Ljus är kanske det viktigaste att tänka på för att optimera växternas tillväxt i ett växthus eller en vertikal odling. I dessa odlingsmiljöer används artificiell belysning när naturligt dagsljus saknas eller inte finns alls. Det förekommer flera myter kring de specifika ljusspektrum som används för odling av grödor, mer specifikt om användning av vitt, grönt eller bredspektrumljus. Det här är den första i en serie intervjuer där vi vände oss till Signifys växtspecialist Esther de Beer för att avslöja dessa myter om vitt ljus. I den här första intervjun ställde vi frågan: tränger grönt ljus djupare in i växtmassan?

Solljus innehåller ungefär lika stora mängder rött, grönt, blått och lågfrekvent rött ljus. Signifys LED-belysningslösningar ger en kombination av färger som har optimerats för växters tillväxt och energieffektivitet. En av fördelarna med LED-belysning är att det här spektrumet kan anpassas. Olika grödor kräver olika spektrum, men de flesta av våra ljusspektrum har relativt lite grönt sken. Det förekommer flera myter kring användningen av både vitt ljus och grönt ljus, som att grönt ljus tränger djupare in i växtmassan och därför leder till bättre tillväxt.

Växter är gröna, vilket innebär att grönt ljus delvis reflekteras av växternas blad. Därför verkar det mycket troligt att grönt ljus tränger djupare in i växtmassan. För att undersöka detta utförde vi flera mätningar i grödan och fick en del överraskande resultat.

Fram till nu har många forskare mätt de optiska egenskaperna hos enstaka blad. Som vi vet kan ljus antingen absorberas, reflekteras eller överföras av blad. Vid dessa mätningar på ett enda blad har de sett att absorptionen av grönt ljus är cirka 80 % medan absorptionen av blått och rött ljus är högre, cirka 90 %. Dessutom överförs cirka 10 % av det gröna ljuset av bladet, jämfört med bara några få procent av rött och blått ljus. Absorptionen av lågfrekvent rött ljus är också mycket lägre. Utifrån detta verkar det rimligt att grönt ljus tränger in djupare än rött och blått ljus.

Det är dock riskabelt att dra slutsatser från mätning av ett enda blad, eftersom belysningsöverföringen i en större massa med blad är mycket mer komplicerad. Vi ville se hur spektrumet och intensiteten förändras genom växtmassan och valde därför en praktisk metod där vi mätte spektrumet vid olika höjder i verkliga växtmassor, så som de ser ut i kommersiella växthus.

Vi börjar med att titta på diagram 1. Här har vi mätt ljuset vid tre olika höjder i en rosmassa (mätt i ett växthus vid Improvement Center Delphy, 2018). Till att börja med visar den blå linjen mängden ljus och spektrumfördelningen som uppmätts precis ovanför grödan (vilket är solljusets spektrum). Därefter mätte vi vid en höjd halvvägs ner i växtmassan (den röda linjen) och slutligen mätte vi längst ner i växtmassan, vid den höjd där man skulle beskära grödan (den grå linjen).

Diagram 1. Ljus som uppmätts vid tre olika höjder i en rosmassa

Det första vi kan se är att när man går lägre i grödan minskar PAR-ljusnivån (Photosynthetic Active Radiation, som utgör våglängderna från 400–700 nm) kraftigt. Det visar sig att 95 % av PAR-ljuset absorberas av grödan. Det andra man kan lägga märke till är att den här intensitetsminskningen är mycket mindre för lågfrekvent rött ljus (som ligger i intervallet 700–800 nm). Det kan man förvänta sig med tanke på den låga bladabsorptionen och den höga överföringen av våglängder över 700 nm. Tyvärr är det svårt att avgöra från det här diagrammet om det gröna ljuset, som ligger mellan 500 och 600 Nm, tränger djupare in i växtmassan jämfört med rött och blått ljus.

När vi skulle undersöka detta mer detaljerat tittade vi på de relativa mängderna av de olika färgerna i PAR-ljuset. I diagram 2 representerar de gröna staplarna den relativa mängden grönt i PAR-ljuset. Längst upp i växtmassan är 26 % av PAR-ljuset (400–700 nm) i det gröna intervallet. Om det gröna ljuset tränger djupare in i växtmassan skulle man förvänta sig att den gröna stapeln ökar, men den förblir exakt densamma.

Diagram 2 Den relativa mängden rött och grönt i PAR-ljus

Det som däremot förändras är förhållandet mellan rött och lågfrekvent rött. Om vi återigen tittar på den övre delen av växtmassan i diagram 1 är det ungefär lika stora mängder rött och lågfrekvent rött (vilket ligger i intervallet 700–800 nm). När vi rör oss nedåt förändras det förhållandet avsevärt, så att det är mer lågfrekvent rött längre ner i växtmassan.

Ovanstående testades även med en tomatgröda i ett växthus hos Wageningen University & Research Bleiswijk 2020. Du kan se resultatet i diagram 3. Dessa mätningar var jämförbara med dem i rosmassan, men här mättes spektrumet med intervaller på endast 50 cm. Det var fortfarande samma sak som hände: förhållandet mellan grönt och PAR är konstant med höjden, medan förhållandet för rött till lågfrekvent rött förändras.

I både ros- och tomatgrödan absorberas överlägset mest PAR-ljus av grödan. En liten del passerar genom växtmassan utan att hindras av blad. Det är denna lilla mängd som avgör det överraskande fyndet att det längst ner i växtmassan finns lika mycket grönt ljus som rött och blått. 

Diagram 3 Ljuset mätt på olika höjder i en tomatväxtmassa

Det som däremot förändras är förhållandet mellan rött och lågfrekvent rött. Om vi återigen tittar på den övre delen av växtmassan i diagram 1 är det ungefär lika stora mängder rött och lågfrekvent rött (vilket ligger i intervallet 700–800 nm). När vi rör oss nedåt förändras det förhållandet avsevärt, så att det är mer lågfrekvent rött längre ner i växtmassan.

Vi har avslöjat den här myten. Dessa resultat visar väldigt tydligt att det gröna ljuset inte tränger djupare in i växtmassan jämfört med rött eller blått ljus. Den slutsatsen kan vi dra eftersom förhållandet mellan grönt och PAR är konstant vid olika höjder och absorberas därmed inte av växtmassan och tränger inte djupare in i grödan. Vi kan även dra slutsatsen att förhållandet mellan rött och lågfrekvent rött minskar avsevärt med höjden. Dessa studier visar tydligt att lågfrekvent rött är det enda ljus som tränger djupare in i en växtmassa än de andra färgerna.