cuajado del fruto, el engorde y la acumulación de azúcares dependen directamente de la radiación disponible. Por eso, en ciclos de baja insolación, mantener una temperatura adecuada no siempre es suficiente para garantizar una producción de calidad.
Cuando la luz natural disminuye, la planta reduce su capacidad fotosintética y genera menos fotoasimilados. Esto puede afectar al desarrollo del fruto, reducir su peso y limitar la acumulación de azúcares, uno de los principales indicadores de calidad en sandía.
El problema se vuelve especialmente relevante cuando se intenta trasladar este cultivo a sistemas de invernadero más intensivos y controlados. La hidroponía vertical permite mejorar la ergonomía, facilitar la automatización y reducir problemas asociados al cultivo en suelo, pero también cambia la arquitectura de la planta y la forma en que la luz llega a las hojas.
El estudio parte de esta cuestión: cómo utilizar la iluminación LED suplementaria para mejorar la producción de sandía en condiciones de baja radiación solar, especialmente durante la fase reproductiva, cuando el fruto empieza a desarrollarse y la demanda de energía de la planta aumenta.
Condiciones del estudio
La investigación se realizó en un invernadero de vidrio con un sistema hidropónico vertical diseñado específicamente para sandía. Se utilizó la variedad ‘Royal-Black’, de corteza negra y pulpa amarilla, injertada sobre portainjerto de calabaza de botella.
El ensayo formaba parte de un programa de producción anual con tres ciclos: primavera, verano y otoño. La iluminación suplementaria se aplicó en el ciclo de otoño, al ser el periodo con menor disponibilidad de luz natural. Según los datos registrados en el invernadero, la integral diaria de luz fue de 32 mol·m⁻²·día⁻¹ en primavera, 24 mol·m⁻²·día⁻¹ en verano y 21 mol·m⁻²·día⁻¹ en otoño. Precisamente para compensar ese déficit de aproximadamente 11 mol·m⁻²·día⁻¹ respecto al ciclo de primavera, se diseñó el tratamiento con LED.
Los tratamientos comenzaron 30 días después del trasplante, coincidiendo con el inicio de la fase reproductiva y la aparición de la tercera flor femenina. La iluminación se mantuvo durante 43 días, con una intensidad de 200 ± 3 µmol·m⁻²·s⁻¹ y un fotoperiodo de 15 horas diarias, de 6:00 a 21:00.
Se compararon cuatro tratamientos LED:
- rojo + azul;
- blanco;
- rojo + azul + rojo lejano;
- blanco + rojo lejano.
Además, se mantuvo un grupo control expuesto únicamente a la luz solar disponible dentro del invernadero.
Las luminarias se instalaron en barras LED distribuidas en tres niveles sobre la estructura vertical del cultivo, a ambos lados de las plantas. Esta disposición buscaba mejorar la distribución de la luz en un dosel vegetal más complejo que el de un cultivo horizontal tradicional.
Además, el sistema incorporó además una lógica de control energético. Durante el periodo de funcionamiento, los LED se apagaban automáticamente cuando la radiación solar interior alcanzaba el punto de saturación lumínica de la sandía, establecido en 322 W·m⁻². En días soleados, esta desconexión se producía aproximadamente entre las 11:00 y las 15:00, lo que permitía utilizar la iluminación artificial solo como apoyo a la luz natural.
La intensidad y el espectro de cada tratamiento se caracterizaron mediante un espectrorradiómetro LI-180, con mediciones entre 380 y 780 nm. Las medidas se tomaron a 15 cm de las fuentes LED, en posiciones representativas de las hojas situadas en la zona superior, media e inferior del dosel vegetal. En total, se realizaron 36 mediciones por tratamiento, lo que permitió ajustar la distribución lumínica y verificar la aportación de cada banda espectral: azul, verde, roja y rojo lejano.
Con todo ello, los investigadores midieron parámetros de crecimiento, fotosíntesis, conductancia estomática, fluorescencia de clorofila, contenido de pigmentos, peso del fruto, dulzura, dureza y capacidad antioxidante.
Resultados obtenidos
Los resultados del estudio confirman que las condiciones ambientales del invernadero influyen de forma decisiva en la producción de sandía. En el ciclo de verano, las altas temperaturas redujeron significativamente el peso del fruto, un 59%, y la dulzura, un 21%, respecto al cultivo de primavera. En el ciclo de otoño, la menor radiación solar también afectó al rendimiento, con una caída del 45% en el peso y del 11% en la dulzura, lo que evidenció la necesidad de recurrir a iluminación suplementaria para estabilizar la producción en periodos de baja insolación.
La aplicación de luz LED durante el cultivo otoñal mejoró la actividad fisiológica de las plantas frente al grupo control. Todos los tratamientos lumínicos incrementaron la tasa fotosintética y la conductancia estomática, aunque la combinación de luz roja y azul fue la que obtuvo los valores más altos.
Este mismo tratamiento también elevó de forma destacada el contenido de pigmentos. Los valores de SPAD, clorofila y carotenoides fueron un 40%, 30% y 19% superiores a los del control, respectivamente. Esto confirma el papel de la luz roja y azul en la activación de la maquinaria fotosintética de la planta.
Sin embargo, la luz blanca fue la que ofreció los resultados más interesantes en calidad del fruto. Bajo este tratamiento, el peso de la sandía aumentó un 42% respecto al control y la dulzura mejoró un 15%. Para un cultivo donde el contenido de azúcar es un factor comercial decisivo, este resultado resulta especialmente relevante.
El grupo control presentó mayor altura de planta, más nudos y más hojas, una respuesta que los autores relacionan con una mayor elongación en condiciones de menor calidad lumínica. En cambio, la luz rojo-azul tendió a generar plantas más compactas.
El rojo lejano modificó la arquitectura vegetal, aumentando la longitud del pecíolo, una respuesta asociada a mecanismos de evasión de sombra. No obstante, sus efectos sobre la calidad del fruto fueron menos claros y no superaron a los obtenidos con luz blanca o rojo-azul.
En conjunto, el estudio demuestra que la iluminación LED suplementaria puede mejorar la producción de sandía en invernadero hidropónico, especialmente en ciclos de baja radiación. La luz rojo-azul destaca por su efecto sobre la fotosíntesis y los pigmentos, mientras que la luz blanca aparece como la opción más eficaz para mejorar peso y dulzura del fruto.
Atendiendo a estos resultados y en cultivos exigentes en luz como la sandía, no basta con añadir más iluminación. El espectro elegido, el momento de aplicación y la integración con la luz natural son factores decisivos para convertir los LED en una herramienta real de mejora productiva.
Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:
https://www.mdpi.com/2311-7524/12/3/358
Portada: Imagen de recurso generada por IA que no pertenece a la investigación
