Valo on kenties tärkein optimoinnin kohde, kun kasveja kasvatetaan kasvihuoneessa tai vertikaaliviljelmässä. Näissä kasvihuoneympäristöissä käytetään keinovalaistusta, kun luonnollista päivänvaloa on vähän tai sitä ei ole lainkaan. Kasvien kasvattamisen tiettyihin valospektreihin liittyy paljon erilaisia myyttejä, erityisesti valkoisen, vihreän tai laajan valospektrin käyttöön. Tässä haastattelusarjan ensimmäisessä osassa Signifyn kasviasiantuntija Esther de Beer murtaa valkoisen valon myytit. Ensimmäisessä haastattelussa kysymme: Tunkeutuuko vihreä valo syvemmälle latvustoon?

Auringonvalo sisältää suunnilleen yhtä suuret määrät punaista, vihreää, sinistä ja kaukaista punaista valoa. Signifyn LED-valaistusratkaisut tarjoavat väriyhdistelmän, joka on optimoitu kasvien kasvulle ja energiatehokkuudelle. Yksi LED-valaistuksen eduista on se, että tätä spektriä voi räätälöidä. Eri kasvit vaativat erilaisia spektrejä, mutta useimmissa valospektreissämme on suhteellisen vähän vihreää valoa. Sekä valkoiseen että vihreää valoon liittyy useita myyttejä – esimerkiksi se, että viimeksi mainittu tunkeutuu syvemmälle latvustoon ja johtaa siten parempaan kasvuun.

Kasvit ovat vihreitä. Se tarkoittaa, että kasvien lehdet heijastavat vihreää valoa osittain. Siksi vaikuttaakin uskottavalta, että vihreä valo tunkeutuu syvemmälle latvustoon. Aloimme selvittää asiaa tekemällä useita mittauksia kasvikatoksissa. Saimme yllättäviä tuloksia.

Tähän mennessä useat tutkijat ovat mitanneet yksittäisten lehtien optisia ominaisuuksia. Kuten tiedämme, lehdet joko absorboivat, heijastavat tai välittävät valoa. Yksittäisten lehtien mittauksissa on todettu, että vihreän valon absorbointi on noin 80 %, kun taas sinisen ja punaisen valon noin 90 %. Lisäksi lehti välittää noin 10 % vihreästä valosta. Punainen ja sininen valo välittävät vain muutaman prosentin. Myös kaukaisen punaisen valon absorbointi on paljon vähäisempi. Tämän perusteella on uskottavaa, että vihreä valo tunkeutuu syvemmälle kuin punainen ja sininen valo.

Johtopäätösten vetäminen yksittäisen lehden perusteella on kuitenkin riskialtista, koska valon välittyminen suuressa latvustossa on paljon monimutkaisempaa. Halusimme selvittää, miten spektri ja intensiteetti vaihtelevat latvustossa. Päätimme ottaa käytännöllisen lähestymistavan ja mitata spektriä tosielämän latvustojen eri korkeuksilla ja kaupallisen kasvihuoneen olosuhteissa.

Katsotaanpa ensin kaaviota 1. Tässä mittasimme valoa ruusulatvuston kolmella eri korkeudella (mitattu Improvement Center Delphy -kasvihuoneella 2018). Ensinnäkin sininen viiva näyttää valon määrän ja spektrin juuri sadon yläpuolelta mitattuna (joka on auringonvalospektri). Sen jälkeen mittasimme latvuston puolivälistä (punainen viiva) ja lopuksi latvuston alaosasta, kohdasta, josta sato leikataan (harmaa viiva).

Kaavio 1. Valo mitattuna kolmella eri korkeudella ruusulatvustossa

Ensimmäinen havaitsemamme asia on se, että aallonpituudet 400–700 nm kattava PAR-valo (Photosynthetic Active Radiation) vähenee voimakkaasti sadon alaosassa. Sato absorboi 95 % PAR-valosta. Toiseksi havaitsemme, että tämä intensiteetin väheneminen on paljon pienempää kaukaisen punaisen valossa (700–800 nm). Tämä on odotettavissa, koska yli 700 nm:n aallonpituuksissa lehtien absorbointi on vähäistä ja välittyminen suurta. Valitettavasti tämän kaavion perusteella on vaikea sanoa, tunkeutuuko vihreä valo (500–600 nm) syvemmälle latvustoon verrattuna punaiseen ja siniseen valoon.

Tutkiaksemme tarkemmin keskityimme eri värien suhteellisiin määriin PAR-valossa. Kaaviossa 2 vihreät palkit edustavat vihreän suhteellista osuutta PAR-valossa. Latvuston yläosassa 26 % PAR-valosta (400–700 nm) on vihreällä alueella. Jos vihreä valo tunkeutuu syvemmälle latvustoon, vihreän palkin pitäisi kasvaa, mutta se pysyy aivan samanlaisena.

Kaavio 2 Punaisen ja vihreän suhteellinen määrä PAR-valossa

Punaisen ja kaukaisen punaisen välinen suhde kuitenkin muuttuu. Kuten kaaviosta 1 kävi selville, punaista ja kaukaista punaista (700–800 nm) on suunnilleen saman verran. Kun mennään alaspäin, suhde muuttuu varsin merkittävästi: latvustoa alaspäin mentäessä kaukaista punaista on suhteellisesti enemmän.

Yllä kuvailtua sovellettiin tomaattisatoon Wageningen University & Research Bleiswijkin kasvihuoneessa vuonna 2020. Tulokset ovat nähtävissä kaaviossa 3. Mittaukset ovat vertailukelpoisia ruusumittausten kanssa, mutta nyt spektriä mitattiin vain 50 cm:n välein. Sama tapahtui silti: vihreän ja PAR-valon suhde pysyy samana eri korkeuksilla, kun taas punaisen ja kaukaisen punaisen suhde muuttuu.

Sekä ruusu- että tomaattitutkimuksessa sato absorboi suurimman osan PAR-valosta. Pieni osa kulkee latvuston läpi ilman lehtien ”häirintää”. Juuri tämä pieni määrä määrittelee sen yllättävän löydöksen, että latvuston alaosassa on vihreää valoa yhtä paljon kuin punaista ja sinistä. 

Kaavio 3 Valo mitattuna eri korkeuksilta tomaattilatvustossa

Punaisen ja kaukaisen punaisen välinen suhde kuitenkin muuttuu. Kuten kaaviosta 1 kävi selville, punaista ja kaukaista punaista (700–800 nm) on suunnilleen saman verran. Kun mennään alaspäin, suhde muuttuu varsin merkittävästi: latvustoa alaspäin mentäessä kaukaista punaista on suhteellisesti enemmän.

Olemme murtaneet tämän myytin. Nämä tulokset osoittavat hyvin selvästi, että vihreä valo ei tunkeudu latvustoon syvemmälle kuin punainen tai sininen valo. Tämän johtopäätöksen voi vetää, koska vihreän ja PAR-valon suhde on vakio eri korkeuksilla. Latvusto ei absorboi sitä, eikä se tunkeudu syvemmälle kasveihin. Voimme myös vetää johtopäätöksen, että punaisen ja kaukaisen punaisen välinen suhde vähenee merkittävästi korkeuserojen myötä. Nämä kokeet osoittavat selvästi, että kaukainen punainen on ainoa valo, joka tunkeutuu latvustoon syvemmälle kuin muut värit.