Odla inomhus Växtljus

Vanliga frågor om växtljus
Fakta om olika lamptyper

Vanliga lysrör och lysrörslampor fungerar alldeles utmärkt som växtbelysning. Varmvitt eller kallvitt ljus spelar ingen roll, det viktigaste är att effekten är hög, minst 100W/kvadratmeter odlingsyta behövs. Foto: Lotta Flodén

 

Enkelt att välja växtljus

Text: Karl-Johan Bergstrand, institutionen för Biosystem och teknologi, SLU Alnarp

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; vanliga, billiga lysrör eller lysrörslampor fungerar utmärkt! Huvudsaken är att ljuset är vitt och att lampan har hög effekt.

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.

Lampor nästan lika bra som solen
Under vinterhalvåret är instrålningen från solen 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.

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.

Vitt ljus bäst för växter
Karl-Johan Bergstrand har nu (2017) definitivt konstaterat att det växer sämre med rött/blått ljus jämfört med kontinuerligt spektrum (vitt ljus), så det kan med fog sägas vara vetenskapligt bevisat att vitt ljus är bäst för växterna.

Vi ser mest grönt ljus
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.

Det mänskliga ögat är mest känsligt för gult och grönt ljus. Det innebär att det vi upplever som starkt vitt ljus är just de våglängderna i ljuset som motsvarar gult och grönt ljus. I samma ljus kan det finnas mycket eller lite ljus med andra våglängder men det kan det våra ögon inte uppfatta. Därför kan ljuset från en lampa uppfattas som starkt men ändå innehålla alldeles för lite rött och blått ljus för att fotosyntesen hos en växt ska fungera optimalt. Illustration: San Diego Hydroponics & Organics

Lux och lumen oanvändbart för att mäta växtljus
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.
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.

Växter växer bäst i vitt ljus
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 luxtal 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.

Minst 100W/kvm odlingsyta 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.

Varmvitt eller kallvitt spelar ingen roll
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.

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 för växtbelysning
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.
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.

Inköpspriserna är baserade på 2014 års priser.

Senaste forskningsresultaten (2014)
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.


KARL-JOHAN BERGSTRAND SVARAR PÅ VANLIGA 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.

Tekniken har utvecklats och det finns betydligt fler produkter på marknaden idag (2017) än för 2-3 år sedan.
Fortfarande säljs många LED-produkter med dåliga prestanda till alltför höga priser.
Jag brukar idag rekommendera att köpa vanliga LED-lampor för hemmabruk (som kostar några tior hos t.ex. IKEA), dessa duger utmärkt även till växter.

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 minst 100W per kvadratmeter (helst 200W) 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.

Vilket är bäst – varmvitt eller kallvitt ljus?
Det har ingen större betydelse.

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.