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Einfluß von LED Zusatzbeleuchtung auf Rosenertrag und -qualität

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Bedeutung des Rosenanbaus mittels LED Zusatzbeleuchtung

Rosen stellen weltweit die bedeutendsten Zierpflanzen dar. Die Europäische Union repräsentiert eines der Hauptanbaugebiete von Rosen. Innerhalb des Schnittblumenmarktes sind Rosen die meistverkauften Blumen. Innerhalb der Topfblumenkategorie sind Rosen unter den Top 5 der meistverkauften Pflanzen vertreten.

Im Rosenanbau stellt Licht ein Schlüsselfaktor für Wachstum, Blütenbildung und Photosynthese-Leistung dar.
Aufgrund der vorherrschenden klimatischen Gegebenheiten in Nordeuropa und der relativ geringen Lichtintensität und der kürzeren Tage während der Wintermonate, erfordert der Rosenanbau hierzulande eine Assimilationsbeleuchtung. Ansonsten wachsen Rosen mit weniger Knospen, mit geringerem Stildurchmesser, einer geringeren Anzahl von Blättern pro Blüte und schlechterer Farbpigmentierung. Eine Zusatzbeleuchtung im Grünhaus ist daher für das Rosenwachstum erforderlich.

LED Lampen haben in der jüngsten Zeit aufgrund ihrer hohen PAR Effizienz an Bedeutung innerhalb der Primär- als auch Zusatzbeleuchtung gewonnen. Dies liegt an der hohen Photosyntheseleistung, aktiven Strahlungseffizienz (PAR), dem geringen Energieverbrauch, einer langen Lebensdauer und den geringen Emissionen. Der wichtigste Aspekt darüber hinaus ist sicherlich die Möglichkeit der individuellen spektralen Zusammensetzung zur gezielten Manipulation von Stoffwechselreaktionen zur Pflanzenoptimierung.

In diesem Aufsatz werden Ertrags- und Qualitätsförderoptionen für den Rosenanbau in Gewächshäusern in nordeuropäischen Klimazonen mittels LED Zusatzbeleuchtung aufgezeigt.

Ertrag- und Qualitätssteigerung von Rosen mittels LED Zusatzbeleuchtung

Die Manipulation der Lichtumgebung kann eine Alternative sein, um Krankheitserreger zu unterdrücken, bei gleichzeitiger Erhaltung der Pflanzengesundheit und -produktivität. Zum Einen stimuliert rotes Licht (640–680 nm) stark die Blattphotosynthese und Lichtabsorption. Blaues Licht (400–525 nm), welches mehr an der Chlorophyllsynthese beteiligt ist erhöht die stomatale Leitfähigkeit (Stoma ist eine Pore in der Epidermis von Pflanzen) und interzelluläre CO2-Konzentration. Zu beachten ist allerdings, dass wachsende Rosenpflanzen unter ausschließlich monochromatischen rotem und blauem Licht die Fähigkeit der Pflanzen reduzieren kann, Stress mit hoher Lichtintensität zu bewältigen. 

Mittels LED-Zusatzbeleuchtung kann ein deutlich höherer Rosenertrag mit einer gleichmäßigeren Qualität erzielt werden. Durch den Einsatz von LED-Beleuchtungssystemen mit einem speziell für Rosen entwickelten Lichtspektrum wird außerdem der Energieverbrauch gesenkt. Gleichzeitig erhält man eine homogenere Rosenqualität und die Veränderung des von LEDs emittierten Lichtspektrums hat großes Potenzial in der Krankheitsbekämpfung in Gewächshäusern. Frühere Studien haben darüber hinaus gezeigt, dass Pflanzen wenn Sie rotem Licht ausgesetzt werden stimuliert werden Resistenzen gegen eine Reihe von Krankheitserregern aufzubauen im Vergleich zu Pflanzen, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Andere Autoren wiesen darüber hinaus auf einen signifikanten Einfluss von R:FR und Blau hin. Es ist also ausreichend bekannt, dass man durch verschiedene (LED) Lichtspektren Pflanzeneigenschaften zum Positiven verändern kann. 

Hierzu möchten wir zeigen, welchen Einfluss unterschiedliche Lichtspektren auf die Wachstumsmerkmale, die Blütenknospenbildung, die Photosyntheseleistung sowie die Entwicklung von Mehltau haben.

Rosenwachstum, Blütenbildung und Photosynthese-Leistung

Im Hinblick auf die zu untersuchenden Merkmale „Wachstum“, „Blütenbildung“ und „Photosynthese-Leistung“ von „Rosa hybrida“ Pflanzen wurden die folgenden fünf unterschiedlichen LED Lichtspektren verwendet:

  • Sonnenlicht
  • rot (R)
  • blau (B)
  • weiß (W)
  • rot, blau, weiß+ hoher Anteil dunkelrot (RBW+FRH)
  • rot, blau, weiß+ niedriger Anteil dunkelrot (RBW+FRL)
Spektrum Sonnenlicht
Spektrum blau
Spektrum weiß
Spektrum rot blau weiß wenig dunkelrot
Spektrum rot blau weiß viel dunkelrot

Kontrollrosenpflanzen wurden ausschließlich mit natürlichem Sonnenlicht bestrahlt. Alle Lichtspektren wurden mit derselben photosynthetischen Photonenflussichte von 200μmol/m²/s bei einer Photoperiode von 18h/Tag belichtet. Pflanzen, die mit den beiden Spektren RBW+FRH und RBW+FRL belichtet wurden, hatten die größte Gesamttrieblänge und Wuchshöhe. Rotes monochromatisches Licht (Bedeutung: eine Farbe) und RBW+FR stimulierte die Blütenknospenbildung. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Pflanzen unter rotem Licht resistenter gegen Podosphaera pannosa (Echte Rosentaupilz) sind als herkömmlich belichtete Pflanzen. Der erhöhte Flavonol-Index (gelbe bis farblose Pflanzenfarbstoffe, die antioxidativ wirken) bei mit blauem Licht belichteten Pflanzen zeigte im Vergleich zu Pflanzen mit weißer Belichtung keine Reduzierung bei der Entwicklung von Mehltau.

Rotlicht stimuliert und fördert sehr stark die Blattphotosynthese und die Lichtabsorption in den Blättern. Auf der anderen Seite ist Blaulicht mehr in der Chlorophyllsynthese erforderlich. Es fördert ebenso die Stomata-Leitfähigkeit als auch interzelluläre Kohlenstoffdioxid Konzentration.

Eine bestimmte Menge an Blaulicht wird für die Photosynthese und physiologische Reaktion von Rosen benötigt. Monochromatisches rotes und / oder blaues LED Licht wird meistens eingesetzt, um den Einfluss der Lichtqualität auf die Biomassenproduktion, Photosynthese-Leistung und Morphologie von Rosen zu evaluieren.

Die Ergebnisse von Untersuchungen an anderen Pflanzenarten haben jedoch gezeigt, dass Pflanzen, die mittels Multi-Wellenlänge Assimilationsbeleuchtung oder Tageslicht aufgezogen wurden, eine höhere Photosynthese-Leistung aufwiesen als Pflanzen, die unter monochromatischem Licht aufwuchsen.

Die folgenden Abbildungen zeigen die Pflanzenhöhe nach 1, 3 und 6 Wochen Wachstum unter sechs verschiedenen LED Lichtspektren. Behandlungen (Kontrolle – unbeleuchtet, R – rot, B – blau, W – weiß, RBW + FRH (dunkelrot) mit hohem Verhältnis von rot zu dunkelrot und RBW + FRL mit niedrigem R: FR.

Die Gesamttrieblänge der Pflanzen, die mit RBW+FRH und RBW+FRL belichtet wurden, war 53% höher als das Wachstum der Kontrollpflanzen und ebenso 21% höher als das Wachstum der Pflanzen, die mit Rotlicht und Blaulicht belichtet wurden.

Monochromatisches Rot- und Blaulicht als auch Weißlicht waren nicht so effektiv auf das Pflanzenwachstum wie die beiden Lichtspektren RBW+FRH und RBW+FRL. Jedoch war die Pflanzenhöhe von Rosen, die mit Rot- und Blaulicht LEDs bestrahlt wurden, im Durchschnitt 20% bzw. 43% höher als das Wachstum von Kontrollpflanzen. Es stellten sich keine signifikanten Unterschiede in der Pflanzenhöhe und Gesamtrieblänge unter monochromatischem Rot- und Blaulicht heraus.

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