Fünf Dinge braucht es, damit eine Pflanze zu dem wird, was wir an ihr Schätzen und mitunter seit Jahrhunderten schon nutzbar machen: Substrat (Es gibt auch substratfreie Anbaumethoden, diese sind aber sehr aufwändig und erfordern viel Fachwissen.), Nährstoffe, Wasser, Temperatur und Licht. Den Faktoren Nährboden und Nährstoffe wird in kommerziellen Zuchtumgebungen in Form speziell aufbereiteter und angereicherter Substrate ausreichend Rechnung getragen. Wasser ist meist auch genügend vorhanden und die Temperatur kann durch geeignete Maßnahmen ebenso reguliert werden. Die Aufzucht steht und fällt also in erster Linie mit der korrekten Beleuchtung.

1. Neue Perspektiven dank LED

Wie schon gesagt steht Wasser in unseren Breiten ganzjährig in ausreichendem Maße zur Verfügung. Doch wie sieht es mit den Lichtverhältnissen aus? Hier blieb die Industrie lange Zeit eine hinreichend effektive Lösung schuldig. Erst vor wenigen Jahren wurde die neue Technologie entwickelt, die mittlerweile den Markt für Pflanzenlampen revolutioniert hat und zum Standard in industriellen Großanlagen geworden ist. Selbst jeder Hobbygärtner ist seitdem in der Lage, mithilfe von LED-Technik sein eigenes kleines Gewächshaus auf der heimischen Fensterbank selbst in der lichtärmeren Herbst- und Winterperiode effektiv zu betreiben. Es hat sich ein junger Markt mit etlichen Offline und Online Grow Shops etabliert, die sich auf Anzucht und Kultivierung von Nutzpflanzen wie Tomaten, Salat und lichtintensiven Zierpflanzen spezialisiert haben. Sie vermitteln das nötige Know-how und vertreiben die nötigen Gerätschaften.

Hierbei fällt LED-Beleuchtungssystemen eine Schlüsselrolle zu, die als LED-Grow-Lampen auf dem Pflanzenbeleuchtungssektor Maßstäbe gesetzt und die Herausbildung einer Hobby-Homegrow-Community erst ermöglicht haben. Energieeffizient, anspruchslos im Betrieb und nahezu frei von Abwärme, eröffneten LED-Grow-Lampen für ambitionierte Selbstversorger völlig neue Perspektiven.

1.1 Die Bedeutung von LED und die industrielle Nutzung

Der LED-Begriff stammt aus dem Englischen und steht für »light emitting diode«, zu Deutsch »Leuchtdiode«. Fließt Strom in korrekter Polarität durch die Diode, erfolgt die Umwandlung in Lichtenergie. Dabei entstehen je nach Zusammensetzung der Kristallverbindungen unterschiedliche Farben.

Werden Kristallverbindungen in Leuchtdioden miteinander vermischt, können verschiedenste Farbschattierungen und Helligkeitsstufen erzielt werden, was sich die Industrie zunutze macht. Die Farbe Weiß etwa wird aus Blau-, Rot- und Gelbanteilen gemischt. Neuartige Beschichtungsverfahren wie das »Chip Level Coating«-Verfahren (CLC) tragen zu einer stärker homogenen Lichtabbildung bei, indem hierbei hauchdünne Phosphor-Schichten auf den Chip aufgetragen werden.

Die Variabilität in den Farb-Mischungsanteilen macht sich die Pflanzzucht-Industrie seit Jahren zunutze, indem einzelne Grow-LED-Einheiten in Batterien von bisweilen mehreren Hundert unterschiedlicher LEDs zusammengestellt werden. Je nach Verwendungszweck werden so spezielle Spektren gestaltet. Für ein kompaktes Wachstum werden in der Regel höhere Blauanteile bevorzugt, für die Blütenbildung ist ein rötliches Spektrum sinnvoller. Allerdings werden auch zahlreiche Spezialleuchten mit einem Allround-Spektrum eingesetzt.

1.2 LED-Energiesparwunder machen auch ökologisch Sinn

Neben ökonomischen Aspekten wie etwa die einer drei- bis viermal höheren Lebensdauer von LEDs im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtstoffröhren – Betriebsstunden von über 50.000 Stunden sind keine Seltenheit – oder Stromersparnissen von 50 Prozent und mehr gegenüber bisherigen Lichttechniken, schätzen viele Grow-Betriebe auch die umweltfreundlichen Aspekte:

  • kein Quecksilber
  • keine umweltschädlichen Dämpfe und Gase
  • keine damit verbundene, kostenintensive Entsorgung und Recycling von LED Grow Leuchten als Sondermüll.

In dem hart umkämpften Markt sind diese Faktoren von besonderer Bedeutung. Alle genannten Punkte haben ein Kosteneinsparpotenzial bei der gewerblichen Pflanzenzucht, weil ausgediente LEDs zusammen mit anfallendem Elektroschrott kostensparend im Hausmüll oder im gewerblichen Industriemüll entsorgt werden können.

1.3 Temperaturneutral und energieeffizient

Während die traditionelle Glühbirne noch rund 90 Prozent ihrer elektrischen Energie in Wärme und nur zehn Prozent in Licht umsetzte, ist das Verhältnis bei LED-Lampen nahezu umgekehrt. Früher mussten aufwendige Kühlungs- und Belüftungsvorrichtungen zusätzlich installiert werden, um eine zu hohe Abwärme der Leuchtstoff- und Neonröhren-Aggregate zu kompensieren. Dank der neuen LED-Technik entfallen derartige Vorrichtungen und damit verbundene Kosten in einem Großzuchtbetrieb vollends. Als positiver Nebeneffekt werden schädliche Temperaturschwankungen durch die weitgehende Temperaturneutralität der LED-Beleuchtungsanlagen vermieden.

1.4 LED-Stärke und Pflanzenabstand

Kommerzielle Züchter sind darauf bedacht, mit den eingesetzten Mitteln einen möglichst hohen Ertrag zu erzielen. Daher werden sie den Pflanzen genau so viel Licht zu Verfügung stellen, wie es wirtschaftlich am sinnvollsten ist. Weil die meisten Pflanzen einen Lichtsättigungspunkt haben, ab dem kein zusätzliches Licht mehr verarbeitet wird, gebietet sich eine Bestrahlung unterhalb dieses Wertes. Zudem ist es so, dass das Verhältnis von zugeführtem Licht und aufgebauter Pflanzenmasse nicht durchgängig linear ist. Ab einem bestimmten Punkt wird immer weniger zusätzliches Licht verwertet.

Bei C3-Pflanzen liegt dieser Punkt bei ungefähr 400 µmol/(s•m²). Ab etwa 600 µmol/(s•m²) wird eine zusätzliche Erhöhung der Lichtmenge ohne zusätzliche Begasung keinen wirtschaftlichen Vorteil mehr erbringen. Kurzum, kommerzielle Anlagen werden individuell eingemessen, um den maximalen Nutzen zu erlangen.

2. Ideale Wachstumsbedingungen durch

Automatisation

Kommerzielle Zuchtanlagen verfügen neben einer ganzen Reihe von LED-Leuchten, bei denen mehrere LEDs in Systemen miteinander kombiniert und zu größeren Einheiten verschmolzen sind, natürlich auch über ausgeklügelte Systeme zur Wasser- und Düngerversorgung. Je größer eine Anlage ist, umso unverzichtbarer ist eine automatische Pflanzenbewässerungsanlage. Sie besteht üblicherweise aus folgenden Komponenten:

  • Pumpen (Tauchpumpen)
  • Schläuche
  • Regelungssysteme
  • Nährstofftanks und entsprechende Verteilerventile bestehen

Fertige Systemkonzepte für den Indoor-Bereich orientieren sich an der Größe der betreffenden Anbaufläche. Für kleinere Projekte werden sie als leicht zu integrierende Komplettsysteme angeboten. Sogenannte »Grow Kits« können mittlerweile für den gewerblichen und privaten Einsatz im Fachhandel erworben werden.

2.1 Aeroponik & Hydroponik

Aeroponik

Dieses aufwändige Verfahren ermöglicht eine gezielte Düngung und erlaubt die volle Kontrolle über die Nährstoffzusammensetzung. Nachteilig sind die hohen Kosten, selbst kleine Anlagen kosten bereits mehrere hundert Euro. Dazu ist ein spezielles Fachwissen nötig, um mit diesem Verfahren erfolgreich Pflanzen züchten zu können. In meist portablen, überdachten Gewächshaus-Einheiten werden die Pflanzen von unten mit Nährlösung besprüht. Die Nährlösung wird dabei mittels chemischer und optischer Messmethoden permanent überwacht und mit den fehlenden Nährstoffen angereichert.

Hydroponik

Auch die Aufzucht in Steinwolle oder Blasenton (Hydroponik) ist in industriellen Betrieben beliebt. Erde und andere herkömmliche Pflanzsubstrate bergen immer den wesentlichen Nachteil einer Bildung von Fäulnis und Schimmel aufgrund von Staunässe und mangelnder Belüftung. Alternative Materialien wie Blähton oder Gewebematten sorgen für genügend Luftzirkulation im Wurzelbereich des Pflanztopfes.

Eine Einbindung zusätzlicher Netzstrukturen im unteren Topfbereich sorgt zudem für genügend Halt bei Stecklingen und noch schwach bewurzelten Jungpflanzen.

Belüftung und Temperaturregelung

Hinreichende Versorgung und Belüftung werden mittels individuell regelbarer Zeitschaltuhren bewerkstelligt. Nach einem sorgfältig ausgearbeiteten Plan werden die Pflanzen mit Nährflüssigkeit versorgt. Im industriellen Kontext geschieht dies meist in Form großflächiger, zusammensteckbarer Tropfringsysteme, aus denen die Nährlösung in gewünschter Menge und Dauer zugeführt wird. Dadurch wird Staunässe wirkungsvoll verhindert und die Pflanzen im Wurzelbereich optimal mit Sauerstoff versorgt.

Die Schaffung für das Pflanzenwachstum gleichbleibender, idealer Umweltbedingungen begünstigt Keimung, Bewurzeln von Stecklingen und Zunahme an Blattmasse in zügigem, von der Industrie gewünschtem Tempo. Dazu gehört auch eine Belüftungsanlage, die etwa mithilfe von computergesteuerten, vollautomatischen Belüftungsklappen die für die jeweilige Pflanze und jeweiliges Wachstumsstadium günstigste Luftfeuchtigkeit permanent aufrechterhält. Tropfwasser und Schimmelbildung durch ein Zuviel an Luftfeuchte werden dabei ebenfalls vermieden. Auch werden die für das Wachstum idealen Temperaturverhältnisse geschaffen und per computergesteuerter Regeltechnik dauerhaft eingehalten.