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Aug 03, 2023

Der dünne Film fördert das Pflanzenwachstum, indem er die UV-Strahlen der Sonne in rotes Licht umwandelt

Um groß und stark zu werden, benötigen Pflanzen das rote und blaue Licht, das Teil des sichtbaren „weißen“ Lichts ist, das von der Sonne erzeugt wird. Wissenschaftler haben jetzt einen pflanzenfördernden Film entwickelt

Um groß und stark zu werden, benötigen Pflanzen das rote und blaue Licht, das Teil des sichtbaren „weißen“ Lichts ist, das von der Sonne erzeugt wird. Wissenschaftler haben jetzt einen pflanzenverstärkenden Film entwickelt, der das UV-Licht der Sonne in mehr rotes Licht umwandelt.

Zunächst einmal: Brauchen Pflanzen kein ultraviolettes Licht? Während einige Studien darauf hindeuten, dass UV-Licht den Geschmack und Duft bestimmter Pflanzen verstärken kann, herrscht allgemeiner Konsens darüber, dass UV-Licht für das Pflanzenwachstum nicht notwendig ist. Tatsächlich kann eine übermäßige Exposition, wie auch bei Menschen und anderen Tieren, Pflanzen tatsächlich schädigen.

Hier kommt der WCM-Film (Wellenlängenkonvertierungsmaterial) ins Spiel.

Es wurde von einem Team der japanischen Hokkaido-Universität entwickelt und besteht aus handelsüblicher transparenter Kunststofffolie, die mit einer dünnen Schicht eines Seltenerdmetalls namens Europium beschichtet wurde. Wenn das Material über Pflanzen platziert wird, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, lässt es das gesamte sichtbare Licht durch, verändert aber zusätzlich die Wellenlänge des einfallenden ultravioletten Lichts und wandelt es in sichtbares rotes Licht um.

In Feldversuchen wurden Gruppen von Mangoldpflanzen und japanischen Lärchensämlingen sowohl mit als auch ohne WCM-Folie angebaut – das heißt, das Material wurde bei einigen Gruppen verwendet, bei anderen jedoch nicht.

Während der Sommermonate, wenn die Tage länger waren und die Sonneneinstrahlung stärker war, machte die Folie für die Mangoldpflanzen kaum einen Unterschied. Im Winter hingegen wiesen Pflanzen, die unter der Folie wuchsen, nach einem Zeitraum von 63 Tagen eine 1,2-mal größere Pflanzenhöhe und eine 1,4-mal größere Biomasse auf.

Darüber hinaus wiesen Lärchensämlinge, die unter der Folie wuchsen, während der ersten vier Wachstumsmonate eine höhere relative Wachstumsrate auf. Dies führte dazu, dass sie einen 1,2-mal größeren Stammdurchmesser als die Kontrollgruppe und eine 1,4-mal größere Gesamtbiomasse hatten. Bemerkenswert ist, dass das beschleunigte Wachstum es den Sämlingen ermöglichte, innerhalb eines Jahres die Standardgröße für die Waldbepflanzung zu erreichen, im Gegensatz zu den üblichen zwei Jahren.

Es besteht die Hoffnung, dass die Technologie eines Tages unter anderem zur Steigerung der Nahrungsmittelproduktion in Regionen mit kaltem Klima eingesetzt werden könnte, in denen die Tage relativ kurz und das Sonnenlicht relativ schwach ist.

„Durch die Verwendung einer Beschichtung aus wellenlängenveränderndem Material konnten wir erfolgreich einen transparenten Film herstellen und dessen Fähigkeit, das Pflanzenwachstum zu beschleunigen, demonstrieren“, sagte Hauptautor Sunao Shoji. „Durch die rationale Gestaltung des lichtemittierenden Ions können wir die Farbe des emittierten Lichts frei steuern und andere Farben wie Grün oder Gelb annehmen. Daher gehen wir davon aus, dass wir wellenlängenkonvertierende Filme erstellen können, die für verschiedene Pflanzentypen optimiert sind.“

Ein Artikel über die Forschung wurde diese Woche in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht. Leser könnten auch an einem kürzlich an der New York University entwickelten dünnen Film interessiert sein, der ultraviolettes und blaues Licht in nahes Infrarotlicht umwandelt, das von Solarzellen zur Stromerzeugung genutzt werden kann.

Quelle: Universität Hokkaido