LED-teknikens potential för energibesparing och växtstyrning vid produktion av prydnadsväxter och grönsaker i växthus.

Sammanfattning av slutrapport
Projektets mål var att bedöma tillämpligheten och eventuella fördelar med användadet av LED-teknik vid odling av prydnadsväxter och småplantor i växthus. LED-belysning användes i tre olika applikationssätt: 1: Som enda ljuskälla i klimatkammare, 2: som tillskottsbelysning i växthus, 3: som dagförlängning i växthus. Vid odling i klimatkammare med monokromatiskt ljus framkom att blått ljus ledde till kraftig sträckning, medan rött ljus gav upphov till kraftig rotutveckling. Liknande resultat uppnåddes då motsvarande monokromatiskt LED-ljus användes som dagförlängning. LED-ljus (vitt eller rött/blått) i växthus kunde hos vissa växtslag uppnås en viss reduktion av sträckningstillväxten med LED-ljus, jämfört med HPS. Totala tillväxten (frisk/torrvikt) var i regel högst hos de plantor som vuxit i HPS-belysning. Avsaknaden av strålningsvärme från LED-armaturerna ledde till (i jämförelse med HPS-lampor) lägre bladtemperatur med lägre transpiration och långsammare utveckling som följd.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Tillskottsbelysning används i växthus både som assimilationsljus för att driva fotosyntesen och för fotoperiodiskt ljus, d.v.s. för att styra växternas blomningsreaktioner. Särskilt vid assimilationsbelysning krävs höga ljusintensiteter vilket gör detta till en energikrävande process. Traditionellt sett har högtrycksnatriumlampor (HPS) använts för assimilationsljus och glödlampor för fotoperiodiskt ljus. Senare års stigande energipriser, ökande miljöhänsyn samt utfasningen av glödlampan har lett till en snabb utveckling inom belysningstekniken med följden att nya ljuskällor, t.ex. LED-belysning, blivit intressanta även för hortikulturella applikationer. LED-belysningen har intressanta egenskaper som kan vara särskilt värdefulla vid odling i växthus, som t.ex. lång livslängd, låg värmestrålning, flexibilitet vad gäller utformning av armaturer samt möjligheten att få ett ljus med skräddarsydd spektralfördelning. Optimerad spektralfördelning kan vara en fördel både de vågländer med sämre absorbans hos växternas klorofyllsystem (t.ex. grönt) kan elimineras till fördel för de ljuskvalitéer med störst effekt på fotosyntesen (rött och blått). Vidare kan ett optimerat spektrum påverkas växternas sträckningstillväxt, samt blombildning. Förutom LED-ljus finns det ett ytterligare ett flertal intressanta tekniker som kan komma i fråga för växthusändamål, t.ex. keramiska metallhalogenlampor (CMH), induktionslampor och plasmalampor. Inom det aktuella projektet utvärderades LED-belysning i tre olika applikationer, 1: Som enda ljuskälla i klimatkammare, 2: som fotoperiodiskt ljus (dagförlängning) och som assimilationsljus (i kombination med dagsljus). Dessutom utvärderades CMH- och induktionslampor i växthusförsök. I klimatkammare användes ljusstyrkan 60, i växthus 100 och vid dagförlängning c:a 20 µmol m-2 s-1. I försöken användes ekonomiskt viktiga kulturer som Krysanthemum, Julstjärna, Kalanchoe, Pelargon, Petunia och grönsakssmåplantor. Vid försöken i klimatkammare och för dagförlängning användes rena monokromatiska fäger såsom rött, grönt, blått och gult ljus, samt polykromatiskt vitt ljus. I försöken med assimilationsljus användes armaturer med en kombination av rött och blått ljus, vitt ljus samt konventionell HPS-teknik. Biometriska mätningar av plantornas tillväxt och utveckling gjordes kontinuerligt samt vid försöksavslut. Utöver detta loggades klimatparametrar i plantskiktet kontinuerligt, dessutom utfördes mätningar av plantornas fotosyntes. Då växterna odlades i klimatkammare utan tillträde av naturligt ljus visade det sig, intressant nog, att blått ljus gav en ökad stäckningstillväxt hos flertalet växtslag. Rött ljus, däremot, gav små knubbiga plantor med mycket kraftig rotbildning. Vidare visade det sig, att plantorna anpassade sin fotosynteskapacitet efter rådande ljusförhållanden.
Då monokromatiskt ljus gavs som dagförlängning uppnåddes liknande effekter som då motsvarande våglängder användes i klimatkammare, d.v.s. blått ljus gav upphov till ökad sträckningstillväxt. Samtliga ljuskvalitéer förhindrade blomningen i kortdagsväxter, undantaget blått ljus där blomning erhölls om ljusintensiteten understeg c:a 10 µmol m-2 s-1.
Då LED-ljus användes som assimilationsljus erhölls en viss reduktion av sträckningstillväxten då rött/blått LED-ljus användes. Däremot var tillväxten i fråga om frisk- och torrvikt i regel högst hos de plantor som odlats med HPS-belysning. Dessutom hade plantor som odlats med HPS-belysning snabbast utveckling fram till saludugligt stadium, 4-7 dagar snabbare än de plantor som odlats med LED-belysning. Högre bladtemperatur till följd av HPS-armaturernas värmestrålning är en trolig förklaring till detta, vilket också stöds av det faktum att lufftemperaturen i bladskiktet var c:a 1 grad högre i de försöksled som fått HPS-belysning, jämfört med LED-belysning. Detta ledde även till ökad transpiration. Även här anpassade sig bladen till rådande ljusklimat, med högre fotosynteskapacitet per cm2 bladyta hos de plantor som fått vitt LED-ljus. Jämfört med HPS-ljus gav såväl LED som induktions- och CMH-belysning lägre biomassatillväxt (frisk/torrvikt).
Sammanfattningsvis kan sägas, att LED-teknikens egenskaper beträffande värmeavgivningen har stor betydelse i växthussammanhang. Avsaknaden av strålningsvärme leder till lägre bladtemperatur och minskad transpiration jämfört med HPS-belysning, vilket möjligen kan kompenseras med höjd lufttemperatur. Ett annat alternativ är att i görligaste mån placera ljuskällan inne i bladverket för att på så vis dra nytta av konvektionsvärmen. Vinsten med ett spektrum bestående av rött och blått ljus, vilket matchar klorofyllets absorptionsspektrum, visade sig i dessa försök vara obefintlig. Däremot påverkades växternas sträckningstillväxt och utveckling med avseende på blom-, skott- och rotutveckling beroende på ljuskvalité. Tillsvidare blir rådet till odlare att satsa på den beprövade HPS-tekniken vid nyinstallation av assimilationsbelysning. Belysningsinstallationer i odlingskammare eller för fotoperiodiskt ljus torde däremot med viss fördel kunna utföras med LED-teknik. Vidare utveckling behöver bedrivas gällande möjligheten att styra växterna med hjälp av ljuset. För att LED-tekniken ska få ett genombrott för assimilationsbelysning krävs dels ökade möjligheter för att använda belysningen till växtstyrning, samt avsevärda prissänkningar på utrustningen. Vidare behöver armaturerna göras mindre skrymmande, och överskottsvärmen från armaturerna behöver hanteras på sådant sätt att den kommer kulturen tillgodo.