Welche Spektralbänder werden für das Pflanzenwachstum benötigt?

Pflanzen haben eine andere Empfindlichkeit gegenüber dem Spektrum als das menschliche Auge. Das empfindlichste Spektrum des menschlichen Auges beträgt 555 nm, das zwischen gelbem und grünem Licht liegt. Es ist weniger empfindlich gegenüber blauem Licht und rotem Licht. Pflanzen hingegen sind am empfindlichsten gegenüber dem Rotlichtspektrum und weniger empfindlich gegenüber grünem Licht, aber der Unterschied in der Empfindlichkeit ist nicht so groß wie das menschliche Auge. Pflanzen sind bei 400-700nm am empfindlichsten gegenüber dem Spektrum. Dieser Bereich des Spektrums wird oft als photosynthetisch wirksamer Energiebereich bezeichnet. Etwa 451 tp3t der Sonnenenergie befinden sich in diesem Teil des Spektrums. Wenn künstliche Lichtquellen zur Ergänzung der Lichtmenge verwendet werden, sollte daher auch die spektrale Verteilung der Lichtquellen nahe bei diesem Bereich liegen.

Die Energie der Photonen, die von einer Lichtquelle emittiert wird, variiert je nach Wellenlänge. Die Energie der Wellenlänge 400nm (blaues Licht) beträgt beispielsweise das 1,75-fache der Energie von 700nm (rotes Licht). Für die Photosynthese ist die Wirkung der beiden Wellenlängen jedoch gleich. Der Überschuss des blauen Spektrums, der nicht als Energie für die Photosynthese genutzt werden kann, wird in Wärme umgewandelt. Mit anderen Worten, die Photosyntheserate von Pflanzen wird durch die Anzahl der von Pflanzen im Bereich von 400 bis 700 nm absorbierten Photonen bestimmt und hängt nicht mit der Anzahl der von jedem Spektrum emittierten Photonen zusammen. Aber der gesunde Menschenverstand glaubt, dass die Farbe des Lichts die Geschwindigkeit der Photosynthese beeinflusst. Pflanzen haben über alle Spektren unterschiedliche Empfindlichkeiten. Der Grund dafür ist die besondere Absorption von Pigmenten in Blättern. Unter ihnen ist Chlorophyll das bekannteste. Chlorophyll ist jedoch nicht das einzige nützliche Pigment für die Photosynthese. An der Photosynthese sind auch andere Pigmente beteiligt, so dass die Photosyntheseeffizienz nicht nur durch das Absorptionsspektrum von Chlorophyll berücksichtigt werden kann.

Die Unähnlichkeit der Photosynthesewege hängt ebenfalls nicht mit der Farbe zusammen. Lichtenergie wird von Chlorophyll und Carotin in Blättern absorbiert. Energie wird von zwei Photosynthesesystemen in Glukose und Sauerstoff umgewandelt, um Wasser und Kohlendioxid zu fixieren. Dieser Prozess nutzt das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts, so dass Lichtquellen verschiedener Farben wenig Unterschied in der Photosynthese haben.

Einige Forscher glauben, dass die photosynthetische größte Kapazität im orange-roten Lichtteil auftritt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Pflanzen unter solchen monochromatischen Lichtquellen kultiviert werden sollten. Pflanzen sollten eine Vielzahl von ausgewogenen Lichtquellen für ihre morphologische Entwicklung und Blattfarbe erhalten.

Blaulichtquelle (400-500nm) ist für die Pflanzendifferenzierung und Stomatregulierung sehr wichtig. Wenn das blaue Licht nicht ausreicht und der Anteil an fernrotem Licht zu stark ist, wächst der Stiel übermäßig, wodurch die Blätter leicht gelb werden. Das Verhältnis der Energie des Rotlichtspektrums (655~665nm) zur Energie des Fernlichtspektrums (725~735nm) liegt zwischen 1,0 und 1,2, und die Entwicklung der Pflanze wird positiv sein. Jede Pflanze hat jedoch eine andere Empfindlichkeit gegenüber diesen Spektralverhältnissen.

Als künstliche Lichtquellen werden in Gewächshäusern häufig Hochdruck-Natriumlampen eingesetzt. Am Beispiel der Philips Master Son-TPIA-Lichtquelle hat sie die höchste Energie im orange-roten Spektralbereich. Die Energie des Ferninfrarotlichts ist jedoch nicht hoch, daher ist das Verhältnis von Rot / Fernrot größer als 2,0. Da das Gewächshaus aber immer noch natürliches Sonnenlicht hat, hat es die Pflanzen nicht kürzer gemacht. (Wenn diese Lichtquelle in einer Wachstumskammer verwendet wird, kann sie wirken.

Bei natürlichem Sonnenlicht nimmt die Blaulichtenergie 201 tp3t ein, bei künstlichen Lichtquellen ist ein derart hohes Verhältnis nicht erforderlich. Für normal entwickelnde Pflanzen benötigen die meisten Pflanzen nur 61 tp3t der Blaulichtenergie im Bereich von 400-700 nm. Bei natürlichem Sonnenlicht gibt es genügend blaue Lichtenergie. Daher müssen künstliche Lichtquellen kein mehr Blaulichtspektrum ergänzen. Wenn die natürliche Lichtquelle jedoch unzureichend ist (z. B. Winter), muss die künstliche Lichtquelle die Blaulichtenergie erhöhen, da die Blaulichtquelle ansonsten zu einem begrenzenden Faktor für das Pflanzenwachstum wird.