Pflanzen benötigen Licht während ihrer gesamten Lebensdauer, von der Keimung bis zur Blüten- und Samenproduktion. Während des Wachstumsprozesses absorbieren sie nicht alle Wellenlängen des Lichts (Sonnenstrahlung), sondern absorbieren selektiv die für ihre Bedürfnisse geeignete Wellenlänge.
Als Chromophor (griech. Farbträger) bezeichnet man den Teil eines Farbstoffs, in dem anregbare Elektronen verfügbar sind.
Chlorophyll (Chlorophyll a und b)
Einfluss der Wellenlänge auf das Pflanzenwachstum
Hier einige Beispiele, welchen Einfluss die Wellenlänge auf das Pflanzenwachstum hat:
- Blaue LEDs (440 und 476 nm), die in Kombination mit roten LEDs verwendet wurden, erzeugen ein höheres Chlorophyllverhältnis in Chinakohlpflanzen.
- Die positiven Auswirkungen von blauem (400-500 nm) LED-Licht in Kombination mit rotem LED-Licht, auf das Wachstum und den Nährwert von grünem Gemüse, wurden in mehreren Experimenten erfolgreich gezeigt.
- Rotes Licht (627-770 nm) fördert die Blütebildung und die Verlängerung der internodale Abstände.
- Der Biomasseertrag von Salat sich, wenn die Wellenlänge des von roten LEDs ausgestrahlten Lichts von 660 auf 690 nm ansteigt.
- Der Biomasseertrag von Salat erhöht sich, wenn die Wellenlänge des von roten LEDs ausgestrahlten Lichts von 660 auf 690 nm ansteigt.
Der Einfluss von Wellenlängen auf das Pflanzenwachstum
Die Sonnenstrahlung kann in Wellenbereiche unterteilt werden:
Infrarot (IR)-Licht ist größer als 770 nm und hat einen Erwärmungseffekt. Das Rot: Dunkelrot -Verhältnis ist für Pflanzen sehr wichtig, da es die Wachstumsreaktion der Pflanzen beeinflusst.
Ultraviolett (UV)
UV hat eine Wellenlänge von weniger als 400 nm und kann aufgrund seiner hohen Energie Hautschäden verursachen.
Rot
Rotes Licht (630-720 nm) wird für die Entwicklung des Photosyntheseapparates und für die Photosynthese benötigt. Es ist für das Wachstum des Stammes sowie für die Ausdehnung der Blätter unerlässlich. Diese Wellenlänge reguliert auch die Blüte, die Ruhephasen und die Keimung der Samen.
Blau
Blaues Licht (400-520 nm) ist wichtig für die Synthese von Chlorophyll, die Entwicklung von Chloroplasten, die Öffnung der Stomata und die Photomorphogenese. Blaues Licht muss sorgfältig mit Licht aus anderen Spektren gemischt werden, da eine Überbelichtung mit Licht dieser Wellenlänge das Wachstum bestimmter Pflanzenarten hemmen kann. Licht im blauen Bereich beeinflusst auch den Chlorophyllgehalt der Pflanze sowie die Blattdicke.
Grün
Grünes Licht (500 - 600 nm) dringt durch dicke obere Baumkronen, um die Blätter in der unteren Baumkrone zu unterstützen. Grünes Licht allein reicht jedoch nicht aus, um das Pflanzenwachstum zu unterstützen, da es das Licht ist, das von den Pflanzen am wenigsten absorbiert wird. Aber wenn es in Kombination mit rotem, blauem und fernrotem Licht verwendet wird, wird grünes Licht sicherlich einige wichtige physiologische Wirkungen zeigen. Zusätzliches grünes Licht verstärkte das Wachstum von Salat unter roter und blauer LED-Beleuchtung. Grüne LEDs mit hohem PPF (300 µmol/m-2/S-1) sind am effektivsten, um das Wachstum von Salat zu fördern.
Dunkelrot
Es hat sich herausgestellt, dass dunkelrotes Licht (700-725 nm), welches über den PAR hinausgeht, das Pflanzenwachstum und die Photosynthese unterstützt. Dunkelrotes Licht durchdringt auch dichte obere Kronen, um das Wachstum von Blättern zu unterstützen, die sich weiter unten an den Pflanzen befinden. Darüber hinaus verkürzt die Einwirkung von IR-Licht die Zeit, die eine Pflanze zur Blüte benötigt. Ein weiterer Vorteil des dunkelroten Lichts besteht darin, dass Pflanzen, die dieser Wellenlänge ausgesetzt sind, dazu neigen, größere Blätter zu produzieren als diejenigen, die keinem Licht in diesem Spektrum ausgesetzt sind.
Rot+Blau
Unterschiedliche Wellenlängen von rotem (660, 670, 680 und 690 nm) und blauem (430, 440, 460 und 475 nm) Licht können je nach Pflanzenart ungleiche Auswirkungen auf Pflanzen haben.
Rot+Blau+Grün
Die Wirkung von grünem (525 nm) LED-Licht auf die Keimung von Arabidopsis-Keimlingen zeigte, dass Keimlinge, die unter grünem, rotem und blauem LED-Licht aufgezogen werden, länger sind als Keimlinge, die nur unter rotem (630 nm) und blauem (470 nm) Licht aufgezogen werden.
Rot+Blau+Grün+Dunkelrot
Es hat sich gezeigt, dass rotes und dunkelrotes Licht die Photomorphogenese beeinflusst. So spielt das Verhältnis von rotem und fernrotem Licht auch eine wichtige Rolle bei der Regulation der Blüte. Experimente mit verschiedenen Wellenlängen von grünem, rotem, blauem und dunkelrotem Licht (die von LEDs geliefert werden), wären bei der Bestimmung der artspezifischen optimalen Wellenlänge für das Pflanzenwachstum von Vorteil. Die Ergebnisse der Untersuchungen des Lichtreaktionsspektrums könnten genutzt werden, um ein energieeffizientes, maßgeschneidertes Lichtreaktionsspektrum für bestimmte Pflanzenarten zu entwerfen.
Wenn Pflanzen reifen und ihren Wachstumszyklus, vom Samen bis zum Keimling und dann bis zur Blüte und Fruchtbildung durchlaufen, verwenden sie unterschiedliche Farbspektren, so dass das ideale LED-Licht für jedes Wachstumsstadium unterschiedlich ist. Das beste Farbspektrum hängt auch von der Art der Pflanze ab, die Sie anbauen möchten. Dies kann sehr kompliziert werden, und es ist wichtig, dass kommerzielle Züchter die richtigen Kombinationen anwenden, wenn sie maximale Ergebnisse erzielen wollen.
Es deutet auch darauf hin, dass Licht den Nährwert und den Gehalt an Antioxidantien in grünem Gemüse erhöhen kann: ein erhöhter Gehalt an Carotinoiden, Vitamin C, Anthocyanen und Polyphenolen ist möglich.