Tägliche Lichtmenge

Die tägliche Lichtmenge (engl.

daily light integral

, DLI) beschreibt in der Biologie der Pflanzen sowie der Pflanzenproduktion die Anzahl der photosynthetisch aktiven Photonen (photosynthetisch aktive Strahlung), die während eines Tages auf einer bewachsenen Fläche auftreffen.

Die Kenntnis oder Ermittlung der täglichen Lichtmenge ist nützlich, um Lichtverhältnisse für Pflanzen zu bewerten. Die Lichtmenge korreliert direkt mit dem Wachstum und dem Ertrag.

Das Wachstum einer Pflanze wird von der Zahl der verwertbaren Photonen, die sie jeden Tag bekommt, bestimmt. Wenig intensives Licht über einen langen Zeitraum führt oft zum gleichen Zuwachs wie hohe Lichtintensität über einen kurzen Zeitraum.

Die tägliche Lichtmenge DLI wird in Mol pro Quadratmeter pro Tag (mol·m⁻²·d⁻¹) angegeben. Die tägliche Lichtmenge ist das Zeitintegral der PPFD (Photosynthetically Active Photon Flux Density) über einen Tag.

Verbundene Begriffe

Photosynthetisch aktive Strahlung (engl.

photosynthetically active radiation

, PAR) ist elektromagnetische Strahlung, die im Bereich der photosynthetisch wirksamen Lichtwellenlängen liegt. Als photosynthetisch wirksames Photon wird ist in diesem Zusammenhang ein Photon bezeichnet, das in diesem Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 Nanometern liegt.

Sinnvolle Größen bezüglich der PAR sind dabei:

• Eingestrahlte Lichtenergie in Joule pro Sekunde pro Quadratmeter (J/(s·m²)), welche für die biologische Wirkung aber weniger Aussagekraft besitzt, da hierfür die Anzahl der Photonen von größerer Bedeutung ist.
• Photosynthetisch aktiver Photonenfluss (engl.
  photosynthetic photon flux
  , PPF) in Mikromol pro Sekunde (μmol/s). PPF gibt die Menge der von einer Lichtquelle pro Zeit abgegeben photosynthetisch wirksame Photonen an. PPF ermöglicht einen Vergleich unterschiedlicher Lichtquellen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit für das Pflanzenwachstum.
• Photosynthetisch aktive Photonenflussdichte (engl.
  photosynthetic photon flux density
  , PPFD) in Mikromol pro Sekunde pro Quadratmeter (μmol/(s·m²)). PPFD gibt die Menge der photosynthetisch wirksamen Photonen pro Fläche und Zeit an. PPFD ist für das Pflanzenwachstum wichtig, da sich damit angeben lässt wie viele wachstumsrelevanten Photonen bei der Pflanze selbst ankommen.

Gewöhnliche tägliche Lichtmenge

Die tägliche Lichtmenge variiert im Freien abhängig von der geografischen Breite, der Jahreszeit und der Bewölkung. An manchen Orten können an sehr hellen Sommertagen Werte über 70 mol·m⁻²·d⁻¹ erreicht werden. Bei Pflanzen, die im Schatten höherer Pflanzen wachsen, wie beispielsweise Pflanzen am Waldboden, kann die tägliche Lichtmenge sogar im Sommer unter 1 mol·m⁻²·d⁻¹ betragen. In Gewächshäusern wird 30–70 Prozent des Lichts von außen absorbiert oder reflektiert. Deshalb ist die tägliche Lichtmenge in Gewächshäusern selten höher als 30 mol·m⁻²·d⁻¹. In Klimakammern sind Werte zwischen 10 und 30 mol·m⁻²·d⁻¹ normal.

Auswirkungen auf Pflanzen

Der DLI hat Auswirkungen auf viele Eigenschaften von Pflanzen. Auch wenn nicht alle Pflanzen gleich auf bestimmte Lichtverhältnisse reagieren, lassen sich einige Gemeinsamkeiten feststellen.

Ein zu hoher DLI-Wert wird der Pflanze Schaden zufügen und ein zu niedriger Wert ihr Wachstumspotenzial vermindern. Beispiele für Lichtmangel bei Pflanzen sind:

• Die Abstände zwischen den Blattknoten werden deutlich länger. Die Pflanze reckt sich nach dem Licht (Vergeilung).
• Da nicht genügend Energie zur Verfügung steht, um alle Organe zu versorgen, wirft die Pflanze Blätter ab, um sich in Zeiten des Lichtmangels nicht zu verausgaben.
• Neue Blätter bleiben kleiner.
• Pflanzen mit panaschierten Blättern vergrünen. Das heißt, in den zum Beispiel weißen Stellen bildet sich Chlorophyll.
• Typische Blattstrukturen, wie etwa die Löcher und Ausbuchtungen beim Fensterblatt, bleiben aus.

Wenn Pflanzen zu lange Licht ausgesetzt sind, kann das ihren Wachstumszyklus und die Fähigkeit zu blühen beeinflussen.

Auch die Lichtintensität spielt eine Rolle. Bei zu hoher Lichtintensität kann der Boden, aus dem die Pflanze Wasser und Feuchtigkeit bezieht, austrocknen und daher die Dehydration der Pflanze fördern. Wenn eine Pflanze zu hoher Lichtintensität ausgesetzt ist, wird die Energie des Lichts teilweise in Hitze umgewandelt. Die Pflanze nutzt Wasser, um sich zu kühlen und diese Hitze wieder abzubauen. Über längere Zeit werden dabei die Wasserreserven der Pflanze aufgebraucht und sie kann kein Wasser mehr für lebensnotwendige Prozesse, wie Photosynthese, nutzen. Wenn die Pflanze diese Hitze nicht mehr abbauen kann, weil sie kein Wasser zur Kühlung mehr hat oder die Hitze zu groß ist, um von der Pflanze abgebaut zu werden, kann sie dadurch Schaden nehmen.

Quellen

Weblinks

• Wie lange sollten Pflanzen mit LED-Wachstumslampen beleuchtet werden?
• Fotometrie: Zahlenmäßige Beschreibung von Licht
• https://www.hswt.de/forschung/wissenstransfer/2013/april-2013/belichtung.html
• https://www.lientec-led.com/pages/daily-light-integral
• https://growace.com/blog/why-is-par-rating-a-big-deal-for-indoor-grow-light-systems/
• https://thepracticalplanter.com/what-happens-to-plants-without-sunlight/#:~:text=Some%20really%20shade%2Dloving%20plants,actual%20survival%20of%20the%20plant.
• Can any plants live without sunlight? In: BBC Science Focus Magazine. Abgerufen am 2. August 2020. 
• https://www.canr.msu.edu/news/how_low_can_you_go_low_daily_light_integrals_impact_young_plant_quality_and
• https://www.specmeters.com/assets/1/7/A051.pdf
• https://www.hortidaily.com/article/6041207/understanding-light-using-daily-light-integral-dli/
• Measuring Daily Light Integral in a Greenhouse

Literatur

• Kristin Bohn: Zur Rolle von Variabilität und Artenvielfalt im optimalen Verhalten von Ökosystemen Diplomarbeit. Jena, Univ., Dipl.-Arb., 2007. Jena 2007 (mpg.de [PDF]). 
• Martin Soneira: Anlockwirkung unterschiedlicher Beleuchtungsmittel auf Insekten (Insecta) unter besonderer Berücksichtigung der Köcherfliegen (Trichoptera). uniwien, wien 2013, urn:nbn:at:at-ubw:1-29610.94057.725665-0 (univie.ac.at). 
• R. J. Bula, R. C. Morrow, T. W. Tibbitts, D. J. Barta, R. W. Ignatius, T. S. Martin: Light-emitting Diodes as a Radiation Source for Plants. In: HortScience. Band 26, Nr. 2, 1. Februar 1991, S. 203–205, doi:10.21273/HORTSCI.26.2.203. 
• Carlos Pimentel, Rafael Vasconcelos Ribeiro, Mauro Guida dos Santos, Ricardo Ferraz de Oliveira, Eduardo Caruso Machado: Effects of changes in the photosynthetic photon flux density on net gas exchange of Citrus limon and Nicotiana tabacum. In: Brazilian Journal of Plant Physiology. Band 16, Nr. 2, August 2004, S. 77–82, doi:10.1590/S1677-04202004000200002. 
• John Lennox Monteith, C. J. Moss, George William Cooke, Norman Wingate Pirie, George Douglas Hutton Bell: Climate and the efficiency of crop production in Britain. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B, Biological Sciences. Band 281, Nr. 980, 25. November 1977, S. 277–294, doi:10.1098/rstb.1977.0140. 
• Hendrik Poorter u. a.: A meta-analysis of plant responses to light intensity for 70 traits ranging from molecules to whole plant performance. In: New Phytologist. Band 223, Nr. 3, 2019, S. 1073–1105, doi:10.1111/nph.15754. 
• Leyla Bayat, Mostafa Arab, Sasan Aliniaeifard, Mehdi Seif, Oksana Lastochkina, Tao Li: Effects of growth under different light spectra on the subsequent high light tolerance in rose plants. In: AoB Plants. Band 10, Nr. 5, 1. September 2018, doi:10.1093/aobpla/ply052.