LED-Einsatz für nachhaltige Qualitäts- und Wachstumssteuerung von Zierpflanzen
Ins rechte Licht gerückt
Durch die Belichtung von Pflanzen mit bestimmten Spektralbereichen kann Einfluss auf das Wachstum, die Blütenbildung, die Konzentration sekundärer Inhaltsstoffe, und daher auch auf die Pflanzengesundheit sowie die Population von Pflanzenpathogenen genommen werden. So könnte der Einsatz von chemischen Bioregulatoren und Pflanzenschutzmittel durch geeignete Belichtungsstrategien reduziert werden. Bei der Entwicklung von Belichtungsstrategien besteht allerdings die Herausforderung, dass nicht alle Pflanzenarten oder sogar Sorten gleich auf die verwendete Belichtung reagieren.
LED-Einsatz - das Wichtigste auf einen Blick
Von Öffentlichkeit und Handel werden eine nachhaltige Produktion von Pflanzen und eine Reduzierung von chemischen Bioregulatoren und Pflanzenschutzmittel gefordert. Chemische Bioregulatoren werden u. a. eingesetzt um das Streckungswachstum von Zierpflanzen zu hemmen, um einen kompakten Wuchs mit einem ausgewogenen Verhältnis von Pflanze zu Topf und somit eine gute Verkaufsqualität zu erzeugen. Die bisherigen Kulturmethoden unter Einsatz dieser Stoffe geraten immer mehr in Verruf. Aufgrund von immer stärkeren Einschränkungen vonseiten des Gesetzgebers und des Handels wird der Einsatz von chemischen Bioregulatoren und Pflanzenschutzmitteln mittelfristig noch stärker reglementiert werden und der wirtschaftliche Erfolg der Betriebe ist aufgrund des hohen Kulturrisikos gefährdet.
Farbpigmente und Fotosynthese
Sonnenlicht setzt sich aus unterschiedlichen Spektralfarben zusammen, was gut anhand eines Regenbogens beobachtet werden kann. Farbpigmente absorbieren Licht und geben es als Energie für die Fotosynthese weiter. Chlorophyll ist wohl das bekannteste Farbpigmente, das zur Fotosynthese beiträgt. Es absorbiert vornehmlich den blauen und roten Spektralbereich des Sonnenlichts. Weitere Farbstoffe, wie Carotinoide und Flavonoide, erweitern das für die Fotosynthese nutzbare Spektrum.
Farbspezifische Pflanzenreaktionen und deren mögliche Steuerung durch LEDs
Neben den Farbpigmenten nehmen Pflanzen Licht über Fotorezeptoren wahr. Diese Fotorezeptoren, wie z. B. Phytochrom, Cryptochrom oder Phototropin, vermitteln farbspezifische Reaktionen und steuern so Wachstum, Entwicklung und die Anreicherung von Inhaltsstoffen. Die lichtabhängige Steuerung der Pflanzenentwicklung wird als Fotomorphogenese bezeichnet. Diese Steuerung beruht auf der Tatsache, dass Photorezeptoren durch bestimmte Lichtfarben aktiviert und deaktiviert werden. So fördert die Phytochrom-vermittelte Reaktion auf dunkelrotes Licht das Längenwachstum, was bei der Vergeilung von im Schatten wachsenden Pflanzen beobachtet werden kann. Dieser Reaktion kann durch hellrotes Licht entgegen gewirkt werden. LEDs können ein sehr schmales Lichtspektrum erzeugen und eignen sich daher besonders für die Steuerung von Wachstums- und Entwicklungsprozessen.
Abbildung 1 A) Darstellung des UV-Lichtbereichs von 300 – 380 nm und des für den Menschen sichtbaren Lichts von 380 – 780 nm mit der Aktivität der Fotosynthese (verändert nach 4) und der Absorption durch Fototropin, Cryptochrom und Phytochrom (verändert nach 5 – 7).
Abbildung 1 B) Spektrum verschiedenfarbiger monochromatischer LEDs, die in Versuchen an der LWG verwendet werden und blaues Licht mit weitem Spektrum (400 – 730 nm), das beim Durchdringen von Sonnenlicht durch eine blaue Folie entsteht. Das enge Lichtspektrum von LEDs lässt sich im Vergleich zu Folie gezielter einsetzen um bestimmte Fotorezeptoren anzusprechen.
LED-Versuche an der LWG
Die Versuche an der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) befassten sich bisher mit der Wachstumssteuerung durch LEDs um chemische Bioregulatoren möglichste einsparen zu können. Auch ohne Hemmstoffe konnten mit Hilfe von blauen LEDs kompakt wachsende Kronen-Anemonen kultivieret werden. Rote LED-Belichtung führte hingegen sortenabhängig zu einem kompakteren Wuchs bei Weihnachtssternen. Aktuell führen wir einen Versuch zur Wachstumssteuerung an Mandevilla durch. Zusätzlich befassen wir uns mit dem Einfluss von LEDs auf die Pflanzengesundheit bzw. der Wirkung auf Schadorganismen, der Pflanzenkultur im geschlossenen Raum in einem Regalsystem mit LED-Belichtung oder der Wirkung von LEDs auf Innenraumbegrünung.
