Lys er måske den vigtigste overvejelse i forhold til at optimere plantevæksten i et drivhus eller et vertikalt landbrug. Der findes flere myter omkring de specifikke lysspektre, der bruges til dyrkning af afgrøder og mere specifikt brugen af hvidt, grønt eller bredspektret lys. Denne artikel er den anden i rækken af interviews med Signifys Esther de Beer, leder af teamet af plantespecialister hos Philips Horticulture. I dette interview stillede vi spørgsmålet: Har du brug for "hvidt" lys for at kunne dyrke bedre afgrøder?

Er du interesseret i det første interview med Esther, hvor hun svarer på spørgsmålet, om grønt lys trænger dybere ned i løvtaget? Læs det her.

Når vi taler om lys til planter, skelner vi ofte mellem fire grundfarver: blå (400-499 nm), grøn (500-599 nm), rød (600-699 nm) og ultrarød (700-799 nm). Lilla lys er faktisk en kombination af rødt og blåt lys. Som udgangspunkt vil du få hvidt lys, når du tilføjer tilstrækkeligt grønt lys til dette røde/blå lys. Derfor vil vi fokusere på spørgsmålet, om du har brug for grønt lys for at kunne dyrke bedre afgrøder.

I det første interview blev det forklaret, at blåt, rødt og grønt lys absorberes ligeligt af en plantes løvtag, og kun ultrarødt lys absorberes væsentligt mindre. Men bruges alle disse farver ligeligt i forhold til vækst?

I begyndelsen af 1970'erne målte McCree den fotosyntetiske effektivitet som funktion af bølgelængden for et stort antal planter. Disse data viser et stort fællestræk mellem planterne og har et gennemsnit, der nu er kendt som "McCree-kurven". Se figur 1 nedenfor. 

Figur 1 McCree-kurve: lysets fotosyntetiske effektivitet som funktion af bølgelængde

Dette viser, at grønt lys bruges til fotosyntese, men med en lavere effektivitet sammenlignet med rødt lys. Siden dette tidlige arbejde er mange forskere kommet frem til lignende resultater. [Hogewoning 2012, Paradiso 2011]

For den samlede plantevækst er ikke kun fotosynteseprocessen vigtig, men også andre processer, der for eksempel påvirker afgrødens form. I forhold til praktisk anvendelse er det derfor relevant at evaluere den samlede afgrødevækst i stedet for kun at fokusere på fotosyntese.

Vi har fundet ud af, at flere afgrøder har væsentlig højere friskvægt, når de faktisk dyrkes uden grønt lys. For andre afgrøder har mængden af grønt lys dog ingen betydning for friskvægten. Vi har også fundet ud af, at blåt og langt rødt lys er langt mere effektivt end grønt til at styre formen på afgrøden. Lad mig give nogle eksempler fra vores forskning.

Hos Philips GrowWise Center har vi kørt et forsøg, hvor vi har dyrket otte RijkZwaan Salanova-salatsorter under lysspektre med både 0 og 20 % grønt lys, men med samme fotonflux og procentdel af blåt lys. Grafen nedenfor viser den relative friskvægt af disse afgrøder og sammenligner væksten under begge spektre med 0 % grønt og 20 % grønt lys. 

Figur 2 Betydelig højere friskvægt for salatsorter, når de dyrkes uden grønt lys

Som du kan se i denne graf, er det ikke alle salatsorter, der reagerer ens. Der er to varianter (RZ1 og RZ2), der vokser lidt bedre under spektret med 20 % grønt. De fleste sorter har dog væsentlig højere friskvægt (endda op til 20 % mere friskvægt for RZ8), når de dyrkes uden grønt lys.

Den lille effekt, som grønt lys har på væksten af en afgrøde, bekræftes af en omfattende akademisk undersøgelse af Snowden, som sammenlignede væksten af 7 forskellige plantearter under 8 forskellige spektrale sammensætninger: "I modsætning til de betydelige effekter af blåt lys havde stigende grønt lys i trin fra 0 til 30 % en relativt lille effekt på vækst, bladareal og nettoassimilering ved enten lav eller høj PPF". [Snowden 2016]

Et andet eksempel fra vores egen forskning er relateret til medicinsk cannabis. I dette forsøg blev to forskellige kultivarer dyrket under tre forskellige lysspektre med 0 %, 6 % og 36 % grønt ved det samme supplerende lysniveau (600 µmol/m)²/s). Her har vi ikke kun set på blomstervægten, men også på kvaliteten af afgrøderne.

Grafen til højre i figur 3 nedenfor viser tørblomstens vægt for to forskellige kultivarer, mens grafen til venstre viser procentdelen af aktive stoffer, som er nøglefaktoren for at bestemme produktkvaliteten af medicinsk cannabis. 

Figur 3 Cannabinoidprocent (venstre) og tørblomstvægt (højre) som funktion af procentdel af grønt lys (0-6 – 36 %) for to cannabissorter.

Grafen til højre viser, at tørvægten forbliver den samme for alle tre spektre, hvilket igen bekræfter, at mængden af grønt lys har ringe effekt på væksten. De aktive stoffer reduceres dog væsentligt, når grøntindholdet stiger. Da disse afgrøder dyrkes specifikt for deres medicinske forbindelser, fører dette til en præference for lysspektre, som indeholder lidt eller intet grønt.

For at opsummere: I vores undersøgelser finder vi, at forskellige afgrøder kræver forskellige lysspektre for optimal vækst. Men i de fleste tilfælde er der ingen fordel i at tilføje mere end et par procent grønt; både for udbyttet og for afgrødens kvalitet.

Det kræver en yderligere afklaring. Alle de ovennævnte resultater beskriver afgrødens brug af lys og sammenligner udbyttet ved den samme fotonflux. De tager dog ikke højde for, hvor meget elektrisk energi der skal til for at skabe dette lys. Da der er store forskelle i effektivitet (mmol/Joule), har dette naturligvis stor betydning for det samlede energiforbrug. 

Røde lysdioder afgiver langt flere fotoner pr. elektrisk watt (μmol/W) sammenlignet med blå og grønne lysdioder.

Vores forskning viser, at et spektrum med cirka 6 % grønt lys er tilstrækkeligt til en god farvegenkendelse hos mennesker og er 30 % mere energieffektivt sammenlignet med et "sollignende" spektrum, som indeholder cirka 40 % grønt lys.    

Hos Signify ønsker vi at give vores slutkunder den optimale belysningsløsning, så de kan dyrke deres afgrøder på den mest bæredygtige måde. Grønt lys er meget mindre effektivt end blå og røde lysdioder. Kun en begrænset mængde grønt kan tages i betragtning ved de fleste belysningsapplikationer, da kun en lille mængde grønt lys er påkrævet for at få god farvegenkendelse hos mennesker, og fordi afgrøder ikke behøver en stor mængde grønt lys for at vokse godt.

Kildehenvisninger:

Hogewoning S.W., Wientjes E., Douwstra P., Trouwborst G., Van Ieperen W., Croce R. og Harbinson J., 2012.
Photosynthetic Quantum Yield Dynamics: From photosystems to Leaves. The Plant Cell 24: 1921-1935.
Paradiso, R., Meinen, E., Snel, J.F.H., De Visser, P.H.B, Van Ieperen, W., Hogewoning, S.W., Marcelis, L.F.M., 2011.
Spectral dependence of photosynthesis and light absorptance in single leaves and canopy in rose. Scientia Horticulturae 127: 548-554.
McCree, K.J., 1972.
The action spectrum, absorptance and quantum yield of photosynthesis in crop plants. Agricultural Meteorology 9: 191-216.
Snowden, M.C., Cope, K.R, Bugbee, B., 2016
Sensitivity of seven diverse species to blue and green light: interactions with photon flux. Plos One 11(10): e0163121. Doi: 10.1371/journal.pone.0163121