¿Son necesarios dos colores (rojo + azul) para las luces de cultivo LED, o cualquier color sería suficiente?

tl; dr: ¿Algo así?

Lógicamente, tanto la luz roja como la azul deberían ser suficientes. La clorofila a y la clorofila b activan preferentemente diferentes fotosistemas, y ambos fotosistemas son necesarios en las plantas verdes.

Prácticamente, estamos de suerte y alguien ha hecho el experimento.

Como informa el estudio original, las plantas necesitan un poco de luz azul para crecer en la forma correcta. Las plantas solo rojas producen oxígeno y crecen, pero toman formas extrañas. Parece que las plantas pueden crecer con luz roja, pero usan la luz azul para determinar dónde está la luz. Vea aquí un tratamiento razonablemente extenso sobre la mayoría de las combinaciones obvias.

La planta utiliza la luz para producir energía pero también como señal de cómo y cuándo crecer (fototropismo, fotoperiodismo). En el contexto de su pregunta, primero cubriré la captación de luz en la fotosíntesis y luego el fototropismo.

Tl;DR

La luz azul y roja son importantes para el crecimiento de las plantas. La luz roja es la principal en la fotosíntesis y si una planta está expuesta a otra fuente de luz de baja intensidad y espectro completo, no hay necesidad (teórica) de un LED azul.

Fotosíntesis

^{( de WTAMU )}

La luz del sol llega en muchas longitudes de onda, ningún material puede utilizar toda esta energía. En la fotosíntesis, la luz es interceptada por una antena, un complejo de recolección de luz, hecho de diferentes pigmentos, cada uno de los cuales intercepta fotones en un nivel de energía único (longitud de onda). Estas antenas están situadas alrededor de un centro de reacción y redirigen los fotones hacia él. Solo el centro de reacción libera un electrón a la cadena de transporte de electrones. El pigmento en el centro de reacción es clorofila a modificada. En PSII (Photo System II, comienzo de la cadena) se llama P680 y en PSI se llama P700, el número denota la longitud de onda de excitación. El objetivo de la antena es redirigir gradualmente los fotones al centro de reacción ya su nivel de energía (reduciendo la energía).

^{(Pandit, Anjali & Holzwarth, Alfred & Groot, Huub. (2006). Aprovechamiento de la energía solar para la producción de combustibles limpios.)}

Cuando un fotón excita una molécula de clorofila, esta energía debe disiparse de alguna manera. La disipación de energía de la excitación de un fotón azul es demasiado rápida para ser capturada por la reacción en cadena de electrones. Toda la diferencia de energía entre los fotones azules y rojos se desperdicia (con respecto a la fotosíntesis).

^{(Presentación del Dr. Shilo Rosenwasser)}

A partir de la explicación de la clorofila y otros pigmentos, entendemos que usar cualquier luz excepto la roja es un desperdicio en cuanto a la eficiencia de conversión de energía, el sistema fotosintético de la planta "ignorará" cualquier energía extra por encima del fotón rojo.

Fototropismo

El tallo de la planta crece hacia la luz y las raíces crecen alejándose de la luz, este fenómeno se observa fácilmente mirando las plantas cerca de una ventana, tienden a "mirar hacia afuera" de la ventana. Esto significa que las plantas tienen un sensor de luz. Esta observación fue analizada correctamente por primera vez por Darwin (una revisión histórica) .

Sin luz azul, las plantas se alargarán de forma proporcional, lo que se denomina etiolación . La etiolación produce una planta frágil y deformada debido a su mecanismo. Sin luz azul, una planta se etiolará, incluso con suficiente energía para la fotosíntesis.

Es importante tener en cuenta que la intensidad de la luz requerida en las respuestas de detección de luz es mucho menor que la intensidad requerida para la fotosíntesis.
También es importante recordar que la luz azul y roja participan en otros pasos críticos en el crecimiento de las plantas, como la germinación y la floración.

En conclusión

La luz roja es el principal contribuyente a la fotosíntesis. La luz azul le indica a la planta que hay luz y que debe empezar a crecer normalmente y hacer la fotosíntesis.

En los instrumentos de medición de la fotosíntesis LiCOR, la configuración predeterminada es 96 % de luz roja y 4 % de luz azul, lo que demuestra que empíricamente la luz roja es relevante para la fotosíntesis y la azul para la señalización.
Si sus plantas están expuestas a luz natural o luz blanca (de una ventana o lámpara en su sala de estar), no creo que necesite suministrar luz azul, ya que obtendrán la cantidad requerida de esas fuentes. Crecer en un ambiente cerrado y controlado requiere la luz azul.