Pflanzen brauchen gesamtes PAR-Spektrum
Pflanzen nutzen nur knapp fünfzig Prozent der Strahlungsenergie der Sonne zur Fotosynthese. Dieser Teil des Sonnenlichts wird PAR-Strahlung genannt. Bei dieser Art von Licht haben – anders als vielfach angenommen – alle Wellenlängen eine Funktion.
Die Pflanzen benötigen das Licht für zwei Funktionen: die Fotosynthese und die Fotomorphogenese (Steuerung der Form und Entwicklung). Für die Fotosynthese wird viel Licht benötigt, während für die Steuerung der Form und Entwicklung der Pflanze weitaus geringere Lichtstärken ausreichen.
Das Licht, das die Pflanze für die Fotosynthese benötigt, wird fotosynthetisch aktive Strahlung oder PAR-Strahlung (Photosynthetically Active Radiation) genannt. Die Wellenlänge dieses Lichts liegt zwischen 400 und 700 nm. Der Bereich für die Fotomorphogenese ist etwas breiter, nämlich von 300 nm (UV-Licht) bis 800 nm (Infrarotlicht). Es ist also nicht sinnvoll, das Spektrum einfach auf 400 bis 700 nm zu begrenzen, denn dadurch werden Prozesse gestört.
McCree-Kurve
Nicht jede Wellenlänge im PAR-Spektrum wirkt sich gleich stark auf die Fotosynthese aus. Diese Unterschiede werden anhand der sog. McCree-Kurve deutlich. Hier sind klare Spitzen im roten und blauen Spektrum zu sehen, dazwischen befindet sich ein Tal. Die spezifische Form der Kurve hat zu einigen Missverständnissen geführt. Vor allem zu dem, dass das grüne Licht nicht wichtig sei. Erstens zeigt die Kurve deutlich, dass die Fotosynthese im grünen Spektrum zwar weniger stark verläuft, aber sicher nicht eingestellt wird. Und zweitens wurde die Kurve anhand von Messungen an einzelnen Blättern erstellt. Die Reaktion der gesamten Pflanze auf die Lichtfarben weicht jedoch leicht davon ab, und der größte Unterschied ist gerade im Tal beim grünen Licht festzustellen. Wird die ganze Pflanze betrachtet, ist beim grünen Licht nämlich kaum ein Tal festzustellen. Das erklärt sich wie folgt: Der grüne Anteil des Lichts, das auf das erste Blatt fällt, wird nur teilweise genutzt. Der nicht genutzte Teil fällt durch das Blatt hindurch und wird von jedem darunter liegenden Blatt ebenfalls wieder teilweise genutzt. Insgesamt ist der genutzte Anteil also durchaus hoch.
Menschliches Auge nicht leitend
Die Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber Licht weicht erheblich von der der Pflanze ab. Gerade hier, wo die McCree-Kurve ein Tal zeigt, ist die menschliche Empfindlichkeit am höchsten. Das bedeutet, dass sich die Eignung einer bestimmten Beleuchtung oder Abschirmung niemals mit dem bloßen Auge beurteilen lässt. Dennoch basiert der alte Wert „Lux“ auf dieser Wahrnehmung. Er geht vom menschlichen Auge aus und wird noch immer häufig verwendet, um die Lichtstärke von Assimilationsbeleuchtung anzugeben. Dadurch entsteht ein völlig falsches Bild. Etwas besser ist es, den Energiegehalt des Lichts als Messgrundlage heranzuziehen, aber auch das vermittelt kein ganz korrektes Bild.
Licht gelangt in Form von Teilchen auf die Erde, den so genannten Photonen. Je nach Lichtfarbe haben die Photonen einen anderen Energiegehalt. Blaue Photonen beispielsweise haben einen 1,75 Mal höheren Energiegehalt als rote. Für die Fotosynthese ist das aber unerheblich. Dabei geht es nämlich um die Zahl der Photonen, nicht um ihren Energiegehalt. Darum ist es wichtig, auf welche Weise das Licht gemessen wird.
Mit Instrumenten wie einem Solarimeter kann der Energiegehalt des Lichts gemessen werden, der in J/cm² oder in W/m² ausgedrückt wird. Dieser Wert vermittelt zwar einen Eindruck davon, inwiefern die Pflanze das Licht nutzen kann, aber sehr präzise ist dieses Verfahren nicht. Die blaue Strahlung wird nämlich überbewertet, während die rote unterschätzt wird. Aus botanischer Sicht ist es darum zutreffender, die PAR-Strahlung in µmol/m²/s auszudrücken. Das ist die Zahl der PAR-Licht-Photonen, die innerhalb einer Sekunde auf einen Quadratmeter Oberfläche fällt. Dies kann mit einem PAR-Sensor gemessen werden. Wenn im Gewächshaus genügend PAR-Sensoren angebracht sind, sind die Messungen zuverlässig genug, um die Daten als Regelungsgrundlage (z. B. für Energieschirm, Beleuchtung und CO2-Dosierung) heranziehen zu können. Der Nachteil ist allerdings, dass µmol/m²/s eine schwer vorstellbare Einheit ist, die sich noch nicht auf breiter Ebene durchgesetzt hat.
Steuern mit Coatings
Die Pflanze braucht aber auch Licht für die Steuerung der Form und Entwicklung. Dieser Prozess wird Fotomorphogenese genannt. Aus verschiedenen Untersuchungen mit farbigen Folien und LED-Lampen ging hervor, dass sich die Pflanzenentwicklung durch Änderung des sog. Steuerlichts beeinflussen lässt. Das Coating ReduHeat lässt das natürliche Lichtspektrum im gesamten PAR-Bereich intakt, weist aber ein höheres Rot-Weitrot-Verhältnis auf, was zu einem kompakteren Wachstum führt. ReduFuse IR hat dieselbe Wirkung, wenn auch in geringerem Maße. ReduFlex Blue lässt relativ gesehen weniger blaues Licht durch, wodurch sich die Zellen stärker strecken. Die anderen Coatings der ReduSystems, die gegenwärtig auf dem Markt sind, haben kaum Einfluss auf die Fotomorphogenese. Mit steigenden Erkenntnissen über das Steuerlicht werden alternative ReduSystems-Coatings auf den Markt kommen, die mittels Lichtverhältnis spezifische Eigenschaften der Pflanze beeinflussen. Um dieses Ziel zu realisieren, engagiert sich Lumiforte aktiv in den Wissenseinrichtungen im Gartenbau. Darüber hinaus sucht Lumiforte proaktiv nach Möglichkeiten in den verschiedenen Anbausituationen, durch lichtabhängige Steuerung Verbesserungen zu erzielen.
