Referenz PPFD- und DLI-Werte per Pflanzenart
Einleitung
In diesem Blog werden wir uns mit empfohlenen PPFD- bzw. DLI-Werte pro Pflanzenart befassen.
Bevor wir uns allerdings der PPFD („Photosynthetische Photonenflussdichte“) und DLI („Tägliches Lichtintegral“) Definition zuwenden und deren Referenzwerte pro Pflanzenart tabellarisch aufführen, werden wir uns zunächst mit einer kurzen Lichteinführung befassen.
„Es werde Licht“ – die Bedeutung des Lichtes für Pflanzen
Um es einleitend schon prägnant auf den Punkt zu bringen: Pflanzen benötigen Licht, um wachsen zu können. Dies ist sicherlich keine neue Erkenntnis, aber lassen Sie uns nun klären, welche Art von Licht Pflanzen zum Wachstum brauchen. Denn in Abhängigkeit von der Lichtintensität, der Lichtart und der Lichtdauer – auch Beleuchtungsdauer oder Photoperiode genannt – verläuft das pflanzliche Wachstum auf verschiedene Weise.
Pflanzen absorbieren Strahlung hauptsächlich im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums, also von ungefähr 380 bis 750 nm. Dieser Wellenlängenbereich, der ebenfalls von unserem Auge wahrgenommen werden kann, wird oft auch als „sichtbares Spektrum“ oder als „visueller Bereich“ des elektromagnetischen Spektrums sowie umgangssprachlich auch einfach als „Licht“ bezeichnet. Licht stellt damit ein Schlüsselfaktor für das Wachstum von Pflanzen dar. Die absorbierte Lichtenergie wird von den pflanzlichen Farbzellen in den Blättern – vorwiegend Chlorophyll a – innerhalb des Photosynthese-Prozesses in chemische Energie umgewandelt. Mit dieser chemischen Energie können Pflanzen nun organische Verbindungen für ihr Wachstum herstellen – auf diese Weise wird aufgenommenes Kohlenstoffdioxid und Wasser in Sauerstoff und Glukose umgewandelt. Dieser Photosynthese-Prozess wird also erst durch das Licht – genauer gesagt, durch die Photonen – angeregt. Wir können damit nun die anfangs gemachte Feststellung genauer bestätigen: Ohne Licht können Pflanzen nicht wachsen.
Wellenlängenbereich des „Lichtes“
Es gilt folgender Wellenlängenbereich für das „Licht“:
Bezeichnung
Licht / Sichtbares Spektrum
Wellenlänge
380 nm - 750 nm
Das „sichtbare Spektrum“ selber umfasst mehrere Farbbereiche unterschiedliche Wellenlängen. Mittels eines Prismas kann man beispielsweise das mehrfarbige Licht in seine einfarbigen Bestandteile zerlegen. Diese einzelnen Lichtkomponenten werden auch als „Spektralfarben“ oder „Regenbogenfarben“ bezeichnet. Sortiert nach zunehmender Wellenlänge sind folgende Spektralfarben definiert:
Bezeichnung
Violett
Blau
Grün
Gelb
Orange
Rot
Wellenlänge
380 nm - 420 nm
420 nm - 490 nm
490 nm - 575 nm
575 nm - 585 nm
585 nm - 650 nm
650 nm – 750 nm
Die o.a. Wellenlängenbereiche der einzelnen Spektralfarben stellen hierbei generell akzeptierte Referenzwerte dar; sie sind durchaus als subjektiv zu betrachten – gleitende Übergänge bzw. leichte Intervall-Abweichungen zwischen den einzelnen Spektralfarben sind daher zulässig.
Abschließend seien noch die zwei angrenzenden Wellenlängenbereiche des sichtbaren Lichtspektrums zu nennen: Strahlungen mit niedrigerer bzw. kürzerer Wellenlänge als Violett werden als Ultraviolett- oder UV-Strahlung bezeichnet. Strahlungen mit größerer bzw. längerer Wellenlänge als Rot werden als Infrarotstrahlung bezeichnet.
Bezeichnung
Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung)
Licht
UV-Strahlung
Wellenlänge
750 nm –1000 nm
380 nm –750 nm
1 nm – 380 nm
Nachdem wir uns mit den Lichtgrundlagen beschäftigt haben, können wir nun darauf aufbauend, PPFD und DLI definieren und empfohlene PPFD- sowie DLI-Werte per Pflanzenart auflisten.
Lichtintensität
Die Lichtintensität stellt die gesamt Menge an Licht dar, die der Pflanze zur Verfügung gestellt wird. Es gibt zwei Methoden, um die Lichtintensität zu messen:
- Photosynthetische Photonenflussdichte („Photosynthetic Photon Flux Density“, abgekürzt PPFD) und
- Tägliches Lichtintegral („Daily Light Integral“, abgekürzt DLI)
Photosynthetische Photonenflussdichte (PPFD)
Die Photosynthetische Photonenflussdichte wird durch eine Messung der Anzahl der Photonen bestimmt, die von der Pflanze aufgenommen werden und für die Photosynthese verwendet werden können.
PPFD wird in Mikromol pro Quadratmeter und Sekunde (μmol·m-2·s-1) notiert und gibt damit an, wie viele Photonen auf einem Quadratmeter und Sekunde auftreffen.
Die Kennzahl wird benutzt, um herauszufinden, wieviel Licht eine Pflanze zu einem bestimmten Zeitpunkt und Fläche erhält. PPFD wird häufig für Innenanbaupflanzen ermittelt, wo Beleuchtungslampen die einzige Lichtquelle darstellen.
Es ist zu erwähnen, dass die PPFD stets für ein spezifisches Umfeld, z.B. Gewächshaus, erhoben werden sollte. So hat der Abstand der Lichtquelle zu den Pflanzen oder die Lichtreflexion einen Einfluss auf die gemessenen PPFD Werte.
Tägliches Lichtintegral (DLI)
DLI ist eine bedeutende Kennzahl, die in jedem Gewächshaus erhoben werden sollte, da sie das Pflanzenwachstum, die Pflanzenentwicklung, den Pflanzenertrag sowie die Pflanzenqualität direkt beeinflusst.
Vereinfacht ausgedrückt, gibt DLI die Lichtmenge an, die eine Pflanze an einem Tag erhält.
Vergleichbar mit einer Regentonne, in der PPFD die einzelnen Regentropfen darstellen, stellt DLI eine tägliche Messung der Anzahl der Photonen dar, die von einer Anbaufläche erhalten wurde und für Photosynthese-Zwecke verwendet werden kann.
DLI in mol pro Tag wird berechnet, indem PPFD in einer 24 Stundenperiode erhoben wird. PPFD wird in Mol pro Quadratmeter und Tag (mol-m-2-d-1) notiert. Es gilt folgende Formel:
Hierbei stellt 3600 die Anzahl der Sekunden pro Stunde dar, die Beleuchtungszeit bzw. Photoperiode ist in Stunden anzugeben.
DLI sollte stets berücksichtigt werden, insbesondere dann, wenn Pflanzen in einem Gewächshaus angebaut werden und sie neben dem natürlichen Sonnenlicht auch eine Assimilationsbeleuchtung erhalten.
Durchschnittliches Tägliches Lichtintegral per Pflanzenart
In folgender Tabelle haben wir die DLI-Werte für verschiedene Pflanzenarten zusammengestellt:
