Nøje sammensat belysning skal sætte skub i fremtidens agurkeproduktion

Skal produktionstiden for agurker reduceres, så er det værd at se på den belysning, som planterne udsættes for - særligt, når der skal spires i fremtidens ”vertikale landbrug”. Det viser en ny undersøgelse, som forskere fra Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet står bag i samarbejde med Københavns Universitet og Örebro Universitet i Sverige. Undersøgelsen er blandt andet finansieret af CiFOOD (Aarhus Universitets Center for Innovativ Fødevareforskning).

Det er mere specifikt kombinationen af ultraviolette stråler (UV-B) og det monokromatiske lys, altså lys, der alene har én bølgelængde, der har været det centrale for undersøgelsen. Det er nemlig et område, der hidtil har været meget lidt viden om - men som har stort potentiale takket være LED-teknologien.

Den energirige UV-B-stråling påvirker plantens stofskifte og morfologi - plantens ydre opbygning. Den morfologiske reaktion kan være positiv ved at styrke plantens vækst, men den kan omvendt også være negativ. Store mængder af UV-B kan nemlig stresse planten, som reagerer ved at udløse frie radikaler, som skader plantens DNA - og dermed plantens vækst.

Carl-Otto Ottosen, der er professor på Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet og en af forskerne bag undersøgelsen, uddyber:

- Hvordan planten reagerer på UV-B, afhænger af, om den pågældende plante tidligere har været udsat for stråling, og dermed er blevet ”hærdet”. Desuden er de fotosyntetiske pigmenter og de kemiske forbindelser med fenol, der begge findes i bladenes yderste cellelag, blandt de faktorer, der spiller en vigtig rolle. Noget af det, der er rigtig vigtigt, det er hvilken planteart, der er tale om.

En følsom plante

Det er derfor ikke tilfældigt, at valget er faldet på agurken, i fagsprog Cucumis sativus L. Agurken er nemlig ikke bare en vigtig afgrøde, men også én, der vokser hurtigt, og som tilmed er meget følsom over for sammensætningen af det lys, den udsættes for.

I forsøget har agurker været udsat for en lav bestråling af UV-B, og det er sket i sammenhæng med fire forskellige lysbehandlinger: en monokromatisk udgave af blå, grøn og rød samt et bredspektret hvidt lys. Tidligere undersøgelser har ofte taget udgangspunkt i et rød-blåt (nærmest lilla) eller hvidt lys, men der findes en række studier, der peger på, at forskellige monokromatiske lysforhold påvirker plantevækst forskelligt. Og det er på denne baggrund, at valget er faldet på de fire farvede behandlinger.

Ved hver af de fire lysbehandlinger har forskerne blandt andet set på plantens morfologi og plantens fotosyntese, såsom bladenes gasudveksling, men også plantens evne til at tilpasse sig lysstress.

Carolina Palma fra Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet har gennemført sit ph.d.-projekt som en del af undersøgelsen, og hun har fundet frem til, at én af de fire farver har en positiv effekt på planten:

- Når rødt lys og UV-B går hånd i hånd, har det en positiv effekt på dannelsen af antioxidanter i agurkeplanten som gør planten bedre i stand til at forsvare sig mod stress og sygdomme. Vi kan også se, at netop den kombination af lys tilmed kan mindske lysets negative effekter på fotosyntesen - faktisk øges fotosyntesens maksimale hastighed betydeligt, og det samme gør plantens respiration i mørke. Grønt lys fungerer dog også godt – fotosyntesen er den samme og bladene bliver større, men tyndere.

Vigtig viden for vertikale landbrug

Med udviklingen af LED-teknologien, er viden om de mest optimale lysforhold blevet endnu mere relevant. LED har en langt højere energieffektivitet, og LED-lamper afgiver meget mindre varme så de kan derfor placeres tæt på planten. Det er særligt relevant for de vertikale landbrug, der kan få en større betydning i fremtidens fødevareforsyning - især først i produktionen:

- I de vertikale landbrug vokser planterne i mange lag, hvor sollyset er erstattet fuldstændig med LED-lys, der næsten efterligner det naturlige lys. De vertikale landbrug har den fordel, at flere planter kan gro på et mindre areal, og det er derfor en oplagt metode til spiring af planter og den første del af væksten. Dermed kan en lysbehandling med UV-B og monokromatisk i vertikale landbrug være en effektiv metode til styre væksten, siger Carl-Otto Ottosen, der ikke er i tvivl om de mange muligheder, som den nye viden giver:

- Vi ser at UV-B kan forbedre plantevækst og gøre planterne mere robuste, men ikke nok med det, så ved vi også, at UV-B og monokromatisk lys kan påvirke antioxidanter og andre indholdsstoffer, så planterne indendørs kan få mere smag, end de ellers ville have. Den helt rette lyssammensætning giver mange muligheder for at forbedre fremtidens fødevarer med mindre ressourceforbug og mindre spild.