Die richtige Beleuchtung im Gewächshaus ist eine Voraussetzung dafür, dass die für die Photosynthese erforderlichen biochemischen Reaktionen im richtigen Maße ablaufen. Bei ungenügendem oder unzureichendem Licht werden die biochemischen Reaktionen verlangsamt, was zu Ernteausfällen führen kann und sogar die Pflanzen selbst gefährdet.

Besonders wichtig ist die Qualität der Beleuchtung im Herbst und Winter, wenn die Sonneneinstrahlung deutlich geringer ist. Der Lichtmangel in einem Gewächshaus kann durch eine gut konzipierte künstliche Beleuchtung kompensiert werden. Wegen der möglichen negativen Auswirkungen ist es jedoch nicht empfehlenswert, sie ganzjährig einzusetzen. Künstliches Licht ist während der kalten Jahreszeit geeignet, also von Ende Oktober bis Ende März.

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Die Gewächshausbeleuchtung im Winter muss so eingerichtet werden, dass die Lichtenergiedichte tagsüber 400-1000 mmol/m² beträgt. Die Nachtbeleuchtung muss eine Lichtenergiedichte von 5-10 mmol/m² haben. Die Beleuchtung muss in regelmäßigen Abständen eingeschaltet werden, um die Blüte der Pflanzen zu verlangsamen oder im Gegenteil zu beschleunigen. Im letzteren Fall ist die Beleuchtung alle halbe Stunde einzuschalten.

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Für die künstliche Beleuchtung im Gewächshaus gelten außerdem die folgenden Regeln:

• Für das Wachstum der Pflanzen muss die Beleuchtung 12-15 Stunden pro Tag eingeschaltet sein.

• Die Gewächshauspflanzen müssen eine Ruhezeit von mindestens 6 Stunden haben (in dieser Zeit müssen alle Beleuchtungsgeräte ausgeschaltet sein).

• Der Zeitpunkt der Beleuchtung sollte entsprechend dem Entwicklungsstadium der jeweiligen Pflanze gewählt werden. So benötigen manche Gemüsearten in der Anfangsphase 20 Stunden Licht und in der späteren Phase 12 Stunden.

Pflanzen, die Früchte tragen, brauchen mehr Licht als Grünpflanzen (Dill, Petersilie).

• Der Lichtstrom sollte gleichmäßig und einheitlich sein. Dafür sorgen Reflektoren, die das Licht weniger diffus und stärker gebündelt machen.

• Die Farbtemperatur (Emissionsbereich) muss derjenigen entsprechen, die für die Pflanze in einem bestimmten Entwicklungsstadium günstig ist.

Lichtfarben und ihre Wirkung auf Pflanzen

Blaues Licht (400-500 Nm) – wichtig für ein gutes vegetatives Wachstum der Pflanzen. Farbtemperatur im Bereich von 6000-6500 Kelvin (K). Setzlinge bevorzugen dieses blaue Licht. Wenn die Sämlinge wachsen, können Quecksilberdampflampen verwendet werden, da sie eine erhöhte Strahlung nahe dem Ultraviolett haben. Allerdings sollte man sich der Risiken bewusst sein: Wenn die Quecksilberlampe kaputt geht, ist die gesamte Pflanze unbrauchbar.

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Grün (500-600 Nm) – wird in der Photosynthesephase benötigt. Der geeignete Farbtemperaturbereich ist 4000–4500 K.

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Rot (600-700 Nm) wird für Pflanzen während der Blütezeit benötigt, da es eine wichtige Rolle bei der Fruchtbildung spielt. Die Farbtemperatur liegt im Bereich von 2700-3200 K (dominiert von den angegebenen Wellenlängen).

Orange (590-620 Nm) ist ebenfalls für die Blüte und Fruchtbildung sowie für photosynthetische Prozesse verantwortlich und beeinflusst die Wachstums- und Entwicklungsgeschwindigkeit. Orange ist nützlich für das Wachstum von Blumen, Zitronen, Tomaten und Paprika. Die Strahlen des warmen Spektrums sind für das Wurzelwachstum sowie für die Vorbereitung der Blüte nützlich.

Violett (380-490 Nm) stimuliert zusätzlich die Proteinproduktion und das Wachstum der grünen Blattmasse. Nützlich für den Anbau von Grünpflanzen, Sämlingen und Wurzeln. Beschleunigt die Blüte bei Sorten, die von Natur aus an kurze Tageslichtstunden gewöhnt sind.

Wie die photosynthetische Effizienz von der Wellenlänge des Lichts abhängt

Licht im Bereich von 380–400 Nm und 700–750 Nm hat eine regulierende Funktion und wird daher in minimalen Mengen benötigt. Der Bereich unter 380 nm und über 750 nm wirkt sich negativ auf Gewächshauspflanzen aus.

Bei der Berechnung der Beleuchtung eines Gewächshauses ist es oft notwendig, mehrere Lampen mit unterschiedlichen Spektralbereichen zu kombinieren, da sie alle für ein normales Pflanzenwachstum notwendig sind. Das liegt daran, dass es auf der Welt noch keine Lampen gibt, die das weiße Licht der Sonne exakt nachahmen. Künstliches Licht kann nur einen Lichtstrom erzeugen, der diesem so nahe wie möglich kommt.

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Deshalb hat sich der Einsatz von Leuchtdiodenlampen (LED) für die Beleuchtung in Gewächshäusern durchgesetzt. Der Grund dafür ist die große Ähnlichkeit mit dem natürlichen Sonnenlicht. NASA-Mitarbeiter waren sogar in der Lage, Pflanzen in Raumfahrzeugen zu züchten, indem sie die Kosten für die Beleuchtung eines Gewächshauses mit LED-Lampen berechneten.

Durch die Kombination mehrerer Spektralbereiche in LEDs entsteht zudem ein ähnlicher Effekt wie beim Aufbringen eines speziellen Düngers auf den Boden. LED-Lampen werden meist in herkömmlichen linearen Systemen an flexiblen Kabeln montiert. Zu den Vorteilen des Einsatzes von LED-Lampen in Gewächshäusern gehören die Verringerung der Verdunstung von Feuchtigkeit aus dem Boden, die Möglichkeit, das Beleuchtungssystem in unmittelbarer Nähe der Pflanzen zu installieren, da LED-Lampen die sie umgebende Luft nicht aufheizen oder überhitzen, der geringe Stromverbrauch und die Möglichkeit, den gewünschten Bereich des abgegebenen Lichtspektrums zu erreichen.

Wie man verschiedenfarbige Lichter für Pflanzen kombiniert

Bei der Wahl der Beleuchtung für Gewächshäuser kombinieren Experten verschiedene LEDs:

• 1 blau (470 Nm) + 6 orange (612 Nm) + 12 rot (660 Nm).

• 1 blaue (ca. 450 Nm) in der ersten Wachstumsphase gefolgt von 1 roten (660 Nm).

Bodenmontierte Leuchten müssen einen stumpfen Einfallswinkel von mehr als 90° haben. Auch die Größe der Leuchten ist wichtig: Je kompakter die Leuchte ist, desto weniger behindert sie das natürliche Sonnenlicht.