Welche Lichtfarbe eignet sich am besten für das Pflanzenwachstum?

Pflanzen benötigen spezifische Lichtwellenlängen für Photosynthese. Pflanzen absorbieren Lichtwellenlängen im gleichen Bereich wie das sichtbare Spektrum zwischen 400 nm (blau) und 700 nm (grün). Der Anteil jeder Farbe kann die Pflanzenform bestimmen. Weiße LEDs bieten ein Gleichgewicht aus Blau, Grün und Rot für gesundes Wachstum.

Die Wissenschaft hinter Licht und Pflanzenwachstum

Bevor wir auf die Details der verschiedenen Lichtspektren eingehen, ist es wichtig, die Wissenschaft hinter Licht und Pflanzenwachstum zu verstehen. Pflanzen sind auf den Prozess der Photosynthese angewiesen, um Lichtenergie in chemische Energie (in Form von Glukose) und Sauerstoff umzuwandeln, die das Pflanzenwachstum antreiben.

Die Photosynthese findet hauptsächlich in spezialisierten Zellstrukturen, den Chloroplasten, statt, wo Pigmente wie Chlorophyll Lichtenergie einfangen. Allerdings sind nicht alle Lichtwellenlängen gleich wirksam für die Photosynthese. Bestimmte Spektren sind effektiver bei der Anregung dieses wichtigen Prozesses, und ihr Verständnis ist entscheidend für optimales Pflanzenwachstum.

Welche Lichtfarben verursachen Pflanzenwachstum

Photosynthetisch Aktive Strahlung (PAR) ist ein entscheidendes Konzept für Indoor-Gärtner, da sie den Teil des elektromagnetischen Spektrums zwischen 400 Nanometern (nm) und 700 nm oder blauem, grünem und rotem Licht bezeichnet, der für die Photosynthese in Pflanzen unerlässlich ist.

Nicht alle Lichtwellenlängen haben jedoch die gleiche Wirkung auf die Photosynthese. Die McCree-Kurve, auch bekannt als McCree-Aktionsspektrum, ist eine grafische Darstellung der relativen Effizienz verschiedener Lichtwellenlängen bei der Anregung der Photosynthese in Pflanzen. Sie wurde in den 1970er Jahren vom amerikanischen Botaniker Warren L. McCree entwickelt. Obwohl sie etwas veraltet ist und nicht für alle Pflanzentypen genau zutrifft, schlägt die McCree-Kurve vor, dass verschiedene Lichtwellenlängen unterschiedliche Wirksamkeitsgrade bei der Photosynthese haben.

Aus der McCree-Kurve ist ersichtlich, dass im Allgemeinen rote Photonen (600 nm bis 700 nm) am photosynthetisch effizientesten sind, grüne (500 nm bis 600 nm) etwas weniger effizient und blaue (400 bis 700 nm) am wenigsten effizient.

UVA- und Fernrot-Photonen tragen ebenfalls zum Pflanzenwachstum bei, jedoch mit abnehmender Effizienz bei Wellenlängen, je weiter man sich außerhalb des PAR-Bereichs befindet.

Die Wirkung von blauem Licht auf das Pflanzenwachstum

Blaues Licht, das im Bereich von ungefähr 400 bis 500 Nanometern liegt, spielt eine entscheidende Rolle im Pflanzenwachstum. Blaues Licht ist im PAR-Spektrum am wenigsten photosynthetisch effizient, ist aber essentiell zur Regulierung der Pflanzenform.

Erhöhtes Blau hält Pflanzen kurz und dicht

Blaues Licht kann die Stängelverlängerung hemmen und fördert ein kompaktes und robustes Pflanzenwachstum. Dies ist besonders wichtig, um langbeiniges oder dünnes Wachstum bei Zimmerpflanzen zu verhindern. Weniger als 5 % blaues Licht im Spektrum führt zu sehr "gestreckten" oder hohen Pflanzen, die in einer Innenanbauumgebung nicht erwünscht sind. Eine Erhöhung des Blauanteils im Spektrum auf etwa 15 % reduziert die Pflanzenhöhe, aber höhere Mengen an Blau verringern die Pflanzenhöhe nicht weiter.

Die Rolle des grünen Lichts im Pflanzenwachstum

Grünes Licht liegt im Bereich von ungefähr 500 bis 600 Nanometern. Obwohl grünes Licht oft als weniger wichtig für die Photosynthese angesehen wird, ist dies nicht der Fall. Grün ist photosynthetisch effizienter als blaues Licht und bietet zusätzliche Vorteile für die Photosynthese der gesamten Pflanze.

Grünes Licht Eindringen und Photosynthese

Grünes Licht dringt tiefer in die Blätter und das Blätterdach der Pflanzen ein, erreicht tiefere Bereiche jedes Blattes und untere Blätter, die möglicherweise nicht so viel blaues oder rotes Licht erhalten. Diese unteren Blätter können weiterhin zur Photosynthese beitragen und die Gesamtproduktivität der Pflanze steigern.

Grünes Licht mischt sich mit Blau und Rot, um Weiß zu erzeugen

Wie Sie sich vielleicht aus der Schule erinnern, ergibt das Mischen von blauem, grünem und rotem Licht weißes Licht. Klarweißes Licht ist für den Indoor-Gärtner vorteilhaft, um die Gesundheit der Pflanzen zu beobachten. Es ist viel einfacher, Schädlinge, Krankheiten, Nährstoffmängel usw. im hochwertigen weißen Licht von LED-Wachstumslichtern zu erkennen als im orangen Licht von HPS oder im violetten Licht von roten und blauen LED-Wachstumslichtern, die früher verwendet wurden.

Rotes Licht ist photosynthetisch effizient

Rotes Licht mit Wellenlängen von ungefähr 600 bis 700 Nanometern ist eine entscheidende Komponente für das Pflanzenwachstum. Rote Photonen sind die photosynthetisch effizientesten von allen, und daher wollen Indoor-Gärtner die Menge an Rot im Wachstumslichtspektrum maximieren.

Rot macht etwa 30 - 40 % des Outputs eines weißen LED-Spektrums aus. Um den Anteil roter Photonen in einem Wachstumslicht zu erhöhen, können tiefrote LEDs mit einer Spitzenwellenlänge von 660nm hinzugefügt werden.

660nm rote LED-Dioden sind nicht nur photosynthetisch effizient, sondern auch elektrisch effizient. Sie emittieren mehr Photonen pro Watt als jeder andere kommerziell erhältliche LED-Typ. Daher verbessert die Zugabe von 660nm roten LEDs sowohl die elektrische als auch die photosynthetische Effizienz eines LED-Wachstumslichts-Geräts.

Ultraviolettes Licht, UVA und UVB

Oft kurz als UV-Licht bezeichnet, ist ultraviolettes Licht ein Teil der elektromagnetischen Strahlung, die im natürlichen Sonnenlicht vorhanden ist. Jedes Mal, wenn Sie in der Sonne sind, sind Sie UV-Licht ausgesetzt. Es wird in drei verschiedene Wellenlängenkategorien unterteilt – UVA, UVB und UVC. Es hilft Pflanzen auf verschiedene Weise zu wachsen und kann auch die Gesamtpotenz und Qualität Ihrer Blüte verbessern. Aber nur bestimmte Arten von UV-Licht sind wirklich vorteilhaft für Pflanzen.

Die verschiedenen Arten von UV-Licht

Sowohl UVB als auch UVA sind wesentliche Bestandteile des Lebens auf der Erde, aber UVC nicht. Es wird von der Ozonschicht herausgefiltert und erreicht unsere Pflanzen im Freien natürlich nie wirklich. UVC ist extrem gefährlich für das Leben und schädigt Zellen, wodurch lebende Organismen bei hoher Exposition sterben können und Krebs verursachen kann. Da wir speziell über UV-Licht für Pflanzen sprechen, behandeln wir nur die zwei Typen, die Sie kennen müssen: UVA und UVB. Nun wollen wir die Wellenlängen aufschlüsseln, bei denen jede Lichtart auftritt.

Ultraviolett A (UVA) hält Pflanzen kurz und verbessert die Gesundheit

Ultraviolett A oder UVA-Licht ist elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen 320 nm und 400 nm. UVA ist bei höheren Wellenlängen photosynthetisch, aber mit relativ geringer Effizienz im Vergleich zum PAR-Bereich. UVA beeinflusst die Pflanzenform genauso wie Blau, d. h. es hält Pflanzen kurz und kompakt.

Es hat keine schädlichen Auswirkungen auf die DNA und UVA kann die Zellwanddicke und Gesundheit erhöhen, wodurch die Pflanze widerstandsfähiger gegen intensives UV, Schädlinge, Schimmel und Mehltau wird.

Ultraviolett B (UVB) verbessert die Erntequalität

Die nächste Art von ultraviolettem Licht ist UVB oder ultraviolettes B. Diese Art von Licht hat Wellenlängen zwischen 280 nm und 320 nm. Es enthält etwa ein Fünftel von 1 % des gesamten natürlichen Sonnenlichts. Im Gegensatz zu UVA kann es DNA schädigen und ist dafür bekannt, krebserregende Wirkungen auf Menschen und Tiere in Form von Sonnenbrand zu haben.

Wenn jedoch auf Pflanzen angewendet, erhöht UVB die Produktion sekundärer Metaboliten in Form von Flavonoiden und Terpenen, um Geschmack und Geruch Ihrer Ernte zu verbessern.

Es ist kommerziell nicht rentabel, UVB-Photonen mit LEDs bereitzustellen, Leuchtstoff-UV-Geräte sind die effektivste Methode, um UVA und UVB in Ihrem Grow-Raum bereitzustellen.

Far Red lässt Pflanzen strecken

Far Red elektromagnetische Strahlung liegt außerhalb des PAR-Bereichs und verursacht Photosynthese, aber mit viel geringerer Effizienz als Rot. Es gibt effiziente Far Red LEDs bei 730 nm, daher wird es oft zu Wachstumsleuchten hinzugefügt, kann aber unerwünschte Effekte haben.

Far Red in hohen Anteilen (über 5 %) im Wachstumsspektrum kann durch Vergrößerung der Internodienabstände oder des Abstands zwischen den Zweigen Pflanzenstreckung verursachen. Es kann jedoch auch die Blattentfaltung fördern, d. h. größere Blätter, was in der frühen Vegetationsphase vorteilhaft sein kann, um das Blätterdach schneller zu erweitern und mehr Licht einzufangen.

Meiner Meinung nach gibt es jedoch kein starkes Argument für die Zugabe von Far Red LEDs zum Wachstumsspektrum, da die meisten weißen LEDs 3 % bis 5 % als Teil ihrer Leistung abgeben. Dies reicht aus, um die Blattentfaltung zu fördern, ohne die negativen Effekte des Pflanzenstreckens.

Experimentelle Tests der Auswirkungen von blauem, rotem und weißem (Vollspektrum-) Licht

Wir haben drei Wachstumskammern mit blühenden Pflanzen und produktiven essbaren Pflanzen eingerichtet. Wir führten einen Wachstumsvergleich unter blauem, rotem und Vollspektrumlicht über drei Wochen durch, um zu sehen, welches Wachstum resultieren würde. Die Lichtintensität in jeder Wachstumskammer war gleich. Wir testeten jede Wachstumskammer mit einem PAR-Messgerät (Photosynthetisch Aktive Strahlung) und passten die Lichtleistung und die Aufhänghöhe der Wachstumsleuchte an, um sicherzustellen, dass jede Kammer den gleichen durchschnittlichen PAR-Wert hatte. Die Ergebnisse waren sehr interessant...

Die Wirkung von blauem Licht auf das Pflanzenwachstum

Blühende Pflanzen und Kopfsalat, die unter blauem Licht gewachsen sind. Kompaktes, dichtes Wachstum, aber geringe Produktivität und Ertrag

Die blühenden Pflanzen unter blauem Licht blühten weiter, jedoch mit weniger Kraft als unter rotem oder weißem Licht. Die blühenden Pflanzen wuchsen nicht so stark und hatten weniger und kleinere Blütenblätter und Blätter. Die Wachstumsrate des Kopfsalats war sehr niedrig, aber das Wachstum war kompakt und die Farbe ein tieferes Grün. Insgesamt war der Ertrag weniger als 50 % der anderen Wachstumsarten.

Die Wirkung von rotem Licht auf das Pflanzenwachstum

Blühende Pflanzen und Kopfsalat, die unter rotem Licht gewachsen sind. Hohe Blütenproduktion und Ertrag, aber gestreckte Pflanzen

Das rote Licht war sehr gut für die blühenden Pflanzen, die die meisten Blüten und die größte Blatt- und Blütengröße hatten. Ein weiteres Merkmal von Pflanzen, die unter rotem Licht wachsen, ist jedoch das Strecken. Die blühenden Pflanzen und der Kopfsalat streckten sich im Vergleich zu den anderen Wachstumsarten. Das bedeutet, dass die Blätter länger waren und die Abstände zwischen Knoten oder Zweigen größer waren.

Eine Pflanze mit langen Zweigen und auseinandergezogenen Blüten wird in einem kleinen Raum nicht so viel Ertrag bringen wie eine Pflanze mit kurzem und dichtem Wachstum. Trotz des Streckens hatte der Kopfsalat hohe Wachstumsraten und der Ertrag war der beste der drei Tests. Die Blattdicke, Farbe und Kompaktheit waren jedoch nicht so gut wie unter dem Vollspektrumlicht.

Die Wirkung von Vollspektrum-(weißem) Licht auf das Pflanzenwachstum

Blühende Pflanzen und Kopfsalat, die unter Vollspektrum-(weißem) Licht gewachsen sind. Sehr gesundes Wachstum. Gute Blütenbildung, dichtes Wachstum, hohe Produktivität und Ertrag.

Das Vollspektrumlicht war auch für die blühenden Pflanzen großartig und hatte eine ähnliche Qualität von Blüten und Blättern wie das rote Lichtwachstum. Die Blattgrößen waren kleiner und das Wachstum war viel dichter, d.h. kürzere Abstände zwischen den Trieben an den Zweigen. Das bedeutet, dass das Wachstum kompakter und produktiver in einem begrenzten Raum wie einem Grow-Zelt sein wird. Das MIGRO-Spektrum enthält 15 % blaues Licht und hat daher genug blaues Licht, um ein Strecken zu verhindern, aber nicht zu viel, um die Produktivität zu verringern. Der Kopfsalat-Ertrag lag innerhalb von 5 % des Ertrags unter rotem Licht, sodass die Produktivität des Vollspektrumlichts fast gleichwertig mit dem roten Licht war. Da das Vollspektrumlicht 45 % grünes Licht enthält, zeigt dies deutlich, dass grünes Licht zum Pflanzenwachstum beiträgt. Andernfalls wäre der Ertrag mindestens 45 % geringer als beim roten Wachstum. Die Blattfarbe, Dicke und das Gesamtbild des Kopfsalats waren mit Vollspektrumlicht viel besser als bei den anderen Wachstumsarten.