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Mit LED Pflanzenlampen Salat anbauen

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Zum Blattgemüse gehören Kräuter, Salat, Gemüse- und Kräuterkeimlinge. Dadurch, dass wir mit LED Pflanzenlampen im Gartenbau sowohl die Lichtintensität als auch die Wellenlänge anpassen können, können wir eine maximale Produktionseffizienz, einen höheren Nährstoffgehalt und eine verbesserte Qualität dieser Blattgemüse erreichen.

Mit dieser Anleitung werden Sie einen großartigen Einfluss auf Ihre Erträge als Gemüseanbauer erreichen. Wir möchten Ihnen mit dieser Anleitung einige einfache Beleuchtungsstrategien vorstellen.

Insbesondere werden wir Ihnen zeigen, dass wir durch die Verlängerung der Beleuchtungsphotoperiode in der Lage sein werden die Biomasse für Salat in einer Gewächshausumgebung deutlich zu steigern.

Bei Blattgemüse ist es generell wichtig zu beachten, dass diese Gemüse vorzugsweise kühle Temperaturen bevorzugen. Der Sommer stellt mit seinen hohen Temperaturen und der hohen Luftfeuchtigkeit eine zu berücksichtigende Herausforderung dar. Im Gegensatz hierzu eigenen sich die Frühlings-, Herbst- und Wintermonate sehr gut, von der Menge des natürlichen Sonnenlichts allerdings ausgenommen. Schlechte Lichtverhältnisse verlangsamen die Produktion und führen oft dazu, dass Pflanzen sich unnötig strecken mit blassen Blättern. Die Beleuchtung mit LED Pflanzenlampen kompensiert genau an dieser Stelle das fehlende Licht. 

Ein erstes Fazit an dieser Stelle: 
Die präzise Steuerung der LED-Lichtintensität und -Wellenlänge ermöglicht maximale Produktionseffizienz, verbessert
Qualität, und führt zu einer lebendigeren Farbe sowie einem höheren Nährstoffgehalt.

Salat mit LED Pflanzenlampen anbauen

Salat gewinnt durch Salatbars und Tütensalat immer weiter an Popularität, was die Nachfrage nach
sauberem und konsistentem lokaler Salat fördert. Es gibt eine Vielzahl von Salatsorten. Diese kann man aber schnell auf vier Hauptsorten eingrenzen. Dazu gehören natürlich Kopfsalat, Pflücksalat, Romana-Salat sowie der Eisbergsalat.  Für Gewächshäuser eignen sich am besten Kopf- und Pflücksalat.
Aufgrund seiner schnellen Wachstumsrate und der Reaktionsfreudigkeit mit Licht eignet sich Salat gut für die ganzjährige Gewächshausproduktion. Mit dem steigenden Salatkonsum steigen auch die Möglichkeiten zur Produktionsoptimierung und daraus eine höhere Rentabilität. Die Anforderungen an Licht variieren ganz nach Salatsorte- und Typ. LED Pflanzenlampen sind insbesondere als zusätzliche Beleuchtung erforderlich, um fehlendes Sonnenlicht zu liefern. Gründe hierfür sind saisonbedingt, standortbedingt oder auch aufgrund der Gewächshausverglasung und Struktur, die natürliches Sonnenlicht absorbieren.
LEDs haben immer wieder bewiesen, dass sie einen höheren Ertrag pro benötigter Energie liefern als bspw. HPS-Beleuchtung. Gerade bei Salatpflanzen treten häufig Hitzeprobleme im Zusammenhang mit dem Anbau von Salat mit HPS-Leuchten auf.
Wir möchten Ihnen in diesem Beitrag zusätzliche Empfehlungen zur Verwendung von LED Pflanzenlampen an die Hand geben, um Verbesserung anderer Wachstumseigenschaften wie Morphologie, Nährstoffgehalt und Farbe zu erreichen.

Photoperiode nutzen, um den Ertrag von Salaten zu erhöhen

Wird die Photoperiode bei gleichbleibender Tageszeit verlängert und das bei einem gleichbleibenden Daily Light Integral (DLI), erhöht das die erntefähige Biomasse für nahezu ausgewachsene Salatpflanzen gut und für junge Salatpflanzen sogar sehr gut. 

Das großartige an dieser Erkenntnis ist, dass die Verlängerung der Photoperiode nicht mehr Energie benötigt als zuvor. 
Lassen Sie uns hierzu folgende Tabelle zu Veranschaulichung ansehen:

Beleuchtung
LED Pflanzenleuchte
Photoperiode
DLI / Tag (Sonnenlicht)
DLI / Tag (Zusatzbeleuchtung)
Sonnenlicht / Zusatzbeleuchtung
LED Pflanzenleuchte LINE
12 Stunden
17 (mol/m²*Tag)
7 (mol/m²*Tag)
Sonnenlicht / Zusatzbeleuchtung
LED Pflanzenleuchte LINE
21 Stunden
17 (mol/m²*Tag)
7 (mol/m²*Tag)

Hier noch eine kurze Erläuterung: DLI ist eine häufig verwendete Metrik, um die Lichtmenge zu beschreiben, die eine Pflanze an einem Tag erhält. In der Regel lässt sich sagen, dass ein Anstieg des DLI im Allgemeinen mit einem Anstieg des Pflanzenwachstums korreliert und Qualität und Ertrag direkt beeinflusst. 
Der Prozess der Aufrechterhaltung eines konsistenten DLI über eine längere Photoperiode lässt sich durch die tägliche Messung des DLI erreichen. Benötigt wird hierfür z.B. der SQ-500-SS von Apogee. So können Sie die Lichtmenge der LED Pflanzenlampe entsprechend anpassen. Den DLI-Sensor können Sie auch direkt bei uns erwerben.

SQ-500-SS Vollspektrum-Quantum-Sensor

Apogee

Für die Messung lässt sich der kostengünstige SQ-500-SS Vollspektrum-Quantum-Sensor mit einem 30-cm-Kabel, einen Micro-Cache-Bluetooth-Mikro-Logger, eine AA-090 Neopren-Schutzhülle, eine zusätzliche 2545 microCache-Batterie und einen AM-020 Apogee PVC-Sensor verwenden. Zusammen sind diese Geräte ein leistungsstarkes Werkzeug zur Überwachung der photosynthetisch aktiven Strahlung mit wissenschaftlicher Genauigkeit für ein optimales Pflanzenwachstum. Der SQ-500-Sensor nach bewährtem Industriestandard für genaue PPFD-Messungen.

Funktionsumfang

Der neue Micro-Logger AT-100 microCache (µCache) ist ein robustes, eigenständiges, batteriebetriebenes Gerät, das über 400.000 Datenpunkte sammeln kann und Ihren Sensor über Bluetooth mit Ihrem iOS- oder Android-Gerät über die kostenlose Apogee-Connect-App verbindet. Mit der App können Sie Echtzeitmessungen durchführen, benutzerdefinierte Datenprotokollierungsintervalle einstellen, tägliche Lichtintegrale überwachen und grafisch darstellen, Photoperioden sicherstellen, Datensätze herunterladen und vieles mehr.

Zum Hersteller

Übrigens: Untersuchungen mit Rosen und Tomaten haben auch gezeigt, dass auch andere Pflanzen, die unter längeren Photoperioden mit einem ähnlichen DLI gezüchtet werden zu mehr Wachstum führen. Diese Erkenntnisse eröffnen ein großes Potential für viele Arten von Kulturpflanzen.

Vorgehensweise beim Salatanbau

Sämlinge keimen lassen (bevorzugt in einem Vermehrungsbereich), bis zur Blätterbildung. Dann kann man die Nährfilmtechnik mit einem Abstand der von 20cm zwischen den Salatpflanzen einsetzen. Anbau der Pflanzen ungefähr 4 Wochen. In dieser Zeit sollten alle Pflanzen einen äquivalenten DLI erhalten.

Aussaat (zum Umpflanzen)
Produktion bis zur Ernte
DLI (Sonnenlicht + Zusatzbeleuchtung)
22 mol/m²*Tag
12 – 18 mol/m²*Tag
Photoperiode
18 – 24 Stunden
18 – 22 Stunden
Temperatur (tagsüber)
15-18 °C
19-25 °C
Temperatur (nachts)
15-19 °C
15-19 °C
Zeitplan
1-3 Wochen
4-6 Wochen

Überlegungen zur Salatbeleuchtung mit LED Pflanzenlampen

Es ist allgemein sowohl anerkannt, als auch bekannt dass mehr Licht zu einer erhöhten Produktion führt. Allerdings muss die Lichtintensität sorgfältig geplant werden. Salatköpfe können an den Blatträndern Nekrosen (sog. Innenbrand) aufweisen. Im englischen nennt man das tipburn. Dies steht in der Regel in Zusammenhang mit einem unzureichenden Calcium (Ca) Transport in die Blätter. Ca wird als essentieller Baustein biologischer Membranen benötigt. Innenbrand kann im schlimmsten Fall bis zum Totalausfall führen, die dramatische Einnahmeverluste zur Folge hat. Nun wird es interessant: Die Ursache für diesen Qualitätsmangel liegt jedoch nicht in einem zu geringen Ca-Gehalt des Bodens, sondern u.a. in der Immobilität von Ca in der Pflanze. Ursachen können sein, ein übermäßiges Stickstoff-Angebot, ein zu schnelles Wachstum der Pflanze, ungünstige Transpirationsbedingungen, empfindlichen Sorten sowie zu geringes Wurzelwerk. Beim Auftreten von Innenbrand kann es auch daran liegen, dass bei der Züchtung neuer Sorten präventive Selektionsmaßnahmen zur Eindämmung des Innenbrandes nur unzureichend durchgeführt wurden.

Es gilt auf die Sortenauswahl zu achten, einen ausreichenden Luftstrom und die richtige Photoperiode. Da Licht und Temperatur immer zusammenwirken, sollte die Temperatur basierend auf Gesamtstrahlung, Sorte, gewünschter Wachstumsrate und Erntedatum individuell angepasst werden. Es wurde bereits erwähnt, dass Salat besser in einer kühleren Umgebung wächst. Übermäßige Hitze verursacht der Pflanze Stress. Insbesondere hier sind Pflanzenlampen mit einer deutlich geringeren Wärmebelastung den HPS-Leuchten deutlich überlegen.

Der Einfluss der Lichtqualität auf das Salatwachstum

Die Lichtqualität, wir sprechen hier von der spektralen Verteilung des Lichts, hat sich als außerst signifikant erwiesen und
beeinflusst sowohl das Wachstum als auch die Morphologie des Salats. Wir bieten Pflanzenzüchtern eine Auswahl aus unterschiedlichen vordefinierten Spektren. So lassen sich die Engel LED Pflanzlampen einsetzen um bestimmte Lichtwellenlängen zu emittieren, womit Pflanzenzüchter die gewünschten Pflanzenreaktionen in verschiedenen Erntestadien erzielen können. Wie auch bei anderen Produktionsvariablen aus der Landwirtschaft sollte das Licht angepasst, gemessen und maximiert werden, um das Ziel eines besseren Wachstums zu erreichen. Generell hängen die Beleuchtungsanforderungen von mehreren Faktoren ab. So variieren Beleuchtungsstrategien je nach Sorte und Produktionsumgebung. Im Allgemeinen werden bestimmte Lichtwellenlängen jedoch immer beständige Wachstumsreaktionen auslösen. Mit unseren Lösungen von Engel Lighting ist es möglich das Lichtspektrum, die Photoperiode als auch die Intensität nach Ihren Anforderungen anzupassen, um die Wachstumsreaktion zu kontrollieren und um Ihre spezifische Marktanforderungen abzubilden und den Gewinn Ihrer Produkte zu steigern.

Rotes Licht steigert typischerweise das Wachstum, indem es das Pflanzengewicht, die Pflanzenhöhe und die Blattfläche erhöht und das relativ zu anderen Wellenlängen. Das Pflanzenwachstum unter einem hohen Rotlichtanteil kann die Biomasse der Pflanze erhöhen, was zunächst eine ausschließlich hohen Rotlichtanteil besonders attraktiv macht. Setzt man allerdings nur den hohen Rotlichtanteil ein, wird dies eine abnormale Blattform und dünnere, blassere Blätter verursachen. Der Blaulichtanteil ist daher essentiell für eine gesunde Pflanzenentwicklung, denn es beeinflusst sowohl die Photosynthese als auch die Chlorophyllentwicklung und Akkumulation. Blaues Licht erhöht darüber hinaus auch die Anthocyankonzentration und trägt zur Bildung von kompakteren Salatköpfen mit dunkleren, dickeren Blättern bei. Eine Anpassung des Lichtspektrums gibt den Erzeugern mehr Kontrolle über die Faktoren, die zum Erreichen der optimale Erträge, Qualität, Ernährung, Farbe und andere Pflanzeneigenschaften führen. 

Mehrkanalleuchten für die Anpassung des Lichtspektrums bieten auf der einen Seite hier mehr Flexibilität, die sich auf der anderen Seite auf eine schlechtere Effizienz und höhere Kosten der Leuchte niederschlagen. Für den Produktionseinsatz empfehlen wir feste Lichtspektren, die für die jeweilige Wachstumsstufe optimiert sind und so eine max. Leistung/Effizienz erreichen. Durch feste Bereiche in Gewächshäusern für die jeweiligen Wachstumsstufen (z.B. Vegetations- und Blütenphase) und den Pflanzen auf Rollcontainern lassen sich hier optimale Ergebnisse erzielen.

LED-Beleuchtung mit LED Pflanzenlampen nach Wachstumsphase

Wir von Engel Lighting entwickelt Beleuchtungsstrategien und -empfehlungen auf Basis wissenschaftlicher Forschung sowie interner und kommerzieller Versuche in Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen und Firmen. Denn Licht hat ein immenses Potenzial dem Salatwachstum Vorteile zu verschaffen und das in jeder Wachstumsphase, vom Sämling über die Produktion bis zur Ernte. Für Züchter, denen daran gelegen ist langfristige Erntegewinne durch ihre Sämlingszucht anzustreben, kann die Manipulation des Lichtspektrums eine nachhaltige Wirkung nach der Verpflanzung haben. Werden rote Blattsalat Setzlinge sieben Tage lang einer 1:1-Kombination von blauem und rotem Licht ausgesetzt oder ausschließlich mit blauem Licht, führt dies zu einem erhöhten Pflanzenwachstum während der Produktionsphase und mehr Frischgewicht und Blattfläche bei der Ernte.

Durch die Implementierung dynamischer Beleuchtungsstrategien in der Sämlingsphase können Züchter tiefgreifende Änderungen der Salaterträge erhalten und steigern so das Endergebnis schon in den frühesten Stadien des Anbaus.
Für das Wachstum von Sämlingen empfehlen wir einen DLI von 22 Mol, mit einem 10%igen Minimum blauen Lichts. Diese Strategie fördert sowohl das Wurzel- als auch das Sprosswachstum und erhöht gleichzeitig die phenolische Verbindungen und antioxidative Wirkung der Pflanzen.

Wissenswert

Blaues Licht verbessert die Qualität der Sämlinge und der anschließenden Verpflanzung. Forscher in Japan haben die Auswirkungen des Lichtspektrums auf die Qualität der Sämlinge und die anschließende Wirkung auf den Ertrag von rotem Blattsalat untersucht. Salatsämlinge wurden unter vier verschiedenen Belichtungen gezüchtet: hierbei wurden drei verschiedene LED-Spektrenverhältnisse und als vierte Variante Leuchtstofflampen eingesetzt. Die LEDs lieferten Blau:Rot-Verhältnisse von 100:0, 50:50 und 0:100. Jede Belichtungen lieferte einen DLI von 5 mol/m²·Tag. Nach 7 Tagen wurden die Sämlinge in ein Gewächshaus umgepflanzt und weitere 28 Tage gezüchtet. Die erhöhte Qualität von LED-gezüchteten Sämlingen zum Zeitpunkt der Transplantation führte zu einer erhöhten Qualität des Salats bei der Ernte. Sämlinge, die unter einem hohen Anteil von blauem Licht gezüchtet wurden, hatten eine erhöhte Spross- und Wurzelbiomasse, eine verbesserte Photosynthesekapazität und erhöhte Blatt-Antioxidantien. Sämlinge, die unter einer Behandlung mit rotem und blauem Licht gezüchtet wurden, hatten ein 58% größeres Wurzelwachstum im Vergleich zu Sämlingen, die unter Leuchtstofflampen gezüchtet wurden. Erhöhtes Wurzelwachstum unterstützt das Sprosswachstum. Bei der Ernte hatte Salat, der unter kombiniertem Rot- und Blaulicht angebaut wurde, 10 % mehr Blattfläche und 29 % mehr Frischgewicht im Vergleich zu Pflanzen, die unter fluoreszierendem oder nur rotem Licht als Sämlinge gezüchtet wurden. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Einbeziehung von blauem Licht die Qualität der Sämlinge verbesserte und zu einem erhöhten Wachstum führte, wenn sie ins Gewächshaus verpflanzt wurden.

Johkan, M., K. Shoji, F. Goto, S. Hahida, and T. Yoshihara. 2010. Blue light-emitting diode light irradiation of seedlings improves seedling quality and growth after transplanting in red leaf lettuce. HortScience 45:1809–1814.

Auch eine weitere Studie bestätigt, dass zusätzliches blaues Licht die Salatqualität und die antioxidative Aktivität verbessert, laut Forschern der Chungbuk National University. Diese haben die Auswirkungen verschiedener Verhältnisse von rotem zu blauem Licht auf das Salatwachstum folgendermaßen getestet. Sie verglichen das Wachstum der Salatsorten „Grand Rapids“ und „Sunmang“ unter sechs LED-Belichtungen plus einer Leuchtstoff und HPS-Leuchte. Jede Belichtung lieferte eine Intensität von 171 μmol/m²·s. Die LED-Belichtungen lieferten dabie die folgenden Verhältnisse von Blau zu Rot: 59:41, 47:53, 35:65, 13:87 und 0:100, 13 :87, 35:65, 47:53 und 59:41. Es stellte sich heraus, dass mit abnehmendem Blaulichtanteil nahm sowohl das Frischgewicht als auch die Blattfläche des Salats zu. Salat, der allein unter Rotlicht angebaut wurde, hatte die größte Biomasse und Blattfläche, aber die Blattform war im Vergleich zur Kontrolle abnormal und die Phenolkonzentrationen waren stark begrenzt. Die Gesamtphenolkonzentration stieg im Allgemeinen mit zunehmendem Blaulicht. Diese Studie zeigt, dass die Salatproduktion allein unter rotem Licht erfolgreich ist, aber Qualitätsmerkmale wie Farbe und Nährstoffgehalt durch blaues Licht beeinflusst werden und somit nur eine Kombination aus rotem und blauem Licht zielführend ist.

Son, K.-H., & Oh, M.-M. (2013, August). Leaf Shape, Growth, and Antioxident Phenolic Compounds of Two Lettuce Cultivars Grown under Various Combinations of Blue and Red Light-emitting Diodes. HortScience, 48(8), 988-995.

Fazit

Im Allgemeinen führt eine Erhöhung des DLI zu einer Steigerung der Pflanzengröße und das Gewichts. Salatpflanzen in der Produktion mit LED Pflanzenlampen haben unterschiedliche DLI-Anforderungen je nach Sorte, wobei einige Sorten weniger anfällig für Innenbrand sind und gleichzeitig mehr Toleranz gegenüber höheren DLIs bieten. Generell kann man bei der Salatproduktion einen DLI zwischen 12-18 mol/m²*Tag empfehlen. Dies ist abhängig von den Umgebungsbedingungen wie einer ausreichenden Luftzirkulation und Raumtemperatur um den Innenbrand zu verhindern. Auch die Lichtqualität bei der Salatproduktion kann tiefgreifende Auswirkungen sowohl auf Wachstum und Morphologie haben.

Licht kann sich auf das Salatwachstum und die Produktion von antioxidativen und phenolischen Verbindungen auswirken.
Es können viele unterschiedliche LED Belichtungsstrategien implementiert werden, um spezifische Wachstumsziele zu erreichen, aber im Allgemeinen erhöht rotes Licht die Biomasse, während blaues Licht für die normale Entwicklung von Pflanzen verantwortlich ist. Wenn das Verhältnis von blauem Licht relativ zu rotem Licht zunimmt, steigt der Gehalt an Antioxidantien. Somit ändert sich der Lichtbedarf während des Wachstumszyklus von Salat. Darüber hinaus haben einige Salatsorten, wie roter Salat, tatsächlich Farbanforderungen. Durch Beleuchtung können diese Anforderungen auch spät in der Ernte erreicht werden. Die Blattfärbung wird hauptsächlich durch den Anthocyangehalt des Blattes gesteuert und kann durch Licht aktiv beeinflusst werden. Ziel des Züchters ist es natürlich final eine Salatpflanze zu erhalten mit vollen, dicken Blättern und einer satten Farbe. Um eine tiefe Farbentwicklung und Verdickung der Blätter gegen Ende der Ernte zu erreichen, sollte die Intensität oder der Blauanteil für die letzten 3-5 Tage erhöht werden.

Die Zukunft von angebautem Salat mit LED Pflanzenlampen

Der Lichtbedarf ändert sich während der Salatentwicklung. Früher haben Züchter eine Pflanzenlampe mit einer festen Lichtintensität und Wellenlänge installiert mit der Hoffnung, dass mehr Licht automatisch die Produktion verbessern würde. Heute können Züchter intelligente Beleuchtungsstrategien verwenden, um zielgerichtet auf die Bedürfnisse ihrer Pflanzen in jeder Wachstumsphase einzugehen und so Erträge und Qualität erhöhen. Wir von Engel Lighting helfen Ihnen gerne bei der Entwicklung von kleinen und großen Beleuchtungsprojekten für verschiedene Pflanzenarten zur Verbesserung von Produktivität, Farbe, Geschmack und Ernährung. 

Immer mit dabei sind unsere Licht- und Pflanzenexperten, die Sie gerne mit unserem langjährigem Know-How unterstützen. Unsere modularen LED Pflanzenlampen sind die Line und Optimus. Gerne erstellen wir Ihnen hierzu auch ein Angebot. Füllen Sie hierzu unser Anfrageformular für Lichtplanung aus.

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