Der Ertrag einer Pflanze hängt stark von der Menge des zur Verfügung stehenden Lichtes ab. Um das Fehlen von ausreichenden Mengen an Tageslicht, insbesondere in Nord- und Zentraleuropa, auszugleichen und das Pflanzenwachstum zu stimulieren, ist künstliches Licht heute ein wichtiger Faktor. In der folgenden Abhandlung sollen daher die für die Pflanzenbeleuchtung wichtigen lichttechnischen Charakterisierungsgrößen beschrieben werden. Des weiteren sollen dem Anwender nützliche Hinweise vermittelt werden, nach welchen Kriterien die Auswahl der geeigneten künstlichen Lichtquellen erfolgen soll.

Pflanzen benötigen für die lebensnotwendigen Photosyntheseprozesse elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 700 nm:

6 CO₂ + 6 H₂O + 48 hv(Licht) -> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Die photosynthetische Wirksamkeit des Licht variiert dabei mit der Wellenlänge. Wie aus Abbildung 1 hervorgeht, unterscheidet sich das wellenlängenspezifische Empfindlichkeitsmaximum der Pflanze grundlegend von dem des menschlichen Auges bei Tagsehen.

Aus diesem Grund ist die in der Lichttechnik übliche Größe zur Beschreibung der Lichtabstrahlung eines Leuchtmittels, der Lichtstrom, für Anwendungen in der Pflanzenbeleuchtung ungeeignet. Statt dessen haben sich folgende zwei Größen bewährt:

PPF = photosynthic photon flux

photosyntheserelevanter Photonenfluss der Lichtquelle zwischen 400 und 700 nm (Einheit: Mikromol pro Sekunde, µmol s^-1); diese Größe wird anstelle des Lichtstroms (Einheit: lumen, lm) verwendet.

PPFD = photosynthic photon flux density

Dichte des photosyntheserelevanter Photonenfluss der Lichttquelle zwischen 400 und 700 nm (Einheit: Mikromol pro Sekunde pro Quadratmeter, µmol m^-2 s^-1 ), diese Größe wird anstelle der Beleuchtungsstärke (E, Lux, lx) verwendet.

In Abhängigkeit von der Pflanzenart kann das Empfindlichkeitsmaximum variieren. Diese Variation ist aber nie größer al 5% (McCree 1972). Zur Pflanzenaufzucht genügt es aber nicht nur einen engen Wellenlängenbereich innerhalb des Empfindlichkeitsbereich von 400 – 700 nm zur Verfügung zu stellen. Aus zahlreichen Forschungsarbeiten geht hervor, dass eine Verknappung blauer Spektralanteile und eine Verringerung des Verhältnisses Rot/nahes Infrarot Wucherung bewirkt, und im Extremfall sogar zur Chlorophyllarmut in den Blättern führt (Gelbfärbung).

Abb. 2 links niedriges Rot/Infrarot-Verhältnis, rechts hohes Rot/Infrarot-Verhältnis

Zur vollständigen Charakterisierung einer Lichtquelle in der Pflanzenbeleuchtung sind daher immer folgende Angaben notwendig:

1. der PPF-Wert
2. das Blau/Rot-Verhältnis
3. das Rot/Infrarot-Verhältnis

In den folgenden Tabellen ist eine Übersicht über die wichtigsten in der Pflanzenbeleuchtung üblichen Leuchtmittel wiedergegeben:

Natriumdampflampen

Sockel

Farbtemp.

Lichtstrom

PPF

SON Green Power

MASTER SON-T PIA Green Power 400W/230V

E40

2000K

58.500 Lm

745 µmol/s^-1

MASTER SON-T PIA Green Power 600W/230V

E40

2000K

90.000 Lm
(in fitting)

1100 µmol/s^-1

MASTER SON-T PIA Green Power 600W/400V

E40

2000K

88.000 Lm (90.000
in der Leuchte)

1150 µmol/s^-1

SON Agro

MASTER SON-T PIA Agro 400W

E40

2050K

55.000 Lm

660 µmol/s^-1

Blau/Rotverhältnis: 0,2; Rot/Infrafrot-Verhältnis: 9

Halogenmetalldampflampen Sockel Farbtemperatur Lichtstrom PPF*

MASTER HPI-T Plus 400W on SON gear E40 4.000K 38.000 Lm 532 µmol/s^-1

MASTER HPI-T Plus 400W on HPL gear E40 4.500K 35.000 Lm 490 µmol/s^-1

Blau/Rotverhältnis: 0,8; Rot/Infrafrot-Verhältnis:

Leuchstofflampen

Sockel

Farbtemperatur

Lichtstrom

PPF*

TL-D Reflex

MASTER TL-D Reflex 36W/830

G13

3000K

3.350 Lm

47 µmol/s^-1

MASTER TL-D Reflex 36W/840

G13

4000K

3.350 Lm

47 µmol/s^-1

MASTER TL-D Reflex 58W/830

G13

3000K

5.200 Lm

73 µmol/s^-1

MASTER TL-D Reflex 58W/840

G13

4000K

5.200 Lm

73 µmol/s^-1

TL-D Secura

MASTER TL-D Secura 36W/830

G13

3000K

3.200 Lm

45 µmol/s^-1

MASTER TL-D Secura 36W/840

G13

4000K

3.200 Lm

45 µmol/s^-1

MASTER TL-D Secura 58W/830

G13

3000K

5.000 Lm

70 µmol/s^-1

MASTER TL-D Secura 58W/840

G13

4000K

5.000 Lm

70 µmol/s^-1

HF

MASTER TL-D Secura 50W/840 HF

G13

4000K

5.000 Lm

70 µmol/s^-1

Blau/Rotverhältnis: 0,5-1; Rot/Infrafrot-Verhältnis: 5-2

Die optimale Strahlungsdosis pro Tag variiert dabei stark mit dem Pflanzentyp zwischen 5 und 30 mol/m²/Tag. Auch sind das Rot/Blau- und Rot/Infrarot-Verhältnis von Pflanze zu Pflanze verschieden, bzw. sollte sogar über den Tag hinweg variiert werden, um ein optimales Wachstum zu gewährleisten.

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