Pflanzen und Licht

Pflanzen und Licht

© Dieter Jansen
20.12.2009
Das Pflanzenwachstum wird von zahlreichen Faktoren bestimmt


Das Pflanzenwachstum wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst, die sich gegenseitig beeinflussen; so z.B. die Bodenzusammensetzung, die Nährstoffe, die Boden- und Luftfeuchte, die Temperatur und das Licht. Von Oktober bis in den März hinein ist jedoch das Licht für die meisten Pflanzen der wichtigste Wachstumsfaktor. Hat man keine hellen, kühlen Standflächen, auf denen robuste und weniger wärmebedürftige Pflanzen überwintern können, so kann nur mit Hilfe von künstlichen Lichtquellen dem jahreszeitlichen Mangel an natürlichem Sonnenlicht entgegen gewirkt werden.

Was ist Licht?
Licht ist der für das menschliche Auge sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung. Mit Hilfe des Lichtes können die Pflanzen die für sie lebensnotwendige Photosynthese durchführen und aufrecht erhalten (Kohlensäureassimilation). Eine entscheidende Rolle spielt hierbei die Beleuchtungsstärke (Anzahl “Lux“ je m2 Pflanzenoberfläche (!))‚ auch Lichtintensität genannt. Ein wichtiges Produkt aus der Kohlensäureassimilation ist der für uns wichtige Sauerstoff. Die Photosynthese wird hauptsächlich vom violett - blauen und orange - roten Spektrum des Lichtes beeinflusst, worauf bei der Wahl der Lichtquellen (Lampen) zu achten ist.
Weitere Wirkungen des Lichtes sind:

  • der formative Lichteinfluss (Erscheinungsbild der Pflanze), wird hauptsächlich durch den Blau- bzw. Rotanteil des Lichtes bewirkt; d.h. mehr Blauanteil = kürzere, gedrungenere Pflanzen, mehr Rotanteil = Längenwachstum, beschleunigt bis hin zum Vergeilen. Aus diesem Grund muss die richtige Lampenart gewählt werden (s. Lampenarten), sonst wachsen sie in eine untypische Erscheinungsform;

  • der photoperiodische Lichteinfluss (Blühbeeinflussung), wobei darunter die Abhängigkeit des Pflanzenwachstums und der verschiedenen Entwicklungsvorgänge von dem Verhältnis Tag - Nacht bzw. Hell - Dunkel verstanden wird. Wir unterscheiden Kurztagspflanzen, deren Blütenbildung bei Lichtperioden bis zu 12 Stunden je Tag gefördert wird (z.B. der Weihnachtsstern), Langtagspflanzen, deren Blütenbildung bei Lichtperioden von über 12 Stunden je Tag gefördert wird (z.B. Kakteen, Sukkulenten), sowie tagneutrale Pflanzen, deren Blütenbildung nicht von der Dauer der Lichtperiode maßgeblich beeinflusst wird, sondern durch klimatische Faktoren (z.B. tropische Pflanzen).


Um über die Dauer des künstlichen Zusatzlichtes eine Aussage treffen zu können, muss der Pflanzenliebhaber wissen, zu welcher Gruppe seine Pflanzen gehören, wobei es allerdings auch noch Varianten gibt. So dürfte eine starke Zusatzbelichtung (assimilatorisches Licht), die bis in den April hinein gegeben werden muss (z.B. bei Kakteen), für Kurztagspflanzen maximal 12 Stunden pro Tag und für Langtagspflanzen 14 bis 16 Stunden betragen. Bringt das Sonnenlicht selbst die erforderliche Lichtmenge über die vollen 12 bis 16 Stunden, je nach Reaktionstyp, so kann die Zusatzbelichtung ausgeschaltet werden. Um aber klarzustellen, dass erhebliche Unterschiede der Lichtintensität im Freiland vor dem Fenster und im Wohnraum hinter dem oder auch den Fenster(n) bestehen, noch einige Zahlen: Hinter dem Fenster kommt im Winter noch ca. 50% Freilandbestrahlung an, 50 cm tief im Raum sind es nur noch 30%, bei 100 cm 19 % und bei einem Abstand von 200 cm vom Fenster werden nur noch 10% gemessen. Jeder kann mit Hilfe eines Lichtmessers (Lux - Meter) oder auch durch den Belichtungsmesser einer Kamera messen, wie viel Licht am zukünftigen Pflanzenstandort tatsächlich vorhanden ist; die Lux - Meter gibt es in Fachgeschäften und Garten - Centern bereits ab 15 €, bessere Geräte kosten 90 bis 400 €.

Natürlicherweise sind die Lichtverhältnisse in Kleingewächshäusern und speziellen Blumenfenstern und Orangerien erheblich besser, aber auch hier ist im Winter das Licht im Minimum.

Wann ist nun das zusätzliche Licht gegeben?

  • 1. entweder während der vollen Stundenzahl (12 bis 16 Stunden, je nach Reaktionstyp, während des Tages, oder wo es stört, auch während der Nacht).
  • 2. vor Beginn des natürlichen Tageslichtes oder im Anschluss daran; man beginnt im September mit 1 bis 2 Stunden, steigert bis zum Dezember auf 5 bis 6 Stunden und beendet mit 1 bis 2 Stunden im April.


Das Ein- und Ausschalten der Lampen kann einfachheitshalber von einer Schaltuhr übernommen werden, die es schon ab ca. 5 • im Fachhandel gibt, wobei eine halbmonatige Korrektur der Einschaltzeit erfolgen muss. Es gibt aber auch Schaltuhren mit Synchronmotor, welche die Schaltzeiten der Jahreszeit entsprechend verändern. Für wertvolle Kulturen in den Kleingewächshäusern ist unter Umständen der Einsatz eines Dämmerungsschalters interessant, wobei mittels einer Fotozelle automatisch das Licht ein- oder ausgeschaltet wird (bei Unter- oder Überschreiten eines eingestellten Lux -Wertes am Gerät). Dieses System kostet allerdings etwa 400 €.

Wichtig ist vor allem der Hinweis, dass bei Gefäßbepflanzungen auch die unteren Pflanzenarten eine ihrem Bedarf entsprechende Lichtmenge erhalten, was zum Teil erhebliche Probleme aufwirft (Beschattung).

Beurteilungskriterien für Pflanzenwachstumslampen:

  • 1. Lichtausbeute:
    Aussage, wie viel Licht von einer Lampe abgegeben wird, mit Lumen pro Watt (lm/W) bezeichnet;
    2. Strahlungsausbeute:
    Aussage, wie viel Strahlung von einer Lampe ausgeht, gemessen in Milliwatt pro Watt (mW/W).

    3. Nutzbrenndauer:
    Aussage, wie viel Stunden eine Lampe nutzbringend (ausreichend hell) Licht
    abgibt, gemessen in Stunden.

    4. Lichtfarbe:
    Aussage, mit welcher Farbe eine Lichtquelle das sichtbare Licht abgibt; z.B. Warmton, Warmweiß, Weiß, Tagneutral; besonders zu beachten bei Leuchtstofflampen.


Lampenarten

(Viele Beispiele dazu finden Sie in der Galerie Licht)
Glühlampen sind Temperaturstrahler und geben den überwiegenden Teil der aufgenommenen Energie in Form von Wärme ab, sie sind für eine Zusatzbelichtung der ungeeigneteste Lampentyp überhaupt. Das Lichtspektrum ist überwiegend im orange - roten Bereich angesiedelt, so dass es trotz intensiver Belichtung mit Glühlampenlicht zum Vergeilen der Pflanzen kommen kann, da der blau-violette Anteil des Spektrums völlig fehlt. Daran ändern auch Reflektor- Glühlampen, Deko- und Halogenstrahler kaum etwas. Es muss eindringlich davor gewarnt werden, sogenannte Pflanzenleuchten mit Glühlampen im Winter zur Zusatzbelichtung einzusetzen, denn die gefärbten Glaskolben ändern nicht deren mangelhafte Eigenschaften zur Pflanzenbelichtung.

Mit Halogen-Strahlern lassen sich allerdings effektvoll Einzelpflanzen aus dem Gefäß herausleuchten. Bei Lampen um 50 Watt Leistungsaufnahme ist oftmals eine optimale Beleuchtungsstärke gegeben. Die normale Raumbeleuchtung reicht im Winter auf keinen Fall zur assimilatorischen Pflanzenbelichtung aus.

Glühlampen haben zwar die niedrigsten Anschaffungskosten aller Lampentypen, sind energetisch jedoch die unwirtschaftlichsten künstlichen Lichtquellen.

Aus diesem Grund wurde von der Europäischen Union (EU) das Ende der Glühlampen bis 2012 beschlossen; ab 1. September 2009 wurde bereits die 100 Watt-Lampe vom Verkauf ausgeschlossen.

Für die Pflanzen ist daher der “Ersatz“ durch Energiesparlampen eine pflanzenphysiologische “Wohltat“, weil durch das Strahlungsspektrum der Energiesparlampen (ESL) ein unerwünschtes Streckenwachstum auf Dauer verhindert wird, wie auch durch die Hochdruck-Entladungslampe.

Leuchtstofflampen (Niederdruck- Entladungslampen)
Im Volksmund werden sie als Leuchtstoff bzw. Neonröhren bezeichnet, der Lichttechniker nennt sie Niederdruck-Gasentladungslampen.
Unter der Bezeichnung “Drei-Banden-Leuchtstoff-Lampen“ bietet die Lampenindustrie ein hervorragendes Leuchtmittel mit sehr guten Lichtfarben an, die eine hervorragende Lichtausbeute von bis zu 95 Lumen je Watt Leistungsaufnahme bringen. Durch die Verringerung des Lampendurchmessers auf 26 mm ist allein eine ca. 1O%ige Energieeinsparung zu verzeichnen. Noch effektiver sind die T 5-Lampentypen mit nur 16 mm Durchmesser, die auf eine Lumenausbeute von über 105 kommen, aber nur mit elektronischem Vorschaltgerät betrieben werden können (EVG).

Die Industrie hat sich auch etwas zu den Leuchtstofflampen-Leuchten einfallen lassen; herausragend sind die Komplett- Set‘s (Lampe + Leuchte, incl. Stecker und Zuleitung) zu verbraucherfreundlichen Preisen, welche teilweise auch in Anbauwänden eingebaut werden dürfen. Die Kosten der Lampen allein, die sich auf Grund des verringerten Durchmessers in fast jede vorhandene Leuchte eindrehen lassen (der Abstand der Stifte ist geblieben), liegen bei ca. 24 €, die Komplett - Set‘s bei ca. 60 bis 180 € für Langfeldlampen.

Einige Kompakt-Leuchtstofflampen besitzen Glühlampen-Schraubsockel (E14/E27), so dass dieser Lampentyp in fast jede Glühlampenleuchte eingeschraubt werden kann. Andere Kompaktlampen benötigen für den Stecksockel einen in der Leuchte integrierten Adapter mit geeignetem Betriebsmittel (Starter, Kondensator, Vorschaltgerät). Die Industrie gibt an, dass eine Kompakt-Leuchtstofflampe mit 20 Watt Leistungsaufnahme die gleiche Lichtleistung erbringt wie eine Allgebrauchs-Glühlampe von 100 Watt, allerdings mit einem wesentlich besseren Spektrum für die Photosynthese und einer Nutzbrenndauer von 6.000- 12.000 Stunden. In einer entsprechend guten Reflektorleuchte lässt sich ein kleines Rundgefäß optimal ausleuchten.

Leuchtstofflampen haben bei den handelsüblichen Lichtfarben ein für Pflanzen, aber auch für Aquarien und Terrarien, optimales Spektrum und einen ausreichenden orange-roten und blauvioletten Strahlenanteil; die 3-Banden- Lampen haben zudem ein Optimum im für den Menschen wichtigen Grünbereich. Mit Hilfe von ästhetischen Blenden, Rollos etc. kann zum Raum hin eine blendfreie Aufhängung ermöglicht werden.

Die Aufhängungshöhe sollte 50 - 80 cm über der Blattoberfläche sein; bei Kakteen und Sukkulenten kann man bis auf 20 cm an die Pflanzenspitzen herangehen, wodurch sich für die “lichthungrigen“ Pflanzenarten die Lichtausbeute verbessert. Leuchtstofflampen ziehen Staub an, daher müssen sie von Zeit zu Zeit abgestaubt werden.

Hochdruckdampf-Entladungslampen
Quecksilber - Hochdrucklampen mit den Leistungsbereichen 50, 80 und 125 Watt werden aufgrund immer besserer und formschönerer Leuchten auch im Wohn und Hobbybereich, sowie bei Aquarien und Terrarien eingesetzt. Sie sitzen so tief in den Leuchten mit Spezial-Reflektoren, dass das hervorragend geeignete assimilatorische Licht blendfrei ausgestrahlt wird.

Sollte die Wohnraumatmosphäre jedoch nachteilig beeinflusst werden (bei sehr großen Pflanzen), so kann, wie im Vorspann beschrieben, eine Belichtung während der Nacht erfolgen. Die Lampen dem optimalen blau-violetten Spektrum und geringem Rotlichtanteil; sie sollten abhängig von der Leistungsaufnahme und Pflanzenart 50 bis 150 cm über der Blattoberfläche aufgehängt (Pendelleuchten) oder an der Wand installiert werden (Wandleuchten). Der Wirkungsgrad ist etwa viermal so hoch wie bei Glühlampen, bei einer wesentlich besseren Zusammensetzung der Lichtstrahlung für die Pflanze.

Quecksilber-Hochdrucklampen müssen mit einem Vorschaltgerät betrieben werden, welches entweder im Leuchtendom oder extern installiert wird. Durch Seilzugkonstruktionen können die Leuchten in der Höhe variabel aufgehängt werden.

Nach ca. 3 Minuten ist die volle Lichtleistung erreicht; ein Wiederzünden ist erst nach Abkühlen der Lampe möglich. Da für diesen Lampentyp spezielle Leuchten notwendig sind, mit VDE und GS-Symbol versehen, bietet die Industrie verstärkt hervorragende Leuchten auf dem Markt an. Diese Komplett - Set‘s kosten ca. 140 bis 300 €, je nach Design und Material der Leuchte. Angestrebt wird Licht mit warmweißer Farbe (z.B. HQL - Super de Luxe, HPL - Comfort); die Komplett - Set‘s haben meist einen steckerfertigen Anschluss oder können mit entsprechendem Zusatzstecker auch in Stromschienen eingeklinkt werden.

Quecksilber-Hochdrucklampen mit einer Leistungsaufnahme über 125 Watt können in sehr großen Blumenfenstern, Orangerien und Hobby- Gewächshäusern eingesetzt werden, da hier bei größerem Abstand auch größere Flächen ausgeleuchtet werden können; die Leuchten müssen für feuchte und nasse Räume zugelassen sein (VDE 0100).

Metallhalogendampf - Hochdrucklampen stellen eine Weiterentwicklung der Quecksilber - Hochdrucklampen dar.

Einsatz finden diese Lampen in entsprechenden Leuchten im Hobby - Gewächshaus, sowie in großen “echten“ Blumenfenstern und Wintergärten. Auch hier ist zu raten, Lampe und Leuchte steckerfertig im Komplett - Set zu erwerben, wobei mit Preisen ab 150 € aufwärts zu rechnen ist; dabei kommen u.a. Kompaktlampen mit einer Leistung von 35 - 70 und 150 Watt zum Einsatz. Im Wohnbereich wird die warmweiße Lichtfarbe (WOL) bevorzugt.

Das Vorschalt- und Zündgerät wird extern platziert oder ist in die Leuchte integriert. Aufgrund der Leistungsstärke sind diese Lampen auch für höhere Aufhängung bzw. größere Entfernungen geeignet.

Natriumdampf-Hochdrucklampen
Es kommen nur die Spezial - Lampen mit der Farbwiedergabe Stufe 1B/2A, die auch für Display- und Akzentbeleuchtung geeignet sind, zur assimilatorischen Belichtung in der Innenraumbegrünung zum Einsatz.

Diese verbesserten, teilweise mit Xenon und Halogeniden gefüllten Na - Hochdrucklampen sind auch gut zur Assimilation in Wohn-, Hobby- , Büro- und Ausstellungsräumen / Foyers geeignet; sie werden in offenen Leuchten betrieben, da nur verschwindend geringe UV - Strahlung abgegeben wird. Zum Betrieb der Lampen (35 -100 W) sind Vorschalt- und Zündgerät notwendig; elektronische Betriebsmittel bieten weitere Vorteile (Energieeinsparung, Lichtfarbenstabilität usw.).

LED = Light Emitting Diodes
(Beispiele finden Sie unter LED - Pflanzenlicht)
Sie sind der Star am “Beleuchtungs- - Himmel“, da sie mit sehr geringer elektrischer Leistungsaufnahme nahezu ohne Verlust Licht abstrahlen, zur Zeit erzielen sie 65 Lumen je Watt. Der Wellenlängenbereich, in dem sie Strahlung als Licht abgeben liegt zwischen 400 und 700 Nanometer (nm). Um aber auf die gleiche Lichtleistung (Lichtstärke) zu kommen, wie bei Leuchtstoff- und Hochdruck - Entladungslampen, müssten Hunderte von Dioden eingesetzt werden, was derzeit sehr teuer wäre. Es muss außerdem durch pflanzenbauliche Versuche geklärt werden, wie viel Energie in den verschiedenen Wellenlängenbereichen abgegeben wird und wie das Fehlen der Strahlung unterhalb von 400 nm sich auf das Längenwachstum auswirkt.
Dieter Jansen - korresp. Mitglied DGHK

(15.12.2009)

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