La agricultura de interior y los sistemas de cultivo en entornos controlados se encuentran en plena revolución tecnológica. Las lámparas LED, antaño un experimento de laboratorio, se han convertido en la herramienta fundamental de una agricultura más eficiente, precisa y sostenible. Frente a los sistemas tradicionales de sodio de alta presión (HPS), las luminarias LED permiten ajustar la composición espectral de la luz, modulando la longitud de onda para influir directamente en los procesos fisiológicos de las plantas: desde la fotosíntesis hasta la morfología, la pigmentación o la floración.

Hasta hace poco, la investigación en horticultura se había centrado principalmente en las longitudes de onda rojas (600–700 nm) y azules (400–500 nm), los dos rangos más vinculados a la fotosíntesis y al desarrollo vegetal. La combinación de estos colores —el clásico “recetario rojo-azul” de los LED agrícolas— se consideraba la fórmula estándar para maximizar la productividad vegetal. Sin embargo, esta visión empieza a quedarse corta.

Un nuevo estudio desarrollado por la Universidad McGill (Canadá) revela que hay zonas del espectro olvidadas, como el ámbar (595 nm), que pueden desempeñar un papel mucho más importante de lo que se creía. Y que incluso pequeños desplazamientos en el azul, de apenas 20 nanómetros, pueden marcar diferencias de hasta un 40 % en la biomasa de ciertos cultivos.

La investigación, titulada “Plant Growth Optimization Using Amber Light Supplemented with Different Blue Light Spectra”, aporta evidencia sólida sobre cómo la interacción entre la luz azul y la luz ámbar puede optimizar el crecimiento y desarrollo de plantas modelo como el tomate (Solanum lycopersicum cv. Beefsteak) y la lechuga (Lactuca sativa cv. Breen).

Por qué el azul y el ámbar importan

Desde el punto de vista biofísico, las plantas utilizan diferentes pigmentos para absorber la luz. La clorofila a y la clorofila b concentran su actividad en las zonas azul (400–500 nm) y roja (600–700 nm), pero la historia no acaba ahí. El rango verde-ámbar (500–600 nm), aunque tradicionalmente considerado “menos útil” para la fotosíntesis, desempeña funciones críticas al penetrar más profundamente en el follaje y activar capas internas de cloroplastos que otras longitudes de onda no alcanzan.

El azul, por su parte, regula mucho más que la fotosíntesis. Actúa sobre la morfogénesis —controlando la altura de los tallos, el grosor de las hojas o la densidad de raíces— y estimula la producción de compuestos bioactivos como polifenoles, flavonoides y carotenoides. Pero su efecto depende enormemente de la precisión del espectro.

Estudios clásicos de McCree (1972) y Inada (1976) demostraron que las longitudes de onda más eficientes dentro del azul no se encontraban en el rango de 450–460 nm —el más habitual en los LED comerciales—, sino entre 400 y 430 nm, donde la eficiencia cuántica fotosintética es mayor.

El problema es que la mayoría de las luminarias agrícolas utilizan LED azules de 455 nm, porque son más fáciles de fabricar y ofrecen mayor estabilidad cromática. Esto podría estar limitando la productividad real de los cultivos bajo luz artificial.

Por otro lado, el ámbar (595 nm), una región del espectro a menudo ignorada, ofrece ventajas adicionales: mayor profundidad de penetración en el tejido foliar, activación de capas inferiores de clorofila y mejora del equilibrio entre radiación absorbida y reflejada. Investigaciones previas habían demostrado que la luz verde-ámbar favorece hojas más grandes y plantas más altas, y que puede potenciar la simbiosis micorrícica, mejorando la asimilación de nitrógeno y la actividad enzimática del suelo.

Sin embargo, aún faltaban estudios que evaluaran la interacción directa entre el azul y el ámbar, y cómo el cambio de solo unos nanómetros en el azul, o el uso de un ámbar de banda ancha o estrecha, afecta realmente al crecimiento vegetal.

El experimento: luz azul y ámbar para tomates y lechugas

El equipo de McGill diseñó un experimento riguroso para evaluar estas interacciones. Cultivaron tomates y lechugas durante 21 días en condiciones de invernadero controlado, aplicando cuatro tratamientos de luz diferentes, todos con una densidad de flujo fotónico fotosintético (PPFD) de 250 µmol m⁻² s⁻¹:

• B+BA (Blue + Broad Amber): azul de 455 nm combinado con ámbar de banda ancha (455–602 nm).
• RB-NA (Royal Blue + Narrow Amber): azul de 430 nm con ámbar estrecho (430–602 nm).
• RB-BA (Royal Blue + Broad Amber): azul de 430 nm con ámbar de banda ancha (423–595 nm).
• HPS (Alta Presión de Sodio): lámpara de referencia convencional de 400 W.

Los investigadores utilizaron sistemas LED de 600 W con control espectral preciso y verificaron sus características mediante espectroradiómetros. Los cultivos se mantuvieron bajo un fotoperiodo de 16 horas de luz al día, temperatura estable de 20 °C y riego automatizado con solución nutritiva de Hoagland. Tras el periodo de crecimiento, se midieron la masa fresca (FM), masa seca (DM), contenido de clorofila (Chl) y, en el caso del tomate, altura, diámetro del tallo y número de flores.

Los resultados fueron contundentes:

• El tratamiento RB-BA (430 nm + ámbar ancho) generó la mayor biomasa fresca y seca en ambas especies.
• Cuando el azul se desplazó de 430 nm a 455 nm (comparando RB-BA con B-BA), los tomates perdieron un 40 % de masa fresca, mientras que en lechugas la reducción fue de apenas un 5 %.
• Reducir la anchura espectral del ámbar (de 80 nm a 20 nm) también afectó significativamente: la biomasa de tomate cayó un 50 %, y la de lechuga un 30 %.

Estos datos demuestran que no basta con elegir “un LED azul” o “una lámpara ámbar”: la longitud de onda exacta y el ancho de banda determinan respuestas biológicas completamente distintas.

El experimento también mostró que las respuestas son especie-dependientes: el tomate es mucho más sensible a los desplazamientos en el azul que la lechuga. Esto se debe probablemente a diferencias anatómicas (hojas más gruesas, mayor densidad de cloroplastos) y fisiológicas (mayor demanda de energía fotosintética para sostener estructuras más complejas).

La luz no es solo color

Uno de los hallazgos más interesantes del estudio es que la eficiencia fotosintética no depende solo de la posición del pico espectral, sino también de la anchura del espectro y su combinación con otras longitudes de onda.

En el caso del tomate, el azul de 430 nm (royal blue) parece activar con mayor eficacia los pigmentos fotosintéticos y fotoreceptores, mientras que el azul de 455 nm produce una respuesta menos intensa. Este desplazamiento de apenas 25 nm tiene efectos notables sobre la morfología y la biomasa, lo que sugiere la implicación de fototropinas y criptocromos específicos sensibles a esas longitudes de onda.

Además, la combinación con luz ámbar —especialmente de banda ancha (80 nm)— mejora la penetración de la radiación en el dosel vegetal, permitiendo que los fotones alcancen capas internas de cloroplastos que de otro modo quedarían inactivas. Esto favorece una distribución más homogénea de la fotosíntesis dentro de la planta y evita la saturación lumínica en las capas superiores.

En el caso de la lechuga, más tolerante al cambio espectral, la menor sensibilidad puede explicarse por su estructura foliar más delgada y por su metabolismo de crecimiento más rápido, que le permite adaptarse a variaciones del espectro con mayor flexibilidad.

Otro aspecto relevante es la relación entre luz azul y ámbar con el número de flores en tomate. Los tratamientos RB-BA incrementaron el número de flores respecto a las lámparas HPS, aunque los autores advierten que esto no implica necesariamente mayor producción de fruto: en algunos casos, reducir la floración puede incluso mejorar la viabilidad de semillas y embriones.

En conjunto, los datos confirman que la “receta lumínica óptima” no es universal, sino específica de cada especie, y que el control de parámetros como ancho de banda, proporción azul/ámbar y temperatura espectral será decisivo en la próxima generación de luminarias hortícolas.

Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace: 

https://www.mdpi.com/2311-7524/10/10/1097