Lys er kanskje det viktigste hensynet du må ta for å optimalisere planteveksten i et drivhus eller en vertikal gård. Det er flere myter rundt de spesifikke lysspektrene som brukes til å dyrke avlinger, og mer spesifikt bruken av hvitt, grønt eller bredspektret lys. Denne artikkelen er den andre i en serie intervjuer med Signifys Esther de Beer, leder for teamet av plantespesialister hos Philips Horticulture. I dette intervjuet stilte vi spørsmålet: Trenger du "hvitt" lys for å dyrke bedre avlinger?

Er du interessert i det første intervjuet med Esther, hvor hun svarer på spørsmålet om grønt lys trenger dypere inn i kuppelen? Lese det her.

Når vi snakker om lys for planter, skiller vi ofte mellom fire grunnfarger: blå (400–499 nm), grønn (500–599 nm), rød (600–699 nm) og fjern-infrarød (700–799 nm). Lilla lys er faktisk en kombinasjon av rødt og blått lys. I utgangspunktet vil du få hvitt lys når du legger til nok grønt lys til dette røde/blå lyset. Derfor vil vi fokusere på spørsmålet om du trenger grønt lys for å dyrke bedre avlinger.

I det første intervjuet ble det er forklart at blått, rødt og grønt lys absorberes likt av en plantekrone og bare fjern-infrarødt lys absorberes betydelig mindre. Men brukes alle disse fargene likt for vekst?

På begynnelsen av 1970-tallet målte McCree den fotosyntetiske effektiviteten som en funksjon av bølgelengden for et stort antall planter. Disse dataene viser et stort fellestrekk mellom plantene og har blitt gjennomsnittet til det som nå er kjent som "McCree-kurven", se figur 1 nedenfor. 

Figur 1, McCree-kurve: lysets fotosyntetiske effektivitet som en funksjon av bølgelengden

Dette viser at grønt lys brukes til fotosyntese, men med lavere effektivitet sammenlignet med rødt lys. Siden dette tidlige arbeidet har mange forskere funnet lignende resultater. [Hogewoning 2012, Paradiso 2011]

For generell plantevekst er ikke bare fotosynteseprosessen viktig, men også andre prosesser som, for eksempel, påvirker avlingens form. For praktiske anvendelser er det derfor relevant å evaluere den totale avlingsveksten i stedet for å bare fokusere på fotosyntesen.

Vi har sett at flere avlinger har betydelig høyere ferskvekt når de faktisk dyrkes uten grønt lys. For andre vekster har imidlertid mengden grønt lys ingen innvirkning på ferskvekten. Vi har også sett at for å styre formen på avlingen, er blått og fjern-infrarødt lys langt mer effektive enn grønt. La meg dele noen eksempler fra vår forskning.

På Philips GrowWise Center, har vi kjørt et forsøk der vi har dyrket åtte RijkZwaan Salanova-salatsorter under lysspektra med både 0 og 20 % grønt lys, men med samme fotonfluks og prosentandel blått lys. Grafen nedenfor viser den relative ferskvekten til disse avlingene, og sammenligner veksten under begge spektrene med 0 % grønt og 20 % grønt lys. 

Figur 2, Betydelig høyere ferskvekt for salatsorter når de dyrkes uten grønt lys

Som du kan se i denne grafen, reagerer ikke alle salatsorter likt. Det er to varianter (RZ1 og RZ2) som vokser litt bedre under spekteret med 20 % grønt. De fleste varianter har imidlertid betydelig høyere ferskvekt (til og med opptil 20 % mer ferskvekt for RZ8) når de dyrkes uten grønt lys.

Den lille effekten som grønt lys har på veksten av en avling bekreftes av en omfattende akademisk studie av Snowden, som sammenlignet veksten til 7 forskjellige plantearter under 8 forskjellige spektralsammensetninger: "I motsetning til de betydelige effektene av blått lys, hadde økende grønt lys i trinn fra 0 til 30 % en relativt liten effekt på vekst, bladareal og netto assimilering ved enten lav eller høy PPF.". [Snowden 2016]

Et annet eksempel fra vår egen forskning er relatert til medisinsk cannabis. I dette forsøket ble to forskjellige kultivarer dyrket under tre forskjellige lysspektra med 0 %, 6 % og 36 % grønt ved samme supplerende lysnivå (600 µmol/m)²/s). Her så vi ikke bare på blomstervekten, men også på kvaliteten på avlingene.

Grafen til høyre i figur 3 nedenfor viser tørrblomstvekten for to forskjellige kultivarer, mens grafen til venstre viser prosentandelen av aktive forbindelser, som er nøkkelfaktoren for å bestemme produktkvaliteten for medisinsk cannabis. 

Figur 3: Prosentandelen cannabinoider (venstre) og vekten av de tørkede blomstene (høyre) som en funksjon av andelen grønt lys (0 – 6 – 36 %) for to cannabiskultivarer.

Grafen til høyre viser at tørrvekten forblir den samme for alle tre spektrene, noe som igjen bekrefter at mengden grønt lys har liten effekt på veksten. Imidlertid reduseres de aktive forbindelsene betydelig når grøntinnholdet øker. Siden disse avlingene dyrkes spesielt for sine medisinske forbindelser, fører dette til en preferanse for lysspektre som inneholder lite eller ikke noe grønt lys.

For å oppsummere: I studiene våre finner vi at ulike avlinger krever ulike lysspektre for optimal vekst. I de fleste tilfeller er det imidlertid ikke fordelaktig å legge til mer enn noen få prosent grønt – både for størrelsen og kvaliteten på avlingen.

Det må forklares litt nærmere; alle resultatene ovenfor beskriver bruken av lys av avlingen, og sammenligner utbyttet ved samme fotonfluks. De tar imidlertid ikke hensyn til hvor mye elektrisk energi som trengs for å lage dette lyset. Siden det er store forskjeller i effekt (mmol/Joule), har dette selvsagt stor innvirkning på det totale energiforbruket. 

Røde LED-pærer gir langt flere fotoner per elektrisk Watt (μmol/W) sammenlignet med blå og grønne LED-pærer.

Vår forskning viser at et spektrum med omtrent 6 % grønt lys er tilstrekkelig for god fargegjenkjenning av mennesker og er 30 % mer energieffektivt sammenlignet med et «sollignende» spektrum, som inneholder omtrent 40 % grønt lys.    

Hos Signify ønsker vi å gi sluttkundene våre den optimale belysningsløsningen for å dyrke avlingene deres på den mest bærekraftige måten. Grønt lys er mye mindre effektivt enn blå og røde LED-pærer. Bare en begrenset mengde grønt kan vurderes for de fleste belysningsapplikasjoner, da bare en liten mengde grønt lys er nødvendig for god fargegjenkjenning av mennesker, og da avlinger ikke trenger en høy mengde grønt lys for å vokse godt.

Referanser:

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