Einer der einschränkendsten Faktoren beim Anbau von Gewächshauskulturen ist das Licht und die jahreszeitlichen Schwankungen, und Lichtmangel kann die Produktivität der Kulturen beeinträchtigen. Bei Gewächshauskulturen ist die Pflanzdichte hoch und kann zu einer unerwünschten Beschattung der Pflanzen von Pflanze zu Pflanze und bis tief in das Pflanzendach hinein führen. Dadurch kann es zu Schwankungen in der Lichtintensität kommen, die die physiologischen und biochemischen Prozesse der Pflanze beeinträchtigen und zu Ertrags- und Qualitätseinbußen führen können. Bei Blattgemüse und Kräutern können die Auswirkungen der Beschattung jedoch minimal sein. Bei Weinreben wie Tomaten und Gurken sowie bei buschigen Pflanzen wie Cannabis wird die Lichtintensität tief im Pflanzendach erheblich reduziert. Obwohl das Licht von den Blättern im oberen Teil des Blätterdachs absorbiert wird, verringert die Beschattung durch benachbarte Blätter das Licht, das den Blättern im unteren Teil des Blätterdachs zur Verfügung steht, und die Pflanze schöpft nicht ihr volles photosynthetisches Potenzial aus.
Die LED-Beleuchtung im Gewächshaus ist aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile eine immer beliebtere Wahl für den Gemüseanbau. Diese Art von Beleuchtungssystem wird zwischen den Pflanzenreihen und innerhalb des Pflanzendaches installiert und sorgt für eine optimale Ausleuchtung der Pflanzen bei gleichzeitiger Minimierung der Schattenbildung. Die Beleuchtung zwischen den Pflanzendächern wird traditionell mit zusätzlichen Beleuchtungsmitteln kombiniert, sei es mit Hochdruck-Entladungslampen (HID) wie Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPS) oder energieeffizienten LED-Oberlichtern, oder mit einer Kombination dieser Beleuchtungsstrategien, die als hybrides Beleuchtungssystem bekannt ist. In vielen Teilen der Welt gibt es jedoch alte Gewächshäuser, die zu niedrig gebaut sind, um von oben beleuchtet zu werden, und die von einer alleinigen zusätzlichen Beleuchtung zwischen den Baumkronen profitieren können. Einer der großen Vorteile der LED-Beleuchtung besteht darin, dass die Anbauer diese Lampen näher an der Pflanze platzieren können, ohne dass sie mit intensiver Strahlungsenergie, wie z. B. HIDs, beleuchtet werden, die das Blattwerk der Pflanzen verbrennen können, wenn sie sich zu nahe am Pflanzendach befinden. So können die Landwirte LEDs an Stellen einsetzen, die sich zwischen den Pflanzen befinden, um die Verteilung des Lichts dort zu verbessern, wo die Pflanzen am meisten davon profitieren und die Produktivität der Ernte steigern können. In diesem Artikel werden wir die Vorteile der LED-Beleuchtung für Gewächshausgemüsepflanzen untersuchen und zeigen, wie sie zur Maximierung von Ertrag und Qualität beitragen kann.
Einer der bedeutendsten Vorteile der LED-Beleuchtung zwischen den Dächern ist ihre Energieeffizienz. LED-Lampen verbrauchen weniger Energie als herkömmliche Beleuchtungssysteme, wie z. B. HID-Lampen. Das bedeutet, dass Gewächshausproduzenten Geld bei ihren Energierechnungen sparen können, während sie ihre Pflanzen mit dem notwendigen Licht versorgen, um zu wachsen und zu gedeihen. Die Kopplung der Zwischendach-Beleuchtung mit Toplight-LEDs oder einer Kombination aus HPS-Lampen kann immer noch einen erheblichen Einfluss auf die Energieeinsparungen haben, während gleichzeitig mehr Licht in das Gewächshausdach der Pflanzen geleitet wird. Darüber hinaus führt der geringere Energieverbrauch von LED-Leuchten auch zu geringeren Wärmeemissionen, was zur Regulierung der Gewächshaustemperaturen beitragen und den Bedarf an zusätzlichen Kühlsystemen verringern kann. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass LED-Toplight mit Zwischenkronenbeleuchtung folgende Vorteile hat
besserer Energieverbrauch Metriken, die darauf hinweisen, dass der elektrische Umwandlungswirkungsgrad in Fruchtbiomasse um 75 % höher war als bei HPS-Deckenbeleuchtung.
Ein weiterer Vorteil der LED-Beleuchtung zwischen den Baumkronen ist die gleichmäßige Lichtverteilung im gesamten Gewächshaus. Herkömmliche Beleuchtungssysteme können Abschattungen verursachen, die zu ungleichmäßigem Pflanzenwachstum und geringeren Erträgen führen können. So hat sich zum Beispiel gezeigt, dass die Beleuchtung zwischen den Baumkronen
die Beschattung zwischen den Baumkronen zu reduzieren Bedingungen in Gewächshauskulturen mit hoher Dichte. Die LED-Beleuchtung zwischen den Dächern kann jedoch für eine gleichmäßige Lichtverteilung sorgen und sicherstellen, dass alle Pflanzen die gleiche Menge an Licht erhalten. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass die Beleuchtung zwischen den Baumkronen in Kombination mit der LED-Beleuchtung von oben mehr
gleichmäßige Lichtabsorption als jede Beleuchtungsanordnung für sich. Allerdings müssen die Landwirte die Position und Menge der LED-Leuchten zwischen den Baumkronen berücksichtigen, um die Lichtabsorption innerhalb der Baumkronen zu maximieren.
Die LED-Beleuchtung zwischen den Baumkronen lässt sich zudem in hohem Maße individuell anpassen, so dass die Landwirte das Lichtspektrum auf die spezifischen Bedürfnisse ihrer Pflanzen abstimmen können. Verschiedene Kulturen benötigen unterschiedliche Lichtintensitäten und -qualitäten, und die LED-Beleuchtung zwischen den Baumkronen kann an diese Anforderungen angepasst werden. Das bedeutet, dass die Landwirte ihre Beleuchtungssysteme so anpassen können, dass das Wachstum gefördert und der Ertrag ihrer Gewächshausreben maximiert wird. Zusätzlich zu diesen Vorteilen fördert die LED-Beleuchtung im Gewächshaus auch das gleichmäßige Wachstum der Pflanzen. Das bedeutet, dass alle Pflanzen im Gewächshaus die gleiche Menge an Licht erhalten, was zu einem gleichmäßigen Wachstum und einer gleichmäßigen Entwicklung führt. Dies ist besonders wichtig für Weinreben, die wegen ihrer Früchte geerntet werden, da ein gleichmäßiges Wachstum sicherstellt, dass alle Produkte die gleiche Qualität und Größe haben. Ein weiterer Vorteil der LED-Beleuchtung für Gewächshausgemüse ist die Förderung der Photosynthese. Die Photosynthese ist der Prozess, bei dem die Pflanzen das Sonnenlicht in Energie umwandeln, und sie ist für das Pflanzenwachstum und die Produktion von Nährstoffen unerlässlich. Die LED-Beleuchtung zwischen den Dächern bietet das ideale Lichtspektrum für die Photosynthese, so dass die Pflanzen ihre Energieproduktion und die Nährstoffsynthese maximieren können. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Beleuchtung zwischen den Baumkronen in
Gurkenpflanzen eine erhöhte photosynthetische Effizienz, die zu einem Anstieg der Blattmasse pro Fläche und der Trockenmasseverteilung führt. Es hat sich gezeigt, dass die Beleuchtung des Kronendachs die Effizienz der Assimilationslichtnutzung erhöhen kann. Dies führt zu gesünderen, nährstoffreicheren Pflanzen und bietet ein optimales Lichtspektrum. Das LED-Beleuchtungssystem zwischen den Baumkronen stellt sicher, dass die Pflanzen die ideale Lichtmenge für ihr Wachstum und ihre Entwicklung erhalten, was zu höheren Erträgen führt. Zum Beispiel wird die Intercanopy-Beleuchtung eingesetzt in
Paprika erhöhte die Photosyntheserate und steigerte den Fruchtertrag signifikant um ca. 30 %, jedoch gab es keine signifikanten Veränderungen bei Fruchtgröße oder -gewicht. In einer anderen Studie mit
TomateEs hat sich gezeigt, dass eine zusätzliche LED-Beleuchtung zwischen den Baumkronen den Ertrag und den Zuckergehalt der Früchte erhöht. Es ist auch bekannt, dass LED-Beleuchtung den Nährwert von Gewächshausgemüsepflanzen verbessert. Durch die Bereitstellung des optimalen Lichtspektrums kann die LED-Beleuchtung im Vordach die Konzentration von Vitaminen, Mineralien und Antioxidantien in den Pflanzen erhöhen. Zum Beispiel kann die LED-Beleuchtung im Gewächshaus
erhöhte Mineralstoffgehalte wie Kalium-, Magnesium- und Kalziumgehalt im Gewebe der Tomatenfrüchte. Studien haben gezeigt, dass die LED-Beleuchtung die
Nährstoffqualität von Nutzpflanzen durch Erhöhung des Gehalts an Ascorbinsäure (Vitamin C), Carotinoiden und Polyphenolen. So erhöhte die Beleuchtung des Kronendachs den Gehalt an Ascorbinsäure und löslichen Zuckern in roten und gelben Paprikafrüchten um bis zu 9 %. Darüber hinaus stiegen die Carotinoid-Konzentrationen um das bis zu Dreifache, wenn man die Beleuchtung zwischen den Baumkronen mit der Beleuchtung ohne Baumkronen vergleicht. Dies ist besonders wichtig für Pflanzen, die in Gewächshäusern angebaut werden, wo das natürliche Licht begrenzt ist.
Die LED-Beleuchtung der Überdachung, die eine geringere Wattzahl als die LED-Aufsatzbeleuchtung hat, kann eine gute Lösung sein, um das Licht für die Cannabispflanzen zu erhöhen, ohne die Wattzahl zu überschreiten, wie es bei LED-Aufsatzbeleuchtungssystemen der Fall sein kann. Aufgrund der begrenzten Energiemenge werden die Züchter entweder eine begrenzte Anzahl von Hochleistungs-LED-Spitzenlampen oder mehr Spitzenlampen mit geringerer Leistung einsetzen. Diese haben jedoch ihre Grenzen, da sie zu Abschattungen führen können oder den Landwirten nicht die Menge an Photonen liefern, die sie zur Maximierung der Erträge benötigen. Die Beleuchtung zwischen den Baumkronen kann diese Probleme lindern, indem sie mehr Photonen tief in die Baumkronen bringt, wo die Pflanzen die Photosynthese maximieren und die Erträge steigern können. Es gibt jedoch noch viele Forschungsfragen, die beantwortet werden müssen, wie z. B. 1) welcher Prozentsatz des Lichts innerhalb des Cannabisdachs verteilt werden muss, 2) welches Spektrum sich am besten für die Beleuchtung von Cannabis in der Baumkrone eignet, 3) welche Intensität für die beste Knospenqualität, die besten Erträge und die beste Cannabinoid-/Terpenproduktion erforderlich ist und 4) ob die Beleuchtung in der Baumkrone die Masse der A-, B- und C-Knospen erhöhen kann, ohne die Cannabinoid-/Terpenproduktion zu verringern.1 Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die LED-Beleuchtung in der Baumkrone ein hocheffektives Beleuchtungssystem für Gewächshaus- und Innenkulturen ist. Seine Fähigkeit, eine gleichmäßige Lichtverteilung und ein individuelles Lichtspektrum zu bieten und die Photosynthese, ein gleichmäßiges Wachstum und den Nährwert zu fördern, während es gleichzeitig eine geringere Wattleistung bietet, macht es zu einer attraktiven Option für Züchter, die Ertrag und Qualität maximieren und gleichzeitig Kosten und Umweltbelastung minimieren wollen. Es ist zu erwarten, dass die LED-Beleuchtung zwischen den Baumkronen mit der fortschreitenden technologischen Entwicklung noch fortschrittlicher wird und den Landwirten noch mehr Vorteile und Möglichkeiten zur Optimierung ihrer Pflanzenproduktion bietet. In unserem nächsten Blog-Beitrag über Überdachungsbeleuchtung werden wir uns mit der Physiologie und Biochemie befassen und andere Studien mit unseren internen Forschungsergebnissen zu Wein- und Cannabispflanzen vergleichen.
DR. CASEY BRICKMAN
Leitender Wissenschaftler, Forschungsleiter Nordamerika
Dr. Casey Barickman leitet als leitender Wissenschaftler die nordamerikanische Initiative für kommerzielle Landwirtschaft bei Fluence. Seine Erfahrung in den Bereichen kontrollierte Umgebungssysteme, Gartenbau-Beleuchtung, Pflanzenphysiologie, Ernährung und Biochemie entspricht dem Auftrag von Fluence, die branchenführende Beleuchtungsforschung voranzutreiben, um die Wechselwirkungen zwischen Licht, Umwelt und Pflanzen zu untersuchen.
