James Prietzel, Produktmanager bei Intelligent LED Solutions (ILS)
James Prietzel ist der ILS-Produktmanager für den LED-Bereich und arbeitet seit 2012 bei ILS. Er widmet sich dem Verständnis der neuesten Technologien und Innovationen von führenden Anbietern in der Welt der Optoelektronik, von Optik über LEDs bis hin zu intelligenten LED-Treibern.
LEDs sorgen für revolutionäre Fortschritte im Alltag und in der Technik, aber in keinem anderen Bereich sind sie so wichtig wie im Gartenbau. Täglich lernen wir dazu, wie sich das Lichtspektrum auf Pflanzen auswirkt und wie man mit LEDs das Pflanzenwachstum fördern kann.
In diesem Beitrag erklären wir, wie sich UV-Licht auf die Pflanzen auswirkt, wie man dieses mit LEDs fördern kann und warum UV-Licht Bienen bei der Bestäubung hilft.
Was ist ultraviolette Strahlung (UV)?
UV-Strahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, die sich direkt an das sichtbare Licht anschliesst. Ihre Wellenlänge ist damit kürzer als die des sichtbaren Lichts, aber länger als die der Röntgenstrahlen. Die UV-Strahlung wird in drei Wellenlängenbereiche eingeteilt.
- UVA-Strahlung (315 nm bis 420 nm). UV-A-Strahlung hat die längste Wellenlänge und schliesst sich damit direkt an das sichtbare Licht an. Je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher die Strahlung, daher ist die UV-A-Strahlung im Vergleich zu UV-B und UV-C am wenigsten schädlich für den Menschen. Da der grösste Teil der von der Sonne ausgehenden UV-A-Strahlung die Ozonschicht durchdringt, ist UV-A die am häufigsten vorkommende Form der Ultraviolettstrahlung.
- UVB-Strahlung (280 nm bis 315 nm). Wird vor allem bei der Wasserentkeimung und -dekontaminierung eingesetzt, um sicherzustellen, dass Schimmel und Sporen nicht auf Pflanzen wachsen. Dies geschieht durch die Abtötung von Bakterien im Wasser, an denen sich Schimmelpilze und Sporen normalerweise festhalten und entwickeln würden.
- UVC-Strahlung (typischerweise unter 280 nm). Diese besonders energiereichen Wellenlängen werden durch die Ozonschicht vollständig herausgefiltert, so dass natürliche UV-C-Strahlung die Erdoberfläche nicht mehr erreicht. In der richtigen Dosierung kann UV-C jedoch das Wachstum von Pflanzen fördern. Die Strahlung sorgt dafür, dass Schädlinge und Schimmelpilze, die während des Pflanzenwachstums auftreten können, begrenzt bzw. abgetötet werden, so dass die Pflanze unter optimalen Wachstumsbedingungen gedeihen kann.
Warum brauchen Pflanzen ultraviolettes Licht?
Ultraviolettes Licht ist für das Pflanzenwachstum äusserst wichtig. In unbedenklichen Dosen hilft ultraviolettes Licht Pflanzen und Nutzpflanzen, ätherische Pflanzenöle zu produzieren, die nicht nur den Geschmack und den Geruch von Früchten verbessern, sondern auch den Pflanzen helfen, sich vor übermässiger UV-Bestrahlung zu schützen, indem sie als ihr eigener natürlicher Sonnenschutz wirken.
Dieser natürliche Schutz sorgt dafür, dass die internen Prozesse der Pflanze geschützt werden und gewährleistet optimale Wachstumsbedingungen. Pflanzen sind in dieser Hinsicht sehr clever, denn sie absorbieren nur so viel UV-Strahlung wie nötig, damit dieser Selbstschutzprozess einsetzt, und nicht mehr.
Zwar liegt die UV-Strahlung ausserhalb der fotosynthetisch aktiven Strahlung oder PAR-Strahlung (Photosynthetically Active Radiation), deren Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm liegt, doch auch sie kann sich positiv auf das Pflanzenwachstum auswirken. Einige häufige positive Wirkungen von UV-Strahlung auf Pflanzen sind: –
- Hemmung des Streckungswachstums (kürzere Stämme und kleinere Blätter)
- Zunahme der Dicke und Wachsigkeit der Blätter (dickere Schuppen)
- Stärkere Blattfärbung (insbesondere bei Pflanzen mit violetten Blättern, wie z. B. Rotblättriger Salat, Purpurhirse und Lila Brunnengras).
Untersuchungen haben auch gezeigt, dass Pflanzen, die ultravioletter Strahlung ausgesetzt sind, weniger von Schädlingen befallen werden, eine bessere Bestäubung aufweisen und insgesamt einen höheren Ertrag liefern.
Daher lohnt es sich bei der LED-Beleuchtung im Gartenbau auf UV-C-Strahlung zu setzen. Allerdings muss diese richtig dosiert sein. Eine Überdosierung kann das Wachstum der Pflanze nämlich beeinträchtigen. Es wird empfohlen, eine Dosis von nicht mehr als 15 Minuten pro Woche anzuwenden. Das gilt für alle Pflanzen, auch Bäume.
Was sind die einzelnen Vorteile von UV-A, UV-B und UV-C im Gartenbau?
Die Verwendung gezielter UV-Wellenlängen bietet eine energieeffiziente und optimale Beleuchtungslösung im Vergleich zu anderen auf dem Markt erhältlichen Optionen. Durch den Einsatz von ultravioletten LEDs kann die Wachstumsumgebung dem Tageslicht besser nachempfunden und die Wachstumszeit verlängert werden. Dies gilt sowohl für Umgebungen mit als auch ohne Sonnenlicht.
UV-A ist die Wellenlänge, die am häufigsten im gefilterten Sonnenlicht/Vollspektrum vorkommt. Die Aufnahme dieses Elements in das Spektrum erhöht die Effizienz der Photosynthese einer Pflanze. Dies geschieht durch die Ausrichtung auf die Chlorophyll A- und B-Regionen in der Pflanze, die die grösste Lichtmenge im Bereich von 400 nm bis 460 nm absorbieren. In Verbindung mit fernroten Wellenlängen (720 – 740 nm) wird dadurch die für die Photosynthese erforderliche Lichtabsorption erheblich gesteigert.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von UV-A für das Pflanzenwachstum liegt darin, dass die Bienen die Pflanzen leichter bestäuben können. Warum? Das erfahren Sie später.
UV-C und seltener UV-B werden zur Dekontaminierung von Wasser und Oberflächen eingesetzt, da sie in konzentrierter Form praktisch alle Mikroorganismen abtöten. Diese hochenergetischen Wellenlängen könnten möglicherweise an Pflanzen abgegeben werden, um Krankheitserreger abzutöten, die sich auch auf den Blättern befinden könnten. Insekten benutzen UV-Licht zur Orientierung. Deshalb kann es für Bestäuber schwierig sein die Pflanze zu finden, wenn das Innere eines Gewächshauses völlig ohne ultraviolettes Licht ist.
Bei Verwendung von UV-Licht sollten allerdings immer die nötigen Schutzmassnahmen, wie zum Beispiel Schutzbrille, etc ergriffen werden, da diese Art der Strahlung gefährlich für den Menschen ist. Das gilt auch für die UV-A-Strahlung mit längeren Wellen.
Warum hilft UV-Licht Bienen bei der Bestäubung?
Einer der überraschendsten Aspekte des ultravioletten Lichts ist, dass es für die Bienen als Bezugspunkt für die Bestäubung unerlässlich ist. In einer kürzlich vom Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass Bienen für etwa 80 % der Bestäubung verantwortlich sind und dass Bienen ohne UV-Strahlung in der Regel Schwierigkeiten haben, die zu bestäubenden Pflanzen zu finden, und sterben würden, bevor sie dies tun können.
Denn die Rezeptoren der Bienen funktionieren ganz anders als die des menschlichen Auges. Während das menschliche Auge am empfindlichsten für den grünen Teil des Spektrums ist, hat man festgestellt, dass Bienen empfindlicher für die nicht sichtbare ultraviolette Seite des Spektrums sind. Das UV-Licht erhöht also die Sichtbarkeit der Pollen für die Bienenrezeptoren.
Ein weiterer Grund, warum UV-Licht für die Bestäubung wichtig ist, besteht darin, dass Bienen dreidimensional sehen können, was es ihnen ermöglicht, Tiefe und Entfernung besser zu beurteilen und den gesamten Umfang eines Objekts zu sehen. Das menschliche Auge hingegen neigt dazu, nur in zwei Dimensionen zu sehen, was bedeutet, dass wir nur die Vorderseite eines Objekts sehen können, nicht aber die Rückseite. Ohne die Einbeziehung der ultravioletten Wellenlänge hätten die Bienenrezeptoren also einfach keinen Bezugspunkt, was die Bestäubung sehr schwierig machen würde.
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