Künstliche Pflanzenbeleuchtung ist häufig die einzige Möglichkeit, exotische Pflanzen im Winterquartier mit Licht zu versorgen. In diesem Artikel möchte ich die Grundlagen des künstlichen Pflanzenlichts erklären. Außerdem möchte ich zeigen, wie mit Automatisierung und neuer Technik die Überwinterung erleichtert wird. Im Lubera Gartenshop könnt ihr eine robuste und sparsame Pflanzenlampe kaufen, die einen ausreichend grossen Lichtkegel hat.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung: Pflanzenbeleuchtung mit LED & Co. - neue Technik für exotische Pflanzen
- Pflanzenbeleuchtung - die Grundlagen
- Exotische Pflanzen, Licht und Temperatur
- Die Rolle des Winterquartiers
- Pflanzenüberwinterung mit Pflanzenlicht bzw. Pflanzen LEDS
- Die beste Lichtfarbe
- Entscheidend: das Verhältnis von Licht und Temperatur
- Messung der Lichtverhältnisse
- Luxmeter
- Lichtmessung mit der Kamera
- Die optimale Pflanzenbeleuchtung auswählen
- Leuchtstoffröhren
- Energiesparlampen und LED
- LED
- Natriumdampflampen
- Beleuchtungsdauer
- Anbindung des Pflanzenlichts
- Automatisierung in der Pflanzenbeleuchtung und Überwinterung
- Sensoren - die Grundlage für Smart Garden
- Anwendungen zur Automatisierung der Pflanzenpflege
- Herzstück in der 'Smart Orangerie' - das Programm
- Der Rechner im Smart Garden
- Begin with the end in mind
Zusammenfassung: Pflanzenbeleuchtung mit LED & Co. - neue Technik für exotische Pflanzen
Die Überwinterung von Pflanzen, insbesondere exotischen Gewächsen wie Zitronenbäumen, erfordert besondere Sorgfalt. Damit Ihre Pflanzen auch in den dunkleren Monaten gut gedeihen, sollten Sie einige grundlegende Prinzipien der Pflanzenbeleuchtung beachten. Diese werde ich Ihnen im Folgenden erläutern. Sie können verschiedene Arten von Pflanzenlampen ausprobieren und sicherstellen, dass die Lichtverhältnisse den Bedürfnissen Ihrer Pflanzen entsprechen. Beachten Sie jedoch, dass die Überwinterung von Pflanzen auch von anderen Faktoren wie Luftfeuchtigkeit und Bewässerung abhängt. Es ist wichtig, die Bedingungen im Raum insgesamt optimal zu gestalten, um das beste Ergebnis zu erzielen.
Pflanzenbeleuchtung - die Grundlagen
Jedes Lebewesen benötigt Energie, um sich zu bewegen und zu überleben. Bei Pflanzen entsteht diese Energie in der Photosynthese, bei der mit Hilfe von Licht Wasser und Kohlendioxid in Zucker und Sauerstoff umgewandelt werden. Licht ist also für Pflanzen ein wichtiger Faktor, der aber gleichzeitig für uns Menschen schlecht eingeschätzt werden kann. Unsere Augen und die Photorezeptoren der Pflanzen funktionieren nämlich sehr unterschiedlich. Photorezeptoren bei Pflanzen sind Moleküle, die auf Lichtwellen reagieren. Um eine Pflanze also richtig mit Licht zu versorgen, müssen wir das Licht mit ihren 'Augen' sehen. Das richtige Licht ist im Allgemeinen eine wichtige Voraussetzung für den gärtnerischen Erfolg.
Folgende Aspekte bestimmen den Standortfaktor Licht:
- Lichtdauer
- Lichtmenge - die Intensität der Beleuchtung
- Wellenlänge des Lichts - die Farbe des Lichts
- Tag- und Nacht-Unterschied
Ganz allgemein gilt in der Pflanzenpflege, dass die Pflanze so mit Licht versorgt werden muss, wie es ihrer Anpassung an die natürliche Lichtsituation entspricht. Pflanzen aus der Äquatorregion etwa brauchen daher besonders viel Lichtenergie, denn am Äquator treffen die Lichtstrahlen senkrecht auf die Erde und sind daher sehr energiereich. Hierzulande dagegen kommt das Licht im Winter in einem flacheren Winkel auf die Erde, so dass das Licht weniger energiereich ist. Heimische Pflanzen kommen also problemlos mit wenig Licht zurecht.
Exotische Pflanzen, Licht und Temperatur
Bringt man Pflanzen an einen für sie fremden Standort, kommen sie nur in Ausnahmefällen mit den neuen Lichtverhältnissen zurecht. Bringt man Pflanzen aus dem Süden, wo viel Licht ist, in den Norden, reicht ihnen das natürliche Licht nicht aus. Es muss also einen Ausgleich für das fehlende Licht geben. Bei Pflanzen aus subtropischen Regionen wie etwa dem Mittelmeerraum kann man diese durch kühle Temperaturen in eine Art 'Winterschlaf' bringen, in der sie mit geringer Lichtenergie und Lichtmenge zurechtkommen. Bei tropischen Pflanzen wie etwa dem Hibiskus oder der Quitoorange ist das nicht ohne Weiteres möglich; schon allein deshalb, da diese Pflanzen keine kühlen Temperaturen vertragen. Die Temperatur ist also ein wichtiger Steuerungsfaktor für den Lichtbedarf. Pflanzen können ihren Stoffwechsel nicht selbst steuern. Wenn es warm ist, intensiviert sich der Stoffwechsel, wenn es kalt ist, wird er verringert. Bei kühlen Temperaturen benötigen die Pflanzen also weniger Licht.
Die Rolle des Winterquartiers
Wie die Pflanzen im Winter beleuchtet werden, hängt vor allem vom Winterquartier ab. Besonders viel Licht kann man den Pflanzen bieten, wenn man einen Wintergarten oder ein Gewächshaus hat. Diese lassen am Tag viel direktes Sonnenlicht an die Pflanzen. Die Verglasung sollte nur einfach und nicht beschichtet sein, damit die Lichtenergie nicht reduziert wird. Mit einem Glashaus und der richtigen Temperatur kann man auch nördlich der Alpen tropische Pflanzen durch den Winter bringen. Auch die Überwinterung subtropischer und mediterraner Pflanzen ist kein Problem.
Doch nur wenige haben solch ein ideales Winterquartier, das ja auch sehr teuer ist. Häufig gibt es an und in Privatwohnungen und -häusern überhaupt kein -aus Pflanzensicht- helles Winterquartier. Der Versuch, Pflanzen in beheizten Wohnräumen unterzubringen, ist regelmäßig zum Scheitern verurteilt. Ein Ausweg kann eine künstliche Pflanzenbeleuchtung* sein.
Pflanzenüberwinterung mit Pflanzenlicht bzw. Pflanzen LEDS
Wer keinen hellen und kühlen Raum hat, kann mit Hilfe von Pflanzenbeleuchtung einen dunklen Raum als Winterquartier nutzbar machen. Dabei ist aber wichtig, den Lichtbedarf der Pflanzen zu kennen. Nur so kann man Licht in der richtigen Farbe, Menge und in der richtigen Intensität bereitstellen.
Die beste Lichtfarbe
Die Lichtfarbe hängt von der Wellenlänge des Lichts ab. Pflanzen absorbieren, also nehmen blaues und rotes Licht auf, während sie grün-gelbes Licht reflektieren. Daher nehmen wir als Pflanzenfarben grün und gelb wahr (Rote Blätter bestätigen als Ausnahme die Regel). Die richtige Pflanzenfarbe für künstliche Pflanzenbeleuchtung* ist als Mischung von Rot und Blau Violett. Alternativ kann auch ein kaltes Weiß verwendet werden, da dieses Rotes und Blaues Licht enthält. Ungeeignet ist ein warmes Weiß mit einem hohen Gelbanteil.
Entscheidend: das Verhältnis von Licht und Temperatur
In der Regel haben private Haushalte einen, maximal zwei mögliche Räume, in denen Pflanzen frostfrei überwintern können. Immer mehr Häuser und Wohnungen sind -aufgrund des Klimawandels zurecht- gut isoliert, so dass die Temperatur in diesem Raum auch ohne Heizung kaum unter 15° C fällt. Diese Temperatur ist aber für mediterrane und subtropische Pflanzen zu hoch, als dass sie mit wenig Licht zurecht kommen. Die 'Dormans', also die Winterruhe bei mediterranen Pflanzen, setzt erst bei 12° C ein. Ist das Winterquartier wärmer, braucht die Pflanze viel Licht. Die richtige Überwinterung beginnt also mit einem Thermometer, das euch zuverlässig die Raumtemperatur anzeigt.
Messung der Lichtverhältnisse
Der entscheidende Fehler wird nach meiner Erfahrung in der Überwinterung bei der Einschätzung der Lichtverhältnisse gemacht. Ein Wohnung mit Südfenstern wird als hell eingeschätzt, aus Sicht der Pflanzen ist sie es aber gar nicht. Wusstet ihr, dass die Beleuchtungsintensität mit dem Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle abnimmt? In doppelter Entfernung von einem Fenster besteht nur noch ein Viertel der Lichtintensität usw. Darüber hinaus können Pflanzen mit Streulicht wenig anfangen. Sie brauchen direkte Lichtstrahlen auf der Blattoberfläche. Deshalb ist es sehr sinnvoll, für mediterrane Pflanzen eine sparsame LED Überwinterungslampe zu kaufen.
Luxmeter
Die präziseste Methode, die Lichtintensität an einem Standort zu bestimmen ist der Einsatz eines Luxmeters. Die Einheit Lux, die auch als Lumen pro Quadratmeter ausgedrückt werden kann, gibt die Lichtmenge an. Die volle Sonne -direkt und ohne Filter oder Schatten- erreicht Werte um 100.000 Lux, normales Tageslicht je nach Bewölkung 6.000 bis 25.000 Lux und und Licht in Wohnräumen z. T. nur wenige 100 Lux. Es ist klar, dass die Pflanzen mit dieser Lichtmenge nicht zurechtkommen.
Lichtmessung mit der Kamera
Auch mit einer normalen Digitalkamera könnt ihr die Lichtintensität messen. Dazu müsst ihr die Aufnahmemodus 'Zeitenprioriät' wählen, in dem die Kamera die Blende automatisch wählt. Je größer die Blendenzahl, umso intensiver ist das Licht. Folgende Blendenwerte dienen zur Orientierung:
- 2,8 - 4 - Schatten bei 1.500 bis 3.000 Lux
- 5,6 - 11 - normales Tageslicht bei 6.000 bis 25.000 Lux
- 16 - 22 - volle Sonne bei etwa 45.000 bis 100.000 Lux.
In der Wohnung im Winter und in weiterer Entfernung von den Fenstern werdet ihr nur die geringen Blendenwerte angezeigt bekommen. Wie Fotografen wissen, kann man dann und dort ja auch nur mit Blitzlicht fotografieren.
Die optimale Pflanzenbeleuchtung auswählen
Wenn ihr nun die Lichtverhältnisse im Winterquartier kennt und bestimmt habt, geht es im nächsten Schritt um die Auswahl der Pflanzenbeleuchtung. Sicherlich ist das eine gewisse Herausforderung, denn das Angebot ist sehr groß. Bei der Auswahl des Pflanzenlichts geht es um die richtige Lichtfarbe, die Lichtmenge, den Preis und die Haltbarkeit des Leuchtmittels.
Leuchtstoffröhren
Mein Favorit sind Leuchtstoffröhren*. Sie haben einen günstigen Preis, sind haltbar und effektiv. In der Beleuchtung verwende ich für 9 Quadratmeter 5 Grolux-Röhren mit violettem Licht, die jeweils 1 m lang sind und 54 Watt haben. Lampen und Pflanzen sind ca. 40 cm voneinander entfernt, so dass das obere Drittel des Laubs ca. 1.800 Lux hat. Die Temperatur ist im wenig isolierten Quartier 3° bis 10° C und die Beleuchtungsdauer 9 Stunden am Tag. Wenn die Temperatur im frühen Frühjahr steigt, erhöhe ich die Beleuchtungsdauer auf 12 Stunden. Der Nachteil der Leuchtstoffröhren ist die Konstruktion der Lampe, die nicht sehr ansehnlich ist.
Energiesparlampen und LED
Meine tropischen Pflanzen - Hibiskus, Tibouchina und Colocasia- überwintere ich im 15° C warmen Keller mit Hilfe von Energie-Pflanzenlampen oder LED-Pflanzenlampen, die in einen Lampenschirm mit Reflektor eingesetzt werden. Die Biogreen-Energiesparlampen haben bei einer Wattzahl von 14 Watt ebenfalls violettes Licht und erreichen im Abstand von 40 cm einen Luxwert von 8.000 Lux. Der Nachteil der Energiesparlampe mit Lampenschirm ist der beschränkte Lichtkegel. Der Vorteil ist die Einfachheit der Montage -die Lampe kann an einem Deckenhaken aufgehängt werden- und die Flexibilität des Standorts. Frühere Probleme mit der Lebensdauer des Leuchtmittels hat Biogreen in den Griff bekommen. Meine Lampen leuchten mittlerweile im vierten Jahr ohne Probleme.
LED
LEDs sind eine mittlerweile etablierte Lichttechnologie, die vor allem hilft, Strom zu sparen. Auch für die Pflanzenbeleuchtung* werden LED-Lösungen angeboten. Allerdings braucht man für eine flächige Beleuchtung von vielen Pflanzen sehr viele LEDs. Damit reduziert sich der Vorteil der Energeeinsparung im nennenswerten Umfang. Auch die Anschaffung der LEDs wird bei der Beleuchtung größerer Pflanzen oder einer größeren Zahl von Pflanzen recht teuer.
Natriumdampflampen
Der 'Mercedes' unter den Pflanzenlampen sind Natriumdampflampen, die auch im professionellen Pflanzenbau zum Einsatz kommen. Diese erreichen die höchsten Lichtwerte, sind aber auch sehr teuer. Sie benötigen ein Vorschaltgerät, das sowohl den Preis deutlich erhöht als auch den Installationsaufwand verstärkt. Wenn man lichtbedürftige Pflanzen dauerhaft -also nicht nur im Winter- in dunklen Räumen kultivieren will, kommt man an Natriumdampflampen allerdings nicht vorbei.
Beleuchtungsdauer
Neben der Lichtintensität, die in Lux gemessen wird, spielt auch die Beleuchtungsdauer eine Rolle. Um einen sparsamen Energieverbrauch zu erreichen, sollte die Beleuchtungsdauer nicht zu hoch angesetzt werden. Ist die Temperatur im Winterquartier allerdings hoch und das Licht nicht sehr intensiv, kann die Beleuchtungsdauer zur Kompensation eingesetzt werden. Sie kann auf bis zu 14 Stunden erhöht werden, damit die Pflanzen einen Tag-Nacht-Wechsel haben. Allerdings sollte die Veränderung der Beleuchtungsdauer in Stufen erfolgen, da abrupte Wechsel sehr unnatürlich sind.
Anbindung des Pflanzenlichts
Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Positionierung von Licht und Pflanze. Wie oben ausgeführt, nimmt die Lichtintensität mit dem Abstand zur Lichtquelle exponentiell ab. Aus meiner Erfahrung ist ein Abstand von 30 bis 40 cm zwischen oberem Drittel der Krone und der Pflanzenbeleuchtung ausreichend, um die Pflanze mit Licht zu versorgen. Da meine Leuchtstoffröhren fest installiert sind, stelle ich die Pflanzen erhöht auf. Ziel ist es, den maximalen Lichtkegel mit optimaler Lichtenergie auf die Blattoberflächen zu bringen.
Automatisierung in der Pflanzenbeleuchtung und Überwinterung
Die Auswahl der richtigen Pflanzenbeleuchtung ist nur ein erster Schritt, um technische Lösungen in der Überwinterung exotischer Pflanzen zu etablieren. Bereits jetzt lässt sich erkennen, dass die Digitalisierung auch vor dem Garten nicht halt macht. Unter der Überschrift Smart Garden hält der Computer Einzug in die Orangerie.
Sensoren - die Grundlage für Smart Garden
Die Idee für Smart Garden-Anwendungen ist zunächst einfach. Mittels Sensoren werden Veränderungen bei den Standortfaktoren gemessen. Anhand der Messergebnisse können dann diese Standortfaktoren verstärkt oder verringert werden. Dabei gibt es brauchbare Sensoren für folgende Faktoren:
- Temperatur
- Licht
- Feuchtigkeit der Erde und der Luft
- Luftbewegung.
Anwendungen zur Automatisierung der Pflanzenpflege
Die Messergebnisse können im nächsten Schritt verwendet werden, um automatisierte Anwendungen zu betreiben. Die Automatisierung spart Zeit und Energie und verhindert -wenn sie richtig programmiert ist- Pflegefehler. Technische Anwendungen, die im Rahmen eines Smart Garden-Systems gesteuert werden können, gibt es analog zu den Sensoren wie folgt:
- Heizung
- Pflanzenbeleuchtung (wie oben beschrieben)
- Bewässerungs- und Luftbefeuchtungsanlagen
- Ventilatoren.
Herzstück in der 'Smart Orangerie' - das Programm
Die Messung und Steuerung ist nur eine Seite der smarten Überwinterungsmedaille. Entscheidend für den Erfolg ist, dass man auch weiss, wie man die Standortfaktoren steuern kann. Nach meiner Erfahrungen ist das bei vielen angebotenen Lösungen derzeit noch das Hauptproblem: die Programme für die Pflanzen sind unzureichend. Allerdings ist es ganz einfach ein Pflegeprogramm zu schreiben: man setzt einfach die eigenen Erfahrungen um. So lässt sich problemlos der Zusammenhang zwischen Temperatur und Lichtbedarf tabellarisch dokumentieren und in ein Programm zur Beleuchtungssteuerung umsetzen.
Der Rechner im Smart Garden
Die Umsetzung des Programms lässt sich dann mit einem Kleinrechner wie etwa dem Raspberry Pi umsetzen. Dieser ist günstig, individuell erweiterbar und programmierbar. Wenn das Basissystem steht, lassen sich immer weitere Anwendungen entwickeln und optimieren.
Begin with the end in mind
Eine Herausforderung ist sicher die Versorgung verschiedener Pflanzen mit Steuerungslösungen. Daher solltet ihr euch zunächst überlegen, welche Pflanzen ihr langfristig in der Überwinterung betreuen wollt. Dann müsst ihr euch fragen, wo ihr die Pflanzen unterbringt und wie ihr sie dort beleuchten werdet. Wenn diese Planung steht, könnt ihr auch Überlegungen anstellen, wie die Automatisierung von Licht, Temperatur und Feuchtigkeit aussehen könnte.
Sehr geehrter Herr Dr. Große Holtforth, ich hatte den Artikel Lichtdoping bei Pflanzen gelesen, wie man mit UV-B LED Lampen den Wachstum bei Pflanzen beschleunigen kann. Es wurde auch erwähnt das UV-B Krebserregend sei. Da ich am überlegen bin mir eine UV LED Lampe zu kaufen für meine Pflanzen, frage ich mich ob das auch auf die UV LED Lampen zutrifft das sie auf den Menschen Krebserregend wirken? Oder sind meine Bedenken unbegründet?
Mit freundlichen Grüßen
Daniel Webers
Sehr geehrter Herr Webers,
zur Krebsgefahr kann ich nichts sagen, ich denke nur, dass wie immer die Dosis das Gift macht. Außerdem sind Pflanzenlampen grundsätzlich nicht für Wohnräume geeignet. Sie können das UV-Licht auch abschirmen, so dass der Licht-Kegel bzw. die Lichtstreuung eingeschränkt ist.
Viele Grüße
Dominik Große Holtforth