HELP - High-energetic light for plants: Entwicklung von Blaulicht und UV-Belichtungsstrategien für geschlossene Kultursysteme zur Induktion von pflanzlichen sekundären Inhaltsstoffen und Reduktion von Krankheitserregern

Abstract

Im Projekt wurden neuartige, spektral differenzierte Lichtstrategien für die Indoor-Kultivierung von Pfefferminze entwickelt und experimentell validiert. Ein zentrales Ergebnis ist der Nachweis, dass UV- und Blaulichtapplikationen sowohl das Wachstum als auch die Zusammensetzung sekundärer Inhaltsstoffe signifikant beeinflussen. UV-B-Behandlungen führten zu messbaren Veränderungen der Blattmorphologie sowie des Gehalts sekundärer Metabolite. Besonders hervorzuheben ist die Wirkung von UV-C-Impulsbehandlungen: Eine einmalige kurzzeitige Bestrahlung (ca. fünf Minuten) führte bereits innerhalb weniger Tage zu einem Anstieg des Mentholgehalts als zentralem Qualitätsparameter der Pfefferminze. Gleichzeitig wurde kurzfristig auch eine Erhöhung unerwünschter Aromakomponenten (z.B. Menthofuran) beobachtet, die sich jedoch im Verlauf von etwa einer Woche wieder normalisierten, während der erhöhte Mentholgehalt stabil blieb. Eine Intensivierung oder Verlängerung der UV-C-Behandlung erhöhte zwar zusätzlich die Konzentration ätherischer Öle, führte jedoch zu deutlichen physiologischen Schäden wie Blattnekrosen und Wachstumsdepressionen. Damit konnte ein klarer Wirkungs- und Toleranzbereich für UV-Anwendungen identifiziert werden. Im Bereich Pflanzengesundheit zeigten Resistenzversuche gegenüber Echtem Mehltau, dass UV-C-Behandlungen eine signifikante Reduktion der Infektionsrate bewirken. Eine einmalige Behandlung reduzierte den Befall noch bis zu 20 Tage nach Infektion deutlich. Die Ergebnisse deuten auf eine induzierte Aktivierung pflanzlicher Abwehrmechanismen hin. UV-B-Behandlungen oder mehrere kurze UV-C-Behandlungen waren bei der Steigerung der Widerstandsfähigkeit der Pfefferminzpflanzen gegen Echten Mehltau weniger wirksam als eine einmalige 5-minütige UV-C-Behandlung. Technisch wurde im Projekt eine neue Generation spektral differenzierter UV-LED-Systeme entwickelt und in Versuchsanlagen implementiert. Diese Systeme erlauben eine gezielte Applikation von UV-A-, UV-B- und UV-C-Strahlung mit definierter Intensität und räumlicher Verteilung und bilden die Grundlage für ein dynamisches Lichtmanagement im Indoor-Anbau. Die wirtschaftliche Analyse zeigt, dass unter aktuellen Marktbedingungen für getrocknete Pfefferminze eine wirtschaftliche Produktion im Indoor-System noch herausfordernd ist. Potenziale ergeben sich insbesondere bei der Vermarktung frischer Rohware mit höheren Erlösen und reduzierten Prozesskosten (z.B. ohne Trocknung). Insgesamt belegen die Ergebnisse, dass gezielte, phasenabhängige UV- und Blaulichtstrategien ein hohes Potenzial zur Verbesserung von Produktqualität, Pflanzengesundheit und Ressourceneffizienz in vertikalen Kultursystemen besitzen und damit einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung nachhaltiger Produktionssysteme für Arznei- und Gewürzpflanzen leisten.