Växter växer bäst i vitt ljus

16646
LED belysning för växter har ofta dioder i blått och rött. Foto: Niklas Hjelm

Att hitta rätt i djungeln av olika sorters växtbelysningar kan kännas som en omöjlighet. Men Karl-Johan Bergstrand, en av Sveriges främsta experter på växtbelysning har glädjande besked; enklast och billigast fungerar alldeles utmärkt!

Ljusenergin från solen är via fotosyntesen grunden för det mesta livet här på jorden. I fotosyntesen fångar växterna upp ljusenergin och gör om den till lagrad näring (socker) i en reaktion med koldioxid och vatten. Sockret som bildas används sedan som byggstenar för växten.

Extra ljus gav nya möjligheter
Under vinterhalvåret är instrålningen från solen här i Sverige otillräcklig för många växter, inte minst då vi på vintern givetvis måste ha våra odlingar inomhus. En hel del ljus går då förlorat eftersom det måste passera genom en eller flera glasrutor innan det når fram till växten. Lyckligtvis behöver inte växterna nödvändigtvis få sitt ljus från solen för att växa; ljus från lampor duger faktiskt i princip lika bra. Redan i början av 1900-talet konstaterade man att växter i växthus växte bättre på vintern om de ”bestrålades” med ljus. På den tiden använde man neonrör eller kvicksilverlampor. Inom yrkesodlingen var man snabb med att plocka upp tråden och började redan på 1930-talet använda belysning som hjälpmedel vid plantuppdragning vintertid. Allteftersom bättre lamptyper kom ut på marknaden blev konstbelysning alltmer viktigt och används idag mer eller mindre under hela produktionsförloppet främst för krukväxter, kryddväxter och sallat, men det förekommer numera även vinterodling av till exempel tomat och gurka där det allra mesta av ljuset då kommer från konstbelysning. Man börjar till och med tala om att odla i utrymmen utan inflöde av naturligt ljus, vilket möjliggör odling i till exempel källarutrymmen eller avställda industrilokaler. Även för hobbyodlare finns numera effektiva belysningsarmaturer till överkomliga priser.

Från fönsterodlare till forskare
År 1995 ville en 15-årig pojke odla fram sallatsplantor för utplanering i sin fönsterkarm. Eftersom det var tidigt på våren och fönstret var nordvänt insåg han nödvändigheten av extra belysning. Han hängde upp två 40 W glödlampor och tänkte att det måste vara någorlunda tillräckligt med ljus. Sallatsplantorna blev mycket långa och rangliga och var helt odugliga. Varför blev det så trots det starka ljuset? Pojken insåg att det måste vara något fel med ljuset, trots att det var vitt som solljuset. Här tändes ett intresse för ljus hos pojken, som senare började forska i ämnet och som råkar vara författaren till denna artikel.

Fotosyntesaktivt ljus
Det fotosyntesaktiva ljus (de delar av ljuset som växterna använder för fotosyntesen) består av elektromagnetisk strålning med en våglängd mellan 400 och 700 nanometer (nm). Detta spektralområde kallas också PAR-området (Photosynthesis Active Radiation, fotosyntesaktiv strål­ning) och sammanfaller i stort med det för människans öga synliga spektret. Ljus med kortare våglängder kallas UV-ljus och ljus med längre våglängder kallas infrarött ljus (värmestrålning). Det kortvågiga blåa ljuset är mer energirikt än det långvågiga röda ljuset. Även strålning av våglängder utanför det fotosyntesaktiva området kan påverka växterna, om än inte fotosyntesen.

Ögon känsliga för grönt
En viktig skillnad finns dock mellan det mänskliga ögat och växternas fotosyntes; medan våra ögon är mest känsliga för gulgrönt och mindre känsliga för rött och blått, är det i princip tvärtom med växterna. Klorofyllet absorberar rött och blått ljus bäst, medan grönt och gult ljus i större utsträckning reflekteras bort eller går rakt igenom bladen utan att absorberas. Det är dock viktigt att påpeka att även grönt och gult ljus trots allt absorberas i viss omfattning; man kan odla växter i enbart grönt ljus, även om tillväxten blir lite sämre.

Lux och lumen
Ska man mäta ljus ger man sig in i en djungel av olika enheter och mätmetoder. Ofta talar man om lux, som är ett mått på hur mycket ljus som träffar en viss yta. Begreppet lumen, som talar om hur mycket ljus en ljuskälla avger, är kopplat till lux.
Om en ljuskälla som avger 100 lumen får lysa på en yta på en kvadratmeter blir ljusstyrkan på den ytan 100 lux. Ljusstyrkan på en yta avtar kvadratiskt mot avståndet till ljuskällan. Om lampan i exemplet ovan är en meter från ytan, istället flyttas två meter bort, kommer ljusstyrkan att bli 25 lux. Å andra sidan blir en fyra gånger så stor yta upplyst istället. Man förlorar alltså inget ljus på att öka avståndet till ljuskällan, det enda som händer är att ljuset ”späds ut” och fördelas över en större yta.

Glöm lux och lumen
Lux och lumen är mått som är baserade på det mänskliga ögats uppfattning om ljus, och vi tillmäter därför grönt ljus ett större värde än rött och blått ljus. Vi ser helt enkelt det ljuset bäst.
Som jag nämnde tidigare, reagerar fotosyntesen starkast på rött och blått ljus. Lux och lumen är alltså tämligen oanvändbara för att mäta växtljus, åtminstone om man jämför ljuskällor med olika spektral sammansättning. En ljuskälla som avger mycket grönt ljus (till exempel ett lysrör) kommer att ge ett mycket högre lux-tal i förhållande till en ljuskälla som avger mycket rött eller blått ljus, trots att ljusintensiteten mätt i fotosyntesaktivt ljus kanske är densamma.

Proffsen mäter mikromol

Inom professionell odling använder man därför begreppet mikromol, µmol, som tar hänsyn till de olika våglängdernas olika energiinnehåll. Man delar in energin i ”ljuspaket”, fotoner, där varje foton är lika mycket värd oberoende av våglängd. En lampas ljusavgivning anges då i mikromol per sekund, och ljusstyrka på en yta uppges i mikromol per sekund och kvadratmeter. En lampa med högre effekt i watt räknat avger normalt sett mer ljus än en med lägre effekt, men detta beror också på lampans effektivitet. De allra bästa lamporna som finns på marknaden idag ger cirka 2,5 mikromol per watt. Helst ska värdet ligga över 2 mikromol per watt för att det ska vara en effektiv lampa.

Bra tumregel
Utomhus en solig sommardag kan ljusstyrkan uppgå till cirka 1500 mikromol per sekund och kvadratmeter (detta kallas även PPF, Photosynthetic Photon Flux). Även under starka lampor (400–600 W) uppnår man ofta inte mer än ungefär 200 µmol per sekund och kvadratmeter. En bra tumregel är att det behövs cirka 200 mikromol per sekund och kvadratmeter i 16 timmar för att få en god tillväxt. Tyvärr är mätare som mäter i mikromol väldigt dyra och knappast aktuella för en hobbyodlare att köpa. Istället får man göra en enkel överslagsberäkning; om man har en lampa på 100 W och man utgår ifrån att den ger 2 mikromol per watt så blir ljusstyrkan på en kvadratmeter 200 mikromol.
Det kan alltså räcka med 100 W per kvadratmeter när man odlar men det är nästan omöjligt att få reda på mikromolvärdet på lampor som finns i vanliga butiker, och värdet kan sjunka ganska snabbt när lampan åldras. Därför rekommenderar jag 200 W per kvadratmeter, men som sagt, det kan fungera med något lägre effekt också. Vill man hålla nere energiförbrukningen, så är det bäst att prova sig fram med avståndet från växterna och effekten på lampan.

Kelvin mindre viktigt
Ett annat mått som det ofta talas om i ljussammanhang är färgtemperaturen, mätt i Kelvingrader. Högre ljustemperatur innebär ett ”kallare” ljus, det vill säga ett ljus med mer inslag av blått. Här är dock det mänskliga ögat mer känsligt än växterna. Om man jämför spektralfördelningskurvorna för ett kallvitt lysrör och ett varmvitt finner man ganska små skillnader. Varmvitt eller kallvitt ljus spelar alltså ingen större roll för växterna. Inte heller Ra-indexet, som anger färgåtergivningen med en viss ljuskälla, är intressant i odlingssammanhang eftersom det enbart har med det mänskliga ögats uppfattning att göra.

Chiliodlaren Stig Häggkvist har gjort en mängd experiment med växtljus och kommit fram till samma resultat som Karl-Johan Bergstrand – lysrör med vitt ljus fungerar bäst. Det spelar ingen roll om ljuset är varmvitt eller kallvitt. Här är ett test med fyra sorters chili odlade med tre olika lampor.
Rad 1: T8 Lysrör TLD 840, kallvit (4000 K).
Philips.
Rad 2: LED RBC-30 W (Quattro) Vit – Blå – Röd
Röd 635 nm, 665 nm, Blå 440 nm, Vit 450 nm (vit, 6500K). Eco solutions.
Rad 3: LED Röd – Grön – Blå, 36 W. 1:1:1 av blått rött och grönt ljus. Gemma.

Foto: Stig Häggkvist

Ljusets inverkan på växter
Vi vet alltså att rött och blått ljus har den största effekten på fotosyntesen, men att även andra våglängder kan tas upp. Ljuset betyder dock mer än bara energi för växten. Ljuset talar också om för växterna saker som vilken årstid det är och vilken omgivning växterna befinner sig i. För att göra detta har växten olika så kallade ljusreceptorer. Via ljusreceptorerna kan växten känna av dagens längd, men även i viss mån ljusets spektrala sammansättning vilket talar om för växten vilken omgivning den befinner sig i. Växterna känner av att de är omgivna av andra blad genom att ljus som passerat igenom blad eller reflekterats på blad­ytor innehåller mer långrött och grönt ljus, i förhållande till ”rent” solljus. Detta ger växten en signal om att öka sträckningstillväxten och är orsaken till att plantor som vuxit i skugga blir långa och taniga.
Olika våglängder påverkar alltså växten på olika sätt. Sammanfattningsvis kan man säga att långrött ljus gör att växten sträcker sig, medan blått ljus oftast har ansetts förhindra sträckning. Det senare är dock inte helt sant; senare års forskning har visat att växter som växer i enbart rent blått ljus får en kraftig sträckning. Rött ljus ger ökad bildning av sidoskott och rötter. UV-ljus påverkar också växterna, till exempel främjar UV-ljus bildandet av en tjockare kutikula (bladens ”hud”) vilket kan göra växterna mer motståndskraftiga mot sjukdomar och skadedjursangrepp.

Olika lamptyper
Historiskt har man främst använt olika typer av urladdningslampor, till exempel lysrör, metallhalogenlampor och högtrycksnatriumlampor (de med gult ljus, av den typ som används mycket inom yrkesodlingen). Gemensamt för dessa är att de är hyggligt effektiva, har ganska lång livslängd och har ett spektrum som är åtminstone acceptabelt för plantorna. Priset är också ganska lågt i förhållande till effekten. Glödlampor däremot duger inte på grund av kort livslängd, dålig effektivitet och högt innehåll av långrött ljus. Det var det långröda ljuset som gav upphov till den kraftiga sträckningen av mina sallatsplantor i exemplet i inledningen.
LED-tekniken uppfanns redan på 1920-talet med det är först på senare år som ljusstyrkan och prisläget utvecklats så att lamptypen kan komma i fråga för belysning i odlingssammanhang. LED-belysningens fördelar omfattar lång livslängd, hög effektivitet, samt flexibilitet vad gäller ljusets kvalité och armaturens utformning.
En vanlig myt är att LED-lampor är väldigt mycket effektivare än andra lampor och inte avger någon värme. Detta är helt fel. För de bästa LED-lamporna gäller att cirka 35% av inmatad el blir ljus, resten, 65%, blir värme. I princip samma förhållande gäller för de bästa högtrycksnatriumlamporna. För lysrör blir cirka 25% ljus och 75% värme. LED-ljuskällorna skiljer sig väsentligt jämfört med andra ljuskällor på en punkt; värmehanteringen. Den värme som uppstår avges inte i form av strålning (IR), som hos andra lamptyper utan bildas i själva dioden och måste kylas bort. Om dioden blir för varm försämras både ljusutbyte och livslängd kraftigt. Därför innehåller LED-armaturer ofta fläktar för kylningen. Detta innebär både för- och nackdelar; fördelen är att lampan kan placeras nära plantan. I växthus däremot har man nytta av värmestrålningen för att värma och torka bladen och det kan därför vara en nackdel att gå miste om värmestrålningen.

Senaste forskningsresultaten
Den snabba utvecklingen inom belysningsteknik har åter gjort ljus till ett hett område inom den hortikulturella forskningen världen över. Man har förväntningar om att kunna spara energi men också att på olika sätt kunna styra växterna, till exempel deras tillväxt men även innehåll av olika ämnen och smaken hos grönsaker och kryddor.
Vidare tror man på ett genombrott för helt nya odlingsmetoder, såsom odling med enbart artificiellt ljus. Forskningen är i stort sett inriktad på LED-belysning. Resultaten har visat att det är bäst att ha någon form av vitt ljus som innehåller lite av alla våglängder. Detta för att säkerställa att växten inte saknar någon våglängd som kan behövas för specifika processer i växten. Om ljuset är kallvitt eller varmvitt har ingen större betydelse. En fördel med att odla i blått och rött ljus är att plantorna då blir något mer kompakta än om de odlas i lysrörs- eller högtrycksnatriumljus.
Vinsten rent tillväxtmässigt med att använda enbart rött och blått ljus är däremot liten; klorofyllet må absorbera dessa våglängder bäst men i växten finns också andra pigment som absorberar andra våglängder och transporterar deras energi in i fotosyntesapparaten. Det är också skillnad på ett enskilt blads ljusabsorption och absorptionen om man ser till en hel planta. De lägre bladskikten i plantan fångar upp våglängder (exempelvis grönt ljus) som ”ratats” av de övre bladen, och ser till att även detta ljus kommer till nytta. Växten anpassar sig också efter rådande förhållandena, bladen blir så att säga experter på att utnyttja just den typen av ljus de växer i. Växterna behöver faktiskt inte ens få sitt ljus ovanifrån; det har visat sig att det går lika bra att belysa bladen underifrån.

Billiga lysrör fungerar lika bra som de specallysrör som lanseras som växtlampor. Det avgörande är lysrörets effekt (W). Om ljuset är kallvitt eller varmvitt spelar ingen roll för odlingsresultatet. Foto: Xxxxxx Xxxxxxxx

Karl-Johan Bergstrand svarar på frågor om växtljus


Vilket är bäst – lysrör eller LED?
Båda lamptyperna har för- och nackdelar (se tabell). Huvudsaken är att ljuset som lampan avger är vitt och har tillräckligt hög effekt.

Är det bättre att ha till exempel två lysrör på 30 W nära plantorna än två på 54 W längre ifrån eller mår växterna alltid bäst med så hög effekt på lampan som möjligt?
Hög effekt är alltid bättre. Den enda risken med att ha ljuskällan för nära växten är risken för brännskador.

Hur ska man tänka angående ljuskällans
avstånd från växten?

Grundregeln är att 200 W per kvadratmeter behövs för att växterna ska trivas. Det är svårt att exakt säga på vilket avstånd lampan/lamporna ska sitta för att belysa en yta på en kvadratmeter eftersom det beror på ljuskällans spridningsvinkel. Man får försöka bedöma det själv genom att se hur stor yta som blir belyst. Vid uppdragning av plantor är det bra att ha belysningen så nära plantorna som möjligt utan att de riskerar att brännas (cirka 20–40 cm).

Om man till exempel vill odla tomater i ett rum utan fönster, räcker det då med att belysa endast uppifrån? Hur starka lysrör? Bör väggarna vara vita?
Det räcker att belysa uppifrån. Reflekterande material på sidorna är bra. Effektbehov: cirka 200 W per kvadratmeter.

Finns det någon risk med att ha ljuskällan för nära växterna? Är det någon skillnad på LED och lysrör i det avseendet?
LED avger mindre strålningsvärme än andra ljuskällor och kan därför placeras närmare.

Om jag ska välja mellan 2700 K och 6500 K
– är det verkligen ingen som helst skillnad för växterna?

Jag hade nog valt 6500 K, men det är som sagt ingen större skillnad.

Vilken typ av lysrörsarmatur fungerar bäst för att ljuset ska bli så effektivt som möjligt?
En armatur med reflektor är att föredra men det går bra med andra också.

Så här kan det se ut när man letar lysrör:
Effekt: 58 W, Färg: Kallvit, Färgtemp: 4000 K
Ra Index: 91, Ljusflöde: 4600 Lm
Vad är det exakt jag får veta genom att titta på Effekt, Ra Index och ljusflöde? Vilket/vilka av de här värdena har betydelse för växterna?

Egentligen är det bara effekten som är intressant. Man bör ha cirka 200 W per kvadratmeter, alltså 4 lysrör i detta fallet. Färgtemperaturen har inte så stor betydelse. Ra-index är ointressant.

Gör det någon skillnad om man har något som reflekterar ljuset från sidorna, typ reflekterande folie eller vita skärmar?
Det är bra att avgränsa odlingsytan med reflekterande material till exempel vit folie eftersom förlusterna av ljus mot sidorna då blir lägre.

Vad rekommenderar du för minimieffekt för övervintring av ljuskrävande växter som till exempel oliv och citrus?
Här räcker det med mindre effekt, cirka 50 W per kvadratmeter vid 16 timmars belysning.

Ökar ljusbehovet med stigande temperatur?
Ja, det gör det, eftersom de flesta växter växer snabbare upp till cirka plus 25 grader, och då behöver mer ljus till fotosyntesen.