Welke spectrale banden zijn nodig voor plantengroei?

Planten hebben een andere gevoeligheid voor het spectrum dan het menselijk oog. Het meest gevoelige spectrum van het menselijk oog is 555 nm, dat tussen geel en groen licht is. Het is minder gevoelig voor blauw licht en rood licht. Planten daarentegen zijn het meest gevoelig voor het rode lichtspectrum en minder gevoelig voor groen licht, maar het verschil in gevoeligheid is niet zo breed als het menselijk oog. Planten zijn het meest gevoelig voor het spectrum bij 400-700 nm. Dit gebied van het spectrum wordt vaak het fotosynthetisch effectieve energiegebied genoemd. Ongeveer 451 TP3T van de energie van zonlicht bevindt zich in dit deel van het spectrum. Daarom, als kunstmatige lichtbronnen worden gebruikt om de hoeveelheid licht aan te vullen, moet de spectrale verdeling van de lichtbronnen ook dicht bij dit bereik liggen.

De energie van fotonen die door een lichtbron worden uitgezonden, verschilt per golflengte. De energie van golflengte 400 nm (blauw licht) is bijvoorbeeld 1,75 keer de energie van 700 nm (rood licht). Maar voor fotosynthese is het effect van de twee golflengten hetzelfde. De overmaat van het blauwe spectrum dat niet als energie voor fotosynthese kan worden gebruikt, wordt omgezet in warmte. Met andere woorden, de fotosynthesesnelheid van planten wordt bepaald door het aantal fotonen dat door planten wordt geabsorbeerd in het bereik van 400-700 nm, en is niet gerelateerd aan het aantal fotonen dat door elk spectrum wordt uitgestraald. Maar het gezond verstand van mensen denkt dat de kleur van licht de snelheid van fotosynthese beïnvloedt. Planten hebben verschillende gevoeligheden in alle spectrums. De reden hiervoor komt van de speciale opname van pigmenten in bladeren. Onder hen is chlorofyl de meest bekende. Maar chlorofyl is niet het enige nuttige pigment voor fotosynthese. Andere pigmenten zijn ook betrokken bij fotosynthese, dus de efficiëntie van de fotosynthese kan niet alleen worden beschouwd door het absorptiespectrum van chlorofyl.

De ongelijkheid van fotosyntheseroutes is ook niet gerelateerd aan kleur. Lichtenergie wordt geabsorbeerd door chlorofyl en caroteen in bladeren. Energie wordt omgezet in glucose en zuurstof door twee fotosynthetische systemen om water en koolstofdioxide te fixeren. Dit proces maakt gebruik van het hele spectrum van zichtbaar licht, dus lichtbronnen van verschillende kleuren hebben weinig verschil in hun effect op fotosynthese.

Sommige onderzoekers geloven dat de meeste fotosynthetische capaciteit optreedt in het oranjerode lichte deel. Dit betekent echter niet dat planten onder dergelijke monochromatische lichtbronnen moeten worden gekweekt. Planten moeten een verscheidenheid aan gebalanceerde lichtbronnen ontvangen voor hun morfologische ontwikkeling en bladkleur.

Blauwe lichtbron (400-500 nm) is erg belangrijk voor plantdifferentiatie en stomatale regulatie. Als het blauwe licht onvoldoende is en het aandeel verrood licht te veel is, zal de stengel overmatig groeien, waardoor de bladeren gemakkelijk geel worden. De verhouding van de energie van het rode lichtspectrum (655~665 nm) tot de energie van het verre rode lichtspectrum (725~735 nm) ligt tussen 1,0 en 1,2, en de ontwikkeling van de plant zal een positieve groei zijn. Maar elke plant heeft een andere gevoeligheid voor deze spectrale verhoudingen.

Hogedruknatriumlampen worden vaak gebruikt als kunstmatige lichtbronnen in kassen. Als voorbeeld neemt hij de Philips Master Son-Tpia lichtbron, het heeft de hoogste energie in het oranjerode spectrale gebied. De energie van ver infrarood licht is echter niet hoog, dus de rood/ver-rode energieverhouding is groter dan 2,0. Maar omdat de kas nog steeds natuurlijk zonlicht heeft, heeft het niet de oorzaak dat de planten korter worden. (Als deze lichtbron in een groeikamer wordt gebruikt, kan deze een effect hebben.

In natuurlijk zonlicht beslaat blauw lichtenergie 20%. Voor kunstmatige lichtbronnen is een dergelijke hoge verhouding niet vereist. Voor normaal ontwikkelende planten hebben de meeste planten slechts 61 TP3T van de blauwe lichtenergie nodig in het bereik van 400-700 nm. In natuurlijk zonlicht is er genoeg blauw lichtenergie. Daarom hoeven kunstmatige lichtbronnen niet meer blauw lichtspectrum aan te vullen. Wanneer de natuurlijke lichtbron echter onvoldoende is (zoals de winter), moet de kunstmatige lichtbron de blauwe lichtenergie verhogen, anders wordt de blauwe lichtbron een beperkende factor voor plantengroei.