Ljus är kanske det viktigaste att tänka på för att optimera växternas tillväxt i ett växthus eller en vertikal odling. Det förekommer flera myter kring de specifika ljusspektrum som används för odling av grödor, mer specifikt om användning av vitt, grönt eller bredspektrumljus. Den här artikeln är den andra i en serie intervjuer med Esther de Beer, chef för teamet med växtspecialister hos Philips Horticulture. I den här intervjun ställde vi frågan: Behöver man ”vitt” ljus för att odla bättre grödor?

Är du intresserad av den första intervjun med Esther, där hon svarar på frågan om grönt ljus tränger djupare in i växtmassan? Läs den här.

När vi pratar om ljus för växter skiljer vi ofta på fyra grundläggande färger: blått (400–499 nm), grönt (500–599 nm), rött (600–699 nm) och lågfrekvent rött (700–799 nm). Lila ljus är i själva verket en kombination av rött och blått ljus. Enkelt sagt får man vitt ljus när man lägger till tillräckligt med grönt ljus i det här röda/blå ljuset. Därför fokuserar vi på frågan om man behöver grönt ljus för att odla bättre grödor.

I den första intervjun förklaras det att blått, rött och grönt ljus absorberas lika mycket av växtmassan och att endast lågfrekvent rött ljus absorberas betydligt mindre. Men används alla dessa färger lika mycket för tillväxt?

I början av 1970-talet mätte McCree den fotosyntetiserande effekten som en funktion av våglängd för ett stort antal växter. Dessa data visar en stor enhetlighet mellan växterna och har beräknats till det som nu kallas ”McCree-kurvan”, se bild 1 nedan. 

Bild 1 McCree-kurvan: ljusets fotosyntetiska effektivitet som en funktion av våglängd

Det här visar att grönt ljus används för fotosyntesen, men vid en lägre effektivitet jämfört med rött ljus. Efter detta tidiga arbete har många forskare sett liknande resultat. [Hogewoning 2012, Paradiso 2011]

Det är inte bara fotosyntesen som är viktig för växtens totala tillväxt, utan även andra processer som kan påverka exempelvis grödans form. För praktiska användningsområden är det därför relevant att utvärdera grödans totala tillväxt i stället för att bara fokusera på fotosyntesen.

Vi har sett att flera grödor har betydligt högre färsk vikt när de faktiskt odlas utan grönt ljus. För andra grödor har dock mängden grönt ljus ingen effekt på den färska vikten. Dessutom har vi sett att om man vill styra formen på grödan är blått och lågfrekvent rött ljus betydligt mer effektivt än grönt ljus. Jag kan dela med mig av några exempel från vår forskning.

Vi har gjort ett test vid Philips GrowWise Center där vi har odlat åtta RijkZwaan Salanova sallatsvarianter under ljusspektrum med både 0 och 20 % grönt ljus, men med samma fotonflöde och procentandel av blått ljus. Diagrammet nedan visar den relativa färska vikten av dessa grödor, jämfört med tillväxten under båda spektrum med 0 % grönt och 20 % grönt ljus. 

Bild 2 Betydligt högre färsk vikt för sallatssorter när de odlas utan grönt ljus

Som du kan se i det här diagrammet reagerar inte alla sallatssorter likadant. Det finns två varianter (RZ1 och RZ2) som växer något bättre under spektrumet med 20 % grönt. De flesta sorter har dock betydligt högre färsk vikt (även upp till 20 % högre färsk vikt för RZ8) när de odlas utan grönt ljus.

Den lilla effekt som grönt ljus har på tillväxten av en gröda bekräftas av en omfattande akademisk studie från Snowden, där man jämförde tillväxten av sju olika växtarter under åtta olika spektrumsammansättningar: ”Till skillnad från de betydande effekterna av blått ljus hade en ökning av grönt ljus i steg från 0 till 30 % en relativt liten effekt på tillväxt, bladyta och nettoassimilering vid antingen låg eller hög PPF”. [Snowden 2016]

Ett andra exempel från vår egen forskning är kopplat till medicinsk cannabis. I den här studien odlades två olika sorter under tre olika ljusspektrum med 0 %, 6 % och 36 % grönt vid samma extra ljusnivå (600 μmol/m²/s). Här tittade vi inte bara på blommans vikt utan även på grödornas kvalitet.

Diagrammet till höger i bild 3 nedan visar den torra blomvikten för två olika sorter, medan diagrammet till vänster visar procentandelen aktiva föreningar, som är den viktigaste faktorn för att fastställa produktkvaliteten för medicinsk cannabis. 

Bild 3 Procentandel cannabinoid (vänster) och vikt för torr blomma (höger) som en funktion av procentandel grönt ljus (0–6–36 %) för två cannabissorter.

Diagrammet till höger visar att torrvikten är densamma för alla tre spektrumen, vilket återigen bekräftar att grönt ljus har liten effekt på tillväxten. De aktiva sammansättningarna minskar dock avsevärt när mängden grönt ökar. Eftersom dessa grödor odlas specifikt för deras medicinska sammansättningar leder det till att man föredrar ett ljusspektrum med lite eller inget grönt.

För att sammanfatta ser vi i våra studier att olika grödor kräver olika ljusspektrum för optimal tillväxt. I de flesta fall finns det dock inga fördelar med att lägga till mer än några få procent grönt ljus, både för avkastningen och för grödans kvalitet.

Det kräver ytterligare klargöranden. Alla resultat ovan beskriver hur grödan använder ljus, med en jämförelse av avkastning vid samma fotonflöde. De tar dock inte hänsyn till hur stor mängd elektrisk energi som behövs för att skapa det här ljuset. Eftersom det är stora skillnader i effektivitet (mmol/Joule) har detta naturligtvis en enorm effekt på den totala energiförbrukningen. 

Röda LED-lampor ger betydligt fler fotoner per elektrisk watt (μmol/W) jämfört med blå och gröna LED-lampor.

Vår forskning visar att ett spektrum med cirka 6 % grönt ljus är tillräckligt för god färgigenkänning av människor och är 30 % mer energieffektivt jämfört med ett ”solliknande” spektrum, som innehåller cirka 40 % grönt ljus.    

Vi på Signify vill ge våra slutkunder den bästa belysningslösningen så att de kan odla sina grödor på det mest hållbara sättet. Grönt ljus är betydligt mindre effektivt än blå och röda LED-lampor. Endast en begränsad mängd grönt bör användas för de flesta belysningstillämpningar, eftersom endast en liten mängd grönt ljus krävs för god färgigenkänning hos människor och eftersom grödorna inte behöver en stor mängd grönt ljus för att växa väl.

Referenser:

Hogewoning S.W., Wientjes E., Douwstra P., Trouwborst G., Van Ieperen W., Croce R. and 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