Zier- und Nutzpflanzen
LED - Die Farbe beeinflusst das Wachstum von Calibrachoa Stecklingen!

Lichtinstallation im Gewächshaus der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau
Die Belichtung von Zier- und Nutzpflanzen ist eine gängige Möglichkeit um das Pflanzenwachstum zu beeinflussen. Insbesondere die Nutzung von Natriumdampf- und Metallhalogen-Leuchtmitteln dominierte in den letzten Jahrzehnten die Produktionsbetriebe und sorgte für einen raschen Zuwachs an Biomasse. In jüngster Zeit rückt jedoch immer mehr eine neue Generation von Leuchtmitteln in den Vordergrund – die Leuchtdiode kurz LED (Light-emitting diode) genannt.
Das Besondere an den LEDs ist die Möglichkeit das Spektrum und die Lichtintensität frei zu steuern. Diese Option gibt es bei den herkömmlichen Belichtungseinrichtungen nicht. Die neue Technik erlaubt dem Gärtner seinen Pflanzen genau die Lichtkomposition zur Verfügung zu stellen, die die Pflanzen benötigen. Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass die Leuchtdioden keine Wärmestrahlung in Richtung der Pflanzen abgeben. Dadurch eröffnen sich Einsatzbereiche - wie beispielsweise die In-Vitro- oder Mehrlagenkultur - in denen bisher Leuchtstoffröhren verwendet wurden.
In der Fachliteratur gibt es eine Reihe von Hinweisen darauf, dass verschiedene Spektralbereiche zu morphologisch unterschiedlichen Wachstumstypen führen können. Beispielsweise wird in der gängigen Literatur häufig von einem sehr kompakten Wachstum unter blauem Licht (430-490 nm) gesprochen (Folta und Childers, 2008). Bisher gibt es jedoch wenig praktische Erfahrung hinsichtlich des Einsatzes von LED.
Mit dem LED-Forschungsprojekt, welches seit Ende 2013 läuft, hat sich die Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) zum Ziel gesetzt, die Einflüsse unterschiedlicher Lichtfarben und Lichtintensitäten auf das Wachstum zu untersuchen. Dazu suchte sich das Sachgebiet Zierpflanzenbau der LWG für die Untersuchungen eine umsatzstarke Beet- und Balkonpflanze aus. Die Wahl fiel das Zauberglöckchen (Calibrachoa Sel® ˈMiniFamous ® Neo Royal Blueˈ) der Firma Selecta One.
Um die Auswirkungen unterschiedlicher Spektralbereiche auf das Pflanzenwachstum erforschen zu können, wurde ein speziell für Forschungseinrichtungen entwickeltes Modul der Firma DH-Licht genutzt (Tabelle 1).
Bezeichnung LED Produktionsmodul III DR-B-W-FR
Material Aluminium
Maße L: 1275 mm, B: 74 mm, H: 114 mm
Verbaute LED´s 440 nm (blau), 660 nm (rot), 4000 K RA>80 (weiß), 730 nm (Dunkelrot)
Wattleistung 180 W
Kühlung passiv
Lebensdauer 25.000 h (bei 25°C Umgebungstemperatur und Lichtstromerhalt von 70%)
Schutzart IP 65
Lichtausbeute 1,3 µmol/Watt
Tabelle 1: Eckdaten der verwendeten LED Module (Firmenangaben)
Dieses Modul ermöglicht es, die Farben Rot (660 nm), Blau (440 nm), Weiß (4000 K Ra>80) und Dunkelrot (730 nm) einzeln oder in Kombination darzustellen und die Lichtintensität entsprechend den Bedürfnissen der Pflanzen anzupassen.
Die unbewurzelten Calibrachoa Stecklinge wurden an der LWG anschließend in einer Klimakammer und im Gewächshaus für 21 Tage kultiviert. Als Referenz diente eine herkömmliche 400 Watt Natriumdampf-Hochdrucklampe.

2016 g1 02 Versuchsaufbau in der Klimakammer

Abbildung 1: Versuchsaufbau in der Klimakammer. Von links nach rechts: Natriumdampf-Hochdrucklampe (HPS), rot (660 nm), blau (440 nm), weiß (4000 K), Mix (Mischung aus rot, blau und weiß).
Die Versuche zeigen deutlich, dass die Lichtfarbe, besonders blau, einen starken Einfluss auf das Längenwachstum des Sprosses hat (Abbildung 3). Bei einer Belichtung mit der Wellenlänge von 440 nm streckte sich der Spross sehr stark - was bei Pflanzenproduzenten unerwünscht ist. Diesen Sachverhalt kann man sowohl bei den Versuchen in der Klimakammer (gefüllte Balken), als auch bei den Versuchen im Gewächshaus (gestreifte Balken) erkennen. Beim Versuch in der Klimakammer war der Unterschied zwischen der blauen Lichtbehandlung und den übrigen Behandlungsvarianten größer als beim Versuchsdurchgang im Gewächshaus. Ebenso auffällig ist, dass die rot belichtete Variante im Gewächshaus nahezu genauso kompakt blieb wie in der Klimakammer, während alle übrigen Belichtungsvarianten ein stärkeres Längenwachstum aufwiesen. Dies lässt vermuten, dass rein rotes Licht das Streckungswachstum zumindest etwas hemmen kann, während monochromatisches blaues Licht, entgegen der bislang geltenden Meinung, eher zu starkem Streckungswachstum führt.

Sprosslänge

Abbildung 3: Sprosslänge der Versuchspflanzen unter verschiedenen Spektralbereichen - Ausgefüllte Balken entsprechen den Versuchen in der Klimakammer, gestreifte Balken den Versuchen im Gewächshaus.
Weitere Untersuchungen zeigten zudem, dass auch Inhaltsstoffe wie Saccharose, Fructose, Glucose und Stärke durch die Belichtung beeinflusst werden können. Es konnte nachgewiesen werden, dass unter blauer Belichtung ein weitaus geringerer Stärkeanteil in den Blättern der Pflanzen vorhanden war, dafür waren die sofort verfügbaren Zucker in höherer Konzentration nachweisbar, als bei den übrigen Belichtungsvarianten.
Generell war bei der Betrachtung der Versuchsvarianten die Qualität, außer bei der blau belichteten Variante, sehr ähnlich. Die weiß belichteten Pflanzen hatten unter Betrachtung verschiedener Parameter das beste Gesamtergebnis in der Klimakammer, im Gewächs konnten die rot belichteten Pflanzen sowie eine Mischung aus allen Farben eine gute Qualität erreichen. Durch eine weitere Optimierung der spektralen Verteilung sind vermutlich noch zusätzliche Qualitätssteigerungen möglich.
Letztendlich lässt sich sagen, dass die Produktion der Calibrachoa Sel® ˈMiniFamous® Neo Royal Blueˈ sowohl in der Klimakammer und damit vermutlich auch in Mehrlagensystemen, als auch im Gewächshaus mit LED-Belichtung möglich ist. Die Option das morphologische Erscheinungsbild der Pflanzen durch bestimmte Spektralbereiche zu beeinflussen, könnte zukünftig einen Teil des heute kritisch zu betrachtenden Hemmstoffeinsatzes vermeiden.
Zukünftig sollen weitere Pflanzenarten auf Ihre Reaktionen getestet werden. Zudem könnten neue Kulturverfahren entwickelt werden, welche die Flächenproduktivität erhöhen und dabei gleichzeitig den Einsatz von Chemikalien und Rohstoffen verringern.
Kulturdaten
Temperatur 24 °C
Rel. Luftfeuchte 65-95 %
Düngung 1 g L-1 Ferty® 1 (pH 4.6)
Belichtung 16 Stunden, 80 μmol·m-2·s-1
Kulturzeit 21 Tage (mehrere Versuchssätze im Zeitraum von November bis Februar)
Substrat Perligran®, Knauf, Iphofen, Deutschland
Literatur:
Folta, K.M. and Childers, K.S. (2008). Light as a Growth Regulator: Controlling Plant Biology with Narrow-bandwidth Solid-state Lighting Systems. Hort. Sci. Vol. 43(7), 1957-1964.
Calibrachoa unter LED-Belichtung

Calibrachoa unter LED-Belichtung

Spektrum Sebastian Olschwoski

Spektrum

Calibrachoa kulitiviert im Gewächshaus von links nach rechts HPS, rot, blau, weiß, mix.

Calibrachoa kulitiviert im Gewächshaus