Påverkan på växter av LED i gatuarmaturer

Påverkan på växter av LED i gatuarmaturer

HUVUDOMRÅDE: Produktutveckling med inriktning Ljusdesign FÖRFATTARE: Jenny Hurtig & Karin Wickström

HANDLEDARE:Mathias Adamsson EXAMINATOR: Anahita Davoodi JÖNKÖPING 2017 Juni

Impact of street LED luminaires on urban

plants

Postadress: Besöksadress: Telefon:

Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom huvudområdet Produktutveckling med inriktning Ljusdesign. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.

Examinator: Anahita Davoodi Handledare: Mathias Adamsson Omfattning: 15 hp

Abstract

It is becoming more common that municipalities choose to renew and replace the existing street luminaires from high-pressure sodium (HPS) to light emitting diode (LED). This is because LED is more energy efficient and has a better color rendering index than high-pressure sodium. However, the spectral distribution differs a lot between a LED module and high-pressure sodium. This results in a city that will look completely different during dark hours. What will happen to the plants growing near these new luminaires? There is a lot of research about how LED might be able to make agriculture more efficient, but there isn’t so much information about what will happen in the city when LED becomes the dominant light source. Therefore, this thesis´s purpose is to see how LED compared to high-pressure sodium in street luminaires affects the plants growing close to roads, and if any of these luminaire types affects the plants more than the other. The purpose is also to raise the awareness about how the radiation from LED luminaires affects our environment.

Barley (Hordeum vulgare L.), ryegrass (Lolium multiflorum L.), and a mix of wild flowers were grown for a period of 20 days, under high-pressure sodium and LED. The luminaires were lit around the clock and the measurements of the length of one straw per sort and room, was done once a day. After the final reading the mean and median for 20 straws for the respective sorts of grass were calculated. A visual evaluation was made for the wild flowers.

The mean value of both the ryegrass and the barley was shorter for the cultures exposed to LEDs than the cultures exposed to high-pressure sodium. The barley was 4% shorter, and the ryegrass was 16% shorter. From the visual evaluation, the wild flowers grown under high-pressure sodium were considered to be higher and lanky than those flowers grown under LED. The LED cultures were perceived to be somewhat greener while the high-pressure sodium culture was perceived as more yellowish and paler.

The study showed that the plants were affected differently depending on whether they were exposed to high-pressure sodium or LED.

This could result in the fact that municipalities investing in LED luminaires can not only save money on energy consumption but also on the maintenance of the urban environment.

Furthermore, more field studies should be done on what happens to the environment when the HSP luminaires are replaced by LED luminaires. Similar studies should also be undertaken with longer periods of time.

Keywords: Light emitting diode, LED, high-pressure sodium, street fixture, city, cultivation, grass

Sammanfattning

Det blir allt vanligare att kommuner väljer att förnya och byta ut de befintliga gatuarmaturerna från högtrycksnatrium till LED (light emitting diode) då LED drar mindre energi och har en bättre färgåtergivning än högtrycksnatrium. Däremot skiljer spektralfördelningen mycket mellan LED-modulen och högtrycksnatrium vilket leder till att staden kommer se annorlunda ut på natten. Vad händer då med växterna som växer i närheten av dessa nya armaturer? Det forskas mycket om hur LED skulle kunna användas för att effektivisera odling, men det finns inte så mycket information om vad som kommer hända i staden när LED blir den dominerande ljuskällan. Därför har denna undersökning som syfte att se hur LED respektive högtrycksnatrium i gatuarmaturerna påverkar de växter som växer kring vägarna, och om något av alternativen påverkar växterna mer än den andra. Syftet är också att öka medvetenheten om hur strålningen från LED-armaturer påverkar vår miljö.

Kattgräs (Hordeum vulgare L.), Rajgräs (Lolium multiflorum L.) och en blandning av vilda blommor odlades under en period på 20 dagar, under antingen högtrycksnatrium eller LED. Armaturerna var tända dygnet runt och mätningar av längden på ett skott per sort och rum gjordes varje dag. Vid slutavläsningen mättes också medellängden och medianen för 20 strån av respektive grässort per rum. För vildblomsblandningen gjordes en visuell utvärdering.

Medelvärdet hos både rajgräset och kattgräset var kortare för odlingarna som exponerats för LED än de odlingar som exponerats för högtrycksnatrium. Kattgräset var 4% kortare, och rajgräset var 16% kortare. Vid den visuella utvärderingen ansågs vildblomsblandningen som vuxit under högtrycksnatrium vara högre och rangligare än växterna under LED. LED-odlingen uppfattades något grönare medan högtrycksnatriumodlingen uppfattades som något gulare och blekare. Undersökningen visade att växterna påverkades olika beroende på om de exponerades för högtrycksnatrium eller LED.

Detta skulle kunna resultera i att kommuner som investerar i LED-armaturer inte bara kan spara pengar på energiförbrukning utan också på underhåll av stadsmiljön.

Vidare bör det göras fler fältstudier om vad som händer med miljön när armaturerna byts ut från högtrycksnatrium till LED. Det bör även göras liknande studier men som pågår under en längre tid.

Nyckelord: Light emitting diode, LED, Högtrycksnatrium, gatuarmatur, stad, odling, gräs

Innehållsförteckning

Innehåll

Abstract ... i

Sammanfattning ... ii

Innehållsförteckning ... iii

1

Introduktion ... 2

1.3 SYFTE, MÅL OCH FRÅGESTÄLLNING ... 2

1.3.1 Syfte ... 2

1.3.2 Mål ... 3

1.3.3 Frågeställning ... 3

1.4 OMFATTNING OCH AVGRÄNSNINGAR ... 3

1.4.1 Omfattning ... 3

1.4.2 Avgränsning ... 3

1.5 DISPOSITION ... 4

1.6 BEGREPPSFÖRKLARING ... 4

2

Teoretiskt ramverk ... 6

2.1 SPEKTRALFÖRDELNING OCH FOTOSYNTES ... 6

2.2 ATT MÄTA LJUS MED AVSEENDE PÅ VÄXTER... 7

2.3 LED ... 7

2.4 HÖGTRYCKSNATRIUM ... 7

2.5 OLIKA VÅGLÄNGDERS PÅVERKAN PÅ VÄXTER ... 8

2.6 ATT MÄTA VÄXTER ... 9

3

Metod och genomförande ... 11

3.1 METODTEORI ... 11

3.2 METODENS RELEVANS FÖR FRÅGESTÄLLNINGEN ... 11

3.3 GENOMFÖRANDE ... 11

3.4 MÄTNING AV ARMATURDATA ... 14

3.7 DATAINSAMLING ... 17

3.8 METOD VID DATAANALYS ... 17

3.9 TROVÄRDIGHET ... 20

4

Resultat och analys ... 21

4.1 KATTGRÄS ... 21

4.2 RAJGRÄS ... 24

4.3 VILDBLOMSBLANDNING ... 27

5

Diskussion och slutsatser ... 31

5.1 RESULTATDISKUSSION ... 31

5.2 METODDISKUSSION... 32

5.3 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 33

5.4 VIDARE FORSKNING ... 33

6

Referenser ... 34

Bilagor ... 37

Tack till

Vi vill tacka Ljusteknik AB för att vi fick låna mätutrustningen.

Vi vill också tacka Scan interlight för lånet av LED-armaturerna.

Sist men inte minst vill vi tacka Bertil & Britt Svenssons stiftelse för

belysningsteknik till bidraget.

Jönköping den 1 juni 2017

1

Introduktion

Detta är ett examensarbete omfattande 15 högskolepoäng som genomförts vid Jönköping University.

I dagens samhälle är de flesta av oss medvetna om att livsstilen påverkar miljön och många försöker leva på ett sätt som minimerar det ekologiska fotavtryck. En stor del som påverkar miljön är koldioxidutsläppen, som bland annat uppstår vid energianvändning. På senare tid har ljuskällorna utvecklats genom att de får ett större ljusutbyte (lumen per watt) och att det då blir mer energieffektiva, framförallt LED. Därför är det flera kommuner som har börjat byta ut äldre gatuarmaturer som vanligtvis bestått utav högtrycksnatrium till LED-armaturer. Men vad det blir för andra effekter och hur påverkas miljön runt omkring när högtrycksnatrium byts ut till LED är inte ett ämne som diskuteras lika mycket som miljövänligheten.

1.1

Bakgrund

Kommuner har börjat med att byta ut vägbelysning, som mestadels varit högtrycksnatrium till LED-armaturer som nu blir en vanligare ljuskälla att använda till vägbelysning. Detta, som nämnt innan, för att det är bättre för miljön då det krävs en mindre energimängd för samma ljusmängd, men också för att LED har en bättre färgåtergivning än vad högtrycksnatrium har.

Det är inte bara utbytet av ljuskällor som påverkar miljön för växterna, utan också att klimatet blir varmare, vilket i sin tur leder till en annan miljö för växterna. Också att växtperioden för vissa växter kan förlängas om de trivs med värmen.

1.2

Problembeskrivning

LED-dioder är monokromatiskt i sig själv (Warell, Jeppson, u.å.). Därför går det att göra LED-armaturer med stor variation på spektralfördelningen vilket påverkar växter på ett annat sätt än traditionella ljuskällor. Forskning om hur ljus i olika våglängder påverkar växter sker idag främst inom odling och för att ta fram energisnål belysning för växthus (exempel på forskning hur ljus påverkar odlingar Nyrén, 2010; Månsson, 2010 & Bergstrand, Asp och Schüssler, 2015; Luxreview, 2016). Däremot sker nästan ingen forskning om vad som händer med utomhusmiljön när traditionella ljuskällor byts ut till LED. LED-armaturer har en högre andel kortvågig strålning än högtrycksnatrium och kortvågig strålning innehåller en högre energimängd och är mer anpassad till fotosyntesen (Milne et al., 2014). Detta skulle kunna innebära att växter som växer under LED-armaturer har enstörre tillväxt än de växter som växer under högtrycksnatrium. Beroende på hur växterna påverkas av LED kan kommunerna behöva planera om sin plan för skötsel, exempelvis kanske skötseln behöver ske med kortare intervall, vilket kan leda till förändrade kostnader. Därför behövs denna undersökning, för så länge det inte finns något svar på vad som händer med miljön runt omkring kan det inte heller planeras hur miljön ska tas till hand om på ett optimalt sätt.

1.3

Syfte, mål och frågeställning

1.3.1 Syfte

Syftet med undersökningen är att se hur LED respektive högtrycksnatrium i gatuarmaturerna påverkar de växter som växer kring vägarna, och om något av alternativen påverkar växterna mer än den andra. Syftet är också att öka

medvetenheten om hur LED-armaturer påverkar miljön, att det inte bara är en mer energieffektiv ljuskälla än de flesta andra ljuskällor som finns idag, utan att miljön runt omkring kan påverkas annorlunda av strålningen från LED-ljuskällor.

Hypotesen är att växter som växer under LED-armaturer kommer att växa mycket mer än om växterna växer under högtrycksnatrium då LED har en högre

energimängd som är bättre för att fotosyntesen ska fungera. Dessutom säljs det idag många armaturer speciellt framtagna för att få växter att växa mer. Dessa armaturer är bestyckade med blåa och röda LED-dioder.

1.3.2 Mål

Målet med undersökningen är att undersöka hur tre typer av växter påverkas av att belysas av LED- respektive högtrycksnatriumljuskällor.

1.3.3 Frågeställning

De frågeställningar som ska besvaras i denna undersökning är:

Hur påverkar LED tillväxten hos växter i jämförelse med högtrycksnatrium?

1.4

Omfattning och avgränsningar

1.4.1 Omfattning

I denna undersökning undersöks hur olika växter reagerar och växer när de exponeras för olika ljuskällor. Då det är en undersökning där målet är att ta reda på hur växter kring vägkanter reagerar när gatuarmaturerna byts ut till LED, har det valts att undersöka växter som finns runt omkring gång- och cykelbanor. De olika växter som valts är grovt gräs, Rajgräs och vildblomsblandning. Grovt gräs kan också kallas för Kattgräs, vilket det kommer att göra fortsättningsvis i denna rapport. Kattgräs (Hordeum vulgare L.) är nära släkt med korn. Som Kattgräs säljs det främst för kattägare vars innekatter behöver äta gräs. Rajgräset (Lolium multiflorum L.) är ett vanligt förekommande vid vägkanter och i nyanlagda gräsmattor (Den virtuella floran) det kan också säljas som antingen som prydnad eller som Kattgräs till innekatter. Blandningen av vilda blommor valdes då de bestod av vanligt förekommande ettåriga sommarblommor vid vägkanter. Några exempel på blommor som fanns med var, vallmo, blåklint och blålupin. Vallmo är vilt förekommande i Sverige och blommar längs med odlad mark och vid vägkanter (Nationalencyklopedin, u.å.). Blåklint kommer ursprungligen från medelhavet och västra Asien men finns numera vilt i Sverige upp till Hälsingland. Den minskar i antal på grund av kemisk bekämpning av åkermark (Nationalencyklopedin, u.å.). Blålupin härstammar från Sydeuropa men förekommer i Sverige (Nationalencyklopedin, u.å.) och växer på ruderatmarker (mark nära bebyggelse som hamnar, gator och bangårdar som är rika på kväveföroreningar (Nationalencyklopedin, u.å.)).

1.4.2 Avgränsning

Då högtrycksnatrium har varit en ljuskälla som vanligtvis använts till vägbelysning är det denna ljuskälla som har valts att jämföra med. Eftersom det är skillnaden när det byts från högtrycksnatrium till LED som jämförs kommer det inte att tas hänsyn till ljusenergi, utan fokus kommer att vara på att försöka få samma belysningsstyrka i de olika lådorna.

Det som undersöks hos gräset är hur snabbt de olika planteringarna börjar gro och längden på skotten. För de vilda blommorna kommer en visuell utvärdering att göras

då det är många olika sorter och då svårt att få ut ett trovärdigt mått på hur de utvecklats.

1.5

Disposition

Efter inledningen följer teoretiskt ramverk där tidigare studier redovisas och information om hur växter reagerar på ljus. Därefter kommer metodavsnittet där det förklaras hur undersökningen genomfördes, för att sedan gå över till resultatdelen där det redovisas vad som framkommit av undersökningen. Rapporten avslutas sedan med diskussion och slutsats där resultatet analyseras för att få fram hur resultatet ska tolkas och om det är någon skillnad på tillväxten hos växter om de exponeras för LED respektive högtrycksnatrium. Sist i dokumentet finns bilagor bland annat om vilken jord som används och vilka växter som undersökts.

1.6

Begreppsförklaring

LED – Light emitting diode

HPS – Högtrycksnatrium (vi kommer att endast benämna högtrycksnatrium med HPS i figurtexter, i texterna kommer det att skrivas högtrycksnatrium)

LED-modul – LED-dioder är i sig monokromatiska. I texten vid beskrivning av spektralfördelningen mellan LED och högtrycksnatrium syftar LED till LED–modulen, som avger ett vitt ljus.

Spektralfördelning – ljus består utav strålning med olika våglängder inom ett spektrum. När man pratar om en ljuskällas spektralfördelning pratar man om hur mycket av respektive våglängd ljuskällan avger. Detta påverkar i sin tur hur färger upplevs.

Violett ljus – 380 – 420 nanometer (Starby, 2006. s.69) Blått ljus – 420 – 495 nanometer (ibid)

Grönt ljus – 495 – 566 nanometer (ibid) Gult ljus – 566 – 589 nanometer (ibid) Orange ljus – 589 – 627 nanometer (ibid) Rött ljus – 627 – 780 nanometer (ibid)

Vitt ljus - Vitt ljus består av en blandning av alla färger (Nationalencyklopedin, u.å.). CRI – Colour Rending Index, hur väl färger återges av ljuskällan jämfört med en referensljuskälla.

Belysningsstyrka – måttet på hur mycket ljus som faller på en yta, anges i lux.

Ljusutbyte – en ljuskällas effektivitet, kvoten mellan ljusflödet och ljuskällans wattförbrukning, anges i lumen per watt

Elektroluminiscens – alstring av ljus genom rörelse av elektroner genom vissa (elektroluminiscenta) material, t.ex. zinksulfid (Nationalencyklopedin, u.å.)

Biomassa - Biomassa är den totala vikten av levande organismer, antingen en djurart eller en växtart (Nationalencyklopedin, u.å.).

PAR – Vid fotosyntes används våglängderna 400 nm till 700 mn. Denna strålning kallas för fotosyntetiskt aktiv strålning eller fotosyntetiskt fotonflöde

PPFD - Photosynthetic photon flux density med enheten µmol/m2_{/s (mikromol}

2

Teoretiskt ramverk

2.1

Spektralfördelning och fotosyntes

Växter, alger och vissa bakterier använder ljus, koldioxid och vatten för att bilda glukos. Utöver glukos bildas också syrgas och vatten och denna process kallas för fotosyntes (CO2 + 2H2O + ljus  (CH2O) + O2 + H2O). Fotosyntesen sker i de gröna

kloroplasterna som finns i cellerna hos växternas blad. I kloroplasterna finns tylakoidmembran där klorofyllmolekylerna (klorofyll a och klorofyll b) finns. Det är här som ljusenergin absorberas (Björn, u.å.). Fotosyntesen påverkas bland annat av ljusintensiteten, temperaturen och tillgången till vatten (Bassham, Lambers, u.å.). Ljus har olika mycket energi, beroende på vilken våglängd ljuset har. Kortvågig strålning (exempelvis blått ljus, 420–495 nanometer (nm)) har mer energi än ljus med långvågig strålning (exempelvis rött ljus, 627–780 nm). Klorofyllmolekyler som absorberar kortvågigt ljus exciteras (övergår från ett lägre till ett högre energitillstånd) och avger den extra energin som värme. Därefter återgår molekylen till samma tillstånd som de molekyler som absorberat långvågig strålning (ca 680 nm) (Bassham, Lambers, u.å.). Klorofyll a absorberar violett och orange medan klorofyll b absorberar blått och gult ljus, se figur 1. Andra våglängder absorberas också men inte lika intensivt. Det gröna ljuset absorberas inte utan reflekteras vilket är anledningen till att blad ser gröna ut (López, 2015).

Figur 1. Klorofyll a & b:s absorption av olika våglängder inom det synliga ljusets intervall (Wikimedia Commons, 2015).

Den maximala absorptionen av klorofyll a är 642 nm i den röda regionen och 372 nm i den blåa, medan klorofyll b är värdena 626 nm för den långvågiga strålningen och 392 nm för den kortvågiga (Milne et al., 2014). Utöver spektralfördelningen påverkar mängden ljus och riktningen på ljuset hur växter påverkas enligt Taiz och Zeiger (1998).

2.2

Att mäta ljus med avseende på växter

Ljuset från solen består av många olika våglängder (300 – 2500 nm (Starby, 2006. S66)). Människor och växter reagerar olika på ljus och är olika känsliga för olika våglängder (se figur 2). Vid fotosyntes används våglängderna mellan 400 nm och 700 mn. Denna strålning kallas för fotosyntetiskt aktiv strålning eller fotosyntetiskt fotonflöde (förkortas PAR efter engelska photosynthetically active radiation). För att mäta PAR på en viss yta blir används termen photosynthetic photon flux density (PPFD) vilket har enheten µmol/m2_{/s (mikromol fotoner per kvadratmeter per}

sekund) (Taiz, Zeiger, 1998; Starby, 2006. s.337).

Figur 2. Det mänskliga ögats känslighet jämfört med fotosyntesens känslighet (VENSO EcoSolutions AB, 2017).

2.3

LED

LED definieras enligt Nationalencyklopedin som “en halvledardiod som utsänder ljus när ström flyter genom den” (Warell, Jeppson, u.å.). Till skillnad från glödljuskällor använder LED elektroluminiscens för att skapa ljus (Britannica, u.å.). Dioderna genererar ett monokromatiskt ljus i olika färger. Beroende på halvledarmaterial får ljuset olika våglängder och därmed färger (Warell, Jeppson, u.å.). Vitt ljus består av en blandning av alla färger (Nationalencyklopedin, u.å.). Att framställa vitt ljus med LED kräver antingen en kombination av röda, blåa och gröna dioder, eller behandlas blåa dioder med ett exciterat fosformaterial. Det senare är en energieffektivare metod än den första metoden (Warell, Jeppson, u.å.). LED avger ingen IR- eller UV-strålning (infraröd eller ultraviolett strålning) och kan tändas och släckas obehindrat utan att det påverkar ljuskvalitén (Starby, 2006. s.215). Ljusutbytet för LED överstiger 100 lumen per watt (lm/W) (Belysningsbranschen, 2011). Det finns inga begränsningar på vilken färgtemperatur som kan skapas då LED-dioder är monokromatiska (Warell, Jeppson, u.å.), men i armaturer är det vanligt att färgtemperaturen ligger mellan 2700 – 5500 K. Färgåtergivningen ligger på mellan CRI (Color rendering index) 80 – 90 (Belysningsbranschen, 2011)

2.4

Högtrycksnatrium

Högtrycksnatrium används främst till gatubelysning och tyngre industri (Nationalencyklopedin, u.å.). Ljuskällan har en rör- eller ellipsformad ytterkolv av glas. En urladdning i natriumånga alstrar ljuset. Vanligen är ljusutbytet runt 80–100 lm/W vid de mest använda effekterna, men ljusutbytet kan uppgå till 150 lm/W Färgtemperaturen är 2000 kelvin (K) vilket ger ett gulaktigt ljus och CRI 20–25. Armaturen kräver ett driftdon som traditionellt är elektromagnetiskt med elektronisk tändare. Detta gör högtrycksnatrium till en mycket effektiv ljuskälla. Den producerar en del IR-strålning, men nästan ingen UV-strålning (ca 1 procent som till största del absorberas av ytterkolven). Till skillnad från LED som tänds direkt tar det ca 30–60 sekunder för högtrycksnatrium att tändas efter spänningsbortfall (Starby, 2006. s.195–196).

2.5

Olika våglängders påverkan på växter

Som nämnts i 2.3 ger LED-dioderna ett monokromatiskt ljus och därför kan armaturer med varierad spektralfördelning produceras. På så sätt kan LED-armaturer optimeras till det spektrum växter behöver till fotosyntesen. Högtrycksnatrium har som nämnts i 2.4 ett gulaktigt ljus och producerar också mycket värme i form av IR-strålning som visas i figur 3.

Figur 3. Hur fotosyntesens effektivitet beror på våglängden, samt exempel på HPS- och LED-armaturers spektralfördelning (Wik, 2013).

Olika växter reagerar olika på olika våglängder av ljus. Som Figur 3 visar är blått och rött ljus mest effektivt när det kommer till fotosyntesen. Blått ljus påverkar också sträckningstillväxten vilket gör att växterna blir kompakta medan vissa andra våglängder kan förhindra blomning (Schüssler, Bergstrand. 2009). Den så kallade blåljus-responsen hos plantor används bland annat för att analysera ljusmängden och riktningen. Signalen från det blå ljuset ger växten information som gör att växten kan anpassa tillväxt, utveckling och funktion och på så sätt anpassa sig till förändringar i sin miljö. Det är blåljus-responsen som gör att växten böjer sig mot ljuskällan och sträckningstillväxten hämmas (Taiz, Zeiger, 1998).

En annan studie har visat att biomassan inte påverkas av en optimerad spektralfördelning utan att växter som utsatts för högtrycksnatrium har en större tillväxt, och därmed blir högre än växter i rött och blått ljus eller vitt ljus. På grund av att LED-ljuset inte producerar värme kan det försena blommors utveckling. Det finns en teori hos vissa forskare om att blad anpassar sig till sin ljusmiljö och därför behöver en viss tid för att anpassa sig till en ny belysning optimalt (Bergstrand, Schüssler. 2013).

Enligt Bergstrand, Asp och Schüssler (2015) bör en LED-ljuskälla som är avsedd för odling innehålla ljus i våglängder mellan 630–660 mn (rött ljus), samtidigt bör ca 10 procent av ljuset vara blått och lika mycket bör bestå av grönt ljus, för att få maximal tillväxt. Det har visat sig att röd-orange ljus kan kontrollera blomningen på ett effektivt sätt.

Rött och vitt ljus har visat sig ha positiv påverkan på antalet skott och utvecklingen av rötter hos basilika. Basilika som exponerats för blått ljus tenderar att få en god utveckling av skott och stora blad. Gult och grönt ljus ger sämre skottanläggning och rotutveckling samt mindre blad (Nyrén, 2010). Tomatplantor som odlats under

liknande förhållande som basilikan påverkas annorlunda av ljuset. För tomatplantor ger det gula ljuset den största sträckningstillväxten och vitt ljus minst. Tomatplantor som odlats under vitt eller blått ljus blev kortast. Internodielängden, vilket är skillnaden mellan två noder (figur 4) skiljde inte mellan rött och blått ljus. Plantorna under blått ljus utvecklade blommor sist och först under rött ljus (Månsson, 2010). Xu et al. (2016) undersökte hur tomatfrön i växthus påverkas utav kompletterande LED-belysning under natten till dagsljuset. LED-ljuset bestod av en kombination av rött och blått ljus (förhållande 4:1). Plantorna som fick kompletterande ljus blev högre, kraftigare och växte snabbare än plantorna som bara exponerades för dagsljus.

I en annan undersökning undersöktes hur jordgubbsplantor utvecklades med kompletterande blått ljus (448 nm), rött ljus (634 och 661 nm) respektive en blandning av både blått och rött ljus, till dagsljus (förhållande 3:7). Rött ljus respektive rött och blått ljus resulterade i fler blad än blått ljus. Blått ljus ökade dock längden på bladskaften och ökade längden och bredden på bladen. Blått ljus samt blått ljus i kombination med rött gav mer bär än under bara rött ljus. De plantor som exponerats för kompletterande dagsljus till LED-ljuset gav mer frukt än de som bara exponerats för LED (Choi, Moon, Kang, 2015).

2.6

Att mäta växter

Vid mätning av växter tas det hänsyn till olika faktorer. Växtens höjd kan mätas från krukans övre kant till växtpunkten, för att få fram längden. Stamdiametern kan mätas med ett skjutmått och internodielängden bör också mätas för att få fram hur växterna utvecklats (Nyrén, 2010).

Biomassa, vilket är den totala vikten av levande organismer, kan mätas i både torrvikt och friskvikt (Nationalencyklopedin, u.å.). Friskvikten är den totala massan av växten inklusive det naturliga vatteninnehållet (Nationalencyklopedin, u.å.) och vid torrvikt torkas växten så att mycket av vattnet avdunstar (Nationalencyklopedin, u.å.). Biomassa används för att mäta massan hos växterna, alltså hur stor tillväxt de har. Torrvikten ger lättast jämförbara värden då vattenhalten kan variera mellan olika växter (ibid). Månsson (2010) mätte varje vecka huvudskottets längd, från jordytan till växtpunkten. Vid slutavläsningen gjordes en helhetsbedömning av plantornas ovanjordiska delar. Skottlängen hos huvudskottet plantbredden samt stam tjockleken mellan två noder mättes. Även antalet noder, blomknoppar och storleken på bladytan mättes. Friskvikt och torrvikten vägdes också. Rötterna bedömdes visuellt efter en 10 gradig skala.

3

Metod och genomförande

3.1

Metodteori

För att undersöka hypotesen och för att fastställa hur den varierade spektralfördelningen påverkar tillväxten valdes att göra en experimentell laboratoriestudie. Enligt American Heritage dictionary (u.å.) är ett experiment ”ett test under kontrollerade förhållanden som görs för att påvisa en känd sanning, att undersöka giltigheten av en hypotes eller för att fastställa effekten av något tidigare oprövat.” Manipulation och kontroll är två viktiga delar av ett experiment. Med manipulation menas att något målmedvetet ändras av forskare i en miljö. Kontrollen gör att inget externt påverkar studiens resultat (Experimentella studier. u.å).

Fördelen är att de olika faktorerna kan kontrolleras. Nackdelen är att den verkliga miljön består av många parametrar som tillsammans kan ge ett annat resultat än när bara en parameter undersöks.

3.2

Metodens relevans för frågeställningen

Metoden inspirerades av Månsson (2010) och Nyréns (2010) undersökningar om hur växter reagerar på olika ljuskällor. Månsson använde fem armaturer med olika ljusfärger (vitt, gult, rött, grönt och blått ljus) som var monterade över en hyllvagn där tre tomatplantorna stod. Hon hade också fem referensplantor som exponerades för dagsljus. Plantorna fick vatten vid behov och så mycket de individuella plantorna behövde. De fick också näringslösning en gång i veckan. Undersökningen pågick i fem veckor. Faktorer som mättes beskrivs under kapitel 2.6.

Nyrén undersökte ljus kvaliténs inverkan på tillväxt och smak hos basilika. Nyrén använde också fem olika armaturer med olika spektralfördelning (vitt, gult, rött, grönt och blått ljus). Plantorna exponerades för 60 µmol/s/m2_{. Även hon bedömde planthöjd}

och antal blad. Vid slutavläsningen mättes dessutom frisk- och torrvikt, plantbredd, bladytans storlek, stamdiameter, internodielängden och rötterna bedömdes. Undersökningen pågick i åtta veckor.

Både Månsson och Nyrén lät fröna gro i dagsljus och efter omplanteringen placerades de i de olika behandlingarna.

Det valdes att inte undersöka lika många faktorer som Månsson och Nyrén gjorde, då de kommer från ett biologiskt perspektiv där det undersöktes vilken ljuskälla som var bäst att odla i, och denna undersökning undersöks vad skillnaden blir.

Då Nyrén (2010) valde att göra en kvantitativ undersökning valdes det också i denna undersökning, för att mäta hur växterna utvecklades över tid.

3.3

Genomförande

Undersökningen genomfördes i två olika rum vid Jönköping University, där tre växter studerades i varje rum. I de olika rummen exponerades växterna antingen för LED eller högtrycksnatrium. Växterna exponerades för ljus dygnet runt då de i en naturlig miljö inte ofta har en mörkerperiod under tillväxten.

Högtrycksnatriumarmaturer placerades 3009 mm över golvet och LED-armaturen placerades 3005 mm över golv. Planteringslådorna placerades sedan så att det blev 150 lux i de olika mätpunkterna (se figur 5), därför skilde sig placeringarna från de olika rummen (figur 6). Mätningarna gjordes mitt i lådan och i kanterna med hjälp av EC1 digital luxmätare från Hagner (Solna, Sverige). Det fanns två olika anledningen till att

lådorna inte kunde placeras på samma sätt i de olika rummen. Den första och huvudsakliga anledningen var att det valdes att ha armaturerna på ungefär samma höjd då det är troligt att fallet kommer bli likadant verklig miljö då det ibland bara är armaturen som byts ut och inte stolparna. Och därmed behövdes placeringen på lådorna vara olika för att få samma belysningsstyrka i mätpunkterna. Den andra anledningen var att på grund av begränsningarna för armaturens placering på höjden då det inte gick att ha lådorna på samma placering med olika höjder på armaturen och ändå ha samma belysningsstyrka i de olika mätpunkterna.

Figur 5. Belysningsstyrkan mättes i mitten och i ändarna av varje låda som placerades så det var 150 lux i alla mätpunkter.

Figur 6. Placering för de olika lådorna i de två rummen. Till vänster visas LED och till höger HSP.

Växterna planterades i varsin plastlåda som var 68 x 20 x 13 cm stora figur 6. I låda 1 planterades Kattgräs (Plantagen, Stockholm, Sverige), låda 2 planterades Rajgräs (ibid) och i låda 3 planterades vildblomsblandning (ibid) (bilaga 2). Lådorna fylldes med 3 centimeter jord (Hasselfors p-jord, Hasselfors Ab, Örebro, Sverige) (bilaga 1), därefter ströddes fröerna ut och täcktes sedan med ett tunt lager jord. Bevattning av växterna skedde den dag de planterades och sedan vid behov och då fick varje låda 200 milliliter vatten var. För mer detaljerad information, se bilaga 3. Temperaturen loggades en gång om dagen, samtidigt som tillväxten noterades under perioden 7–26 mars 2017.

3.4

Mätning av armaturdata

Färgtemperaturen, belysningsstyrkan, spektralfördelning, PPFD och CRI från armaturerna fastställdes med en Lighting passport pro-mätare från Asensetek. Mätaren placerades på golvet rakt under armaturen. Mätaren kopplades via Bluetooth till en mobil och för att få ut datan användes två appar. För att få fram datan om färgtemperatur, belysningsstyrka, spektralfördelning och CRI användes Spectrum Genius Mobile (Asensetek, New Taipei City, Taiwan) och för att få fram data om PPFD, som visas i figur 7, användes Spectrum Genius Agricultural Lighting (ibid)

Figur 7. Spektralfördelning mot PPFD-kurvan (vit). Blå är LED och orange är HPS. Bild från mjukvaran Spectrum Genius Mobile som användes vid mätningarna.

3.5

Armaturer

3.5.1

Högtrycksnatrium

Högtrycksnatriumarmaturen som användes till undersökningen visas i figur 8, och den ljuskälla som användes var Son-pro 50 W (Koninklijke Philips Electronics, Amsterdam, Nederländerna). Kelvinvärdet för högtrycksnatrium var 1920 och färgåtergivningsindexet var 8. Rakt under armaturen var det 136 lux i horisontal belysningsstyrka. PPFD-värdet för högtrycksnatrium med mätaren placerad på golvet var 1,5856 µmol/m2/s. Spektralfördelningen för högtrycksnatriumarmaturen visas i figur 9.

Figur 8. HPS-armaturen med ljuskälla.

Figur 9. Spektralfördelningen för HPS, som användes i undersökningen. Bild från mjukvaran Spectrum Genius Mobile som användes vid mätningarna.

3.5.2 LED

LED-armaturen som användes var från Performance in Lighting och heter Guell (figur 10) Kelvinvärdet mättes till 4249 med färgåtergivning 82. LED-armaturen hade en effekt på 20 watt och gav 166 lux rakt under armaturen. PPFD-värdet för LED var 2,3353 µ/m2/s. Spektralfördelningen för armaturen visas i figur 11.

Figur 10. Bild på LED-armaturen

.

Figur 11. Spektralfördelningen för LED-armaturen i undersökningen. Bild från mjukvaran Spectrum Genius Mobile som användes vid mätningarna.

3.6

Experimentell situation

Undersökningen skedde inomhus i två olika rum, där fönstren täcktes med svarta sopsäckar och tejp för att inte få in något dagsljus eller annat elljus då växterna enbart skulle exponeras för den valda ljuskällan. Väggar och tak var vita medan golvet var ljusgrått. Rummen var 3 meter långa och lika djupa.

Temperaturen i LED-rummet var 21 ˚C och i högtrycksnatrium-rummet pendlade temperaturen mellan 19–20˚ C. Mätningarna av skottens höjd gjordes med en tumstock.

3.7

Datainsamling

Växternas längd, hur mycket vatten de fått och temperaturen i rummen antecknades i ett protokoll (figur 12) och det gjordes direkt i en Excel-fil på en dator. Dessa kunde senare översättas till olika grafer för att få fram skillnaderna på hur de olika växterna utvecklats. Se bilaga 3 för att se det ifyllda protokollet för denna undersökning. Kommentarer om skottens utveckling noterades också. På sista dagen gjordes den visuella utvärderingen av de vilda blommorna.

Figur 12. Protokollet för de första dagarna i rummet med HPS. För LED såg protokollet likadant ut.

3.8

Metod vid dataanalys

För varje växt och låda har ett strå av de som började gro tidigast valts ut slumpmässigt till att mätas under undersökningens gång. I högtrycksnatrium hos vildblommorna slumpade det sig så att det skott som mättes var högst. Figur 13 visar hur det utvalda strået är mycket högre än alla andra.

Figur 13. Mätning av HPS vildblomsblandning dag 18.

Sista dagen (dag 20) klipptes 20 strån av från varje grässort vid jordkanten, (figur 14) och dessa mättes sedan och ett medelvärde och medianen togs ut för hur mycket växterna hade växt, vart noden var och för Kattgräset mättes också hur långt skottet hade växt (figur 15) för att sedan jämföra samma sort och se om de olika ljuskällorna har gjort någon skillnad. Mättningen gjordes med en linjal och tumstock. De 20 stråna valdes eftersom att de olika stråna varierade mycket i storlek inom samma låda. Genom att mäta medel och median reducerades chansen att tillväxten berodde på något annat än ljuset. Skotten markerades inte i början vilket gjorde att olika skott kan ha mätts under experimentets gång vilket var ytterligare en anledning till att 20 skott valdes.

Figur 15. Till vänster visas vilka olika längder som Kattgräset mättes på, och till höger visas det för Rajgräset. Sträcka A och D representerar hur längden mättes, Sträcka B och E för noden, och sträcka C för skottet hos Kattgräset.

Med skott menas ett synligt utstick från noden på bladet. Det togs ingen hänsyn till om skottet var 3 mm eller 10 mm (se figur 16).

Figur 16. Bild på Kattgräs. Till vänster vissas skott som knappt är synligt (3 mm) och till höger visas ett skott som växt betydligt mer.

För vildblomsblandningen gjordes en visuell utvärdering om det fanns några skillnader mellan hur växterna såg ut, exempelvis om de hade olika färg och vilken låda som hade mest växter som stod upp och som såg friska ut. Den visuella utvärderingen gjordes inte efter något protokoll utan baserades bara på hur författarna upplevde växterna. Detta då de inte hann utvecklas så långt som förväntat. Då LED och

högtrycksnatrium har olika färgåtergivningsindex som nämnts innan, valdes denna utvärdering att göras i dagsljus då de andra ljuskällorna ger en svårtydlig bild av vilka färger blommorna har. Dagsljus har en färgåtergivning på 100, vilket inte någon av de valda ljuskällorna har.

3.9

Trovärdighet

Då minst två andra undersökningar har gjorts på liknande sätt för att se skillnaden på hur växter reagerar på olika ljuskällor, gör att validiteten för denna undersökning är relativ hög, (Månsson 2010 och Nyrén 2010). Det som däremot kan vara en osäkerhet är att undersökningarna undersöker vilken ljuskälla som ger bäst resultat, vilket inte är syftet med denna undersökning då det är skillnaden som undersöks. Mätningen av växterna har också gjorts på liknande sätt innan (Månsson, 2010; Nyrén, 2010). Det är alltså en testad metod som ger ett trovärdigt resultat.

Det blir också en osäkerhet med de olika fröer som hae används. Till att börja med går det inte att ta reda på hur många av fröerna som är döda och därmed inte kommer att växa. På grund av detta gjordes valet att inte väga antalet fröer som planterades för att få det lika i varje låda, då det inte gick att säga hur många utav dem som var levande. För vildblomsblandningen är det inte specificerat hur stor del utav fröerna som tillhör vilken sort, vilket leder till ett varierat resultat om man genomför undersökningen flera gånger. Tiden som undersökningen utförs under är mycket kort vilket kan komma att påverka resultatet genom att växterna inte hinner utvecklas.

Reliabiliteten för undersökningen är relativt låg när det kommer till mätvärdena av grässtråna eftersom att andra faktorer som inte tagit hänsyn till i denna undersökning, som exempelvis luftfuktigheten och kvaliteten på fröerna. Däremot när det kommer till resultaten av hur de olika ljuskällorna påverkat växterna är reliabiliteten relativt hög om armaturer med samma förhållanden används.

4

Resultat och analys

4.1

Kattgräs

Under de första tio dagarna växte grässtråna över 230 millimeter (mm). Under dessa dagar var gräset under LED högre än gräset som exponerades för högtrycksnatrium (se figur 17 och 18). Därefter stagnerade tillväxten och de resterande tio dagarna växte de cirka 60 mm, vilket gällde för både LED och högtrycksnatrium. Det skilde 4 mm sista dagen mellan LED och högtrycksnatrium där högtrycksnatrium var högre. Gräset som växt under LED hade en jämnare tillväxtkurva vilket visas i figur 19. För gräset under högtrycksnatrium var längden densamma (265 mm) från och med dag 15 tills experimentet avslutades. I rummet med LED stagnerade tillväxten men fortsatte växa med någon millimeter om dagen. Det tog tre dagar innan gräsen började växa (gräset hade grott dag 3) och vid mättillfället var de lika höga (2 mm).

Figur 18. Dag 6 var Kattgräset under LED 114 mm.

Figur 19. Tillväxten, i millimeter, för Kattgräs i HSP respektive LED per dag.

Vid en sammanställning av medelvärdet för 20 slumpmässigt utvalda grässtrån i högtrycksnatrium- respektive LED-rummet, blev gräset som exponerats för högtrycksnatrium nästan 10 mm högre än gräset som exponerats för LED.

Medianen blev något lägre än medelvärdet för högtrycksnatrium och något högre än medelvärdet för LED vilket redovisas i figur 20.

0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 H Ö JD (MM ) DAG

KATTGRÄS

Figur 20. Medelvärde och median för 20 grässtrån i HPS respektive LED för Kattgräs.

Av de 20 stråna under högtrycksnatrium hade 8 stycken fått ett skott på ett nytt blad, medan det var 6 stycken för gräset under LED.

248,65 248 239,55 241,5 234 236 238 240 242 244 246 248 250

Medel HPS Median HPS Medel LED Median LED

H

öjd (mm

)

4.2

Rajgräs

Rajgräset hade grott den fjärde dagen och hade då vuxit över 20 mm. Därefter växte gräset i hög takt till och med den tionde dagen och sedan stagnerar tillväxten, vilket gällde för både LED och högtrycksnatrium se figur 21. Dag tio är högtrycksnatriumgräset 174 mm och gräset i LED-rummet 152 mm. Under högtrycksnatrium växte gräset ytterligare 16 mm, medan gräset som exponeras för LED växte 10 mm. Gräset under högtrycksnatrium växte mer än gräset under LED och från och med dag 11 var höjdskillnaden närmare 30 mm mellan gräset under högtrycksnatrium och gräset som exponerats för LED (se figur 22 och 23). Denna skillnad varade till experimentets slut.

Figur 21. Tillväxten, i millimeter, för Rajgräs i högtrycksnatrium respektive LED per dag.Dag 11 och 17 skedde ett mätfel i LED-rummet då gräset uppmättes som kortare än det var dagen innan. Detta har markerats med en ej ifylld fyrkant i figuren.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 H Ö JD (MM ) DAG

RAJGRÄS

Figur 22. Dag 12 var Rajgräset 185 mm i HSP-rummet.

Figur 23. Dag 12 var Rajgräset 158 mm i LED-rummet.

På samma sätt som för Kattgräset valdes 20 strån av Rajgräset för att mäta medellängden och medianen. För gräset som exponerats för högtrycksnatrium blev medellängden 177,7 mm och för gräset under LED blev medellängden 148,9 millimeter. Medianen blev något högre än medelvärdet för båda rummen. För högtrycksnatrium blev värdet 178 mm och 159,5 mm blev medianen för LED (se figur 24).

Figur 24. Medelvärde och median för 20 grässtrån i HPS respektive LED för Rajgräs. 177,7 178 148,9 159,5 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185

Medel HPS Median HPS Medel LED Median LED

H

öjd (mm

)

4.3

Vildblomsblandning

I figur 25 står LED 1 för den växt som mättes från början, men under skottets utveckling framkom att de skott som mättes i högtrycksnatrium och i LED var olika sorter och därför påbörjades en mätning av ett skott av samma sort som mättes i högtrycksnatrium, denna heter i figur 25 LED 2. Dag 19 upptäcktes att LED 1 dött. Vildblommorna hade grott den andra dagen de hade en hög tillväxt under de tio första dagarna där högtrycksnatrium växte 150 millimeter och LED växte 95 millimeter. Från och med dag sex utvecklades skotten i de två rummen olika mycket (se figur 26 och 27). Ett skott stack ut och var högre än de andra under högtrycksnatrium. Det var det slumpade sig så att det var det skottet som mättes (figur 28). De andra skotten varierade mer i höjden. I LED var tillväxten jämnare, men med skiftningar mellan de olika sorterna, vilket förekom under högtrycksnatrium också.

Figur 25. Tillväxten, i millimeter, för vildblomsblandning, HSP respektive LED per dag. Det skedde några mätfel vilka har markerats som ej ifyllda symboler.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 H Ö JD (MM ) DAG

VILDBLOMSBLANDNING

Figur 26. Dag 6 var det uppmätta skottet under HPS 90 mm.

Figur 28. Mätning av HPS vildblommor dag 18. Ett skott var högre än de andra.

Den visuella utvärderingen som gjordes för vildblomsblandningen visade att växterna under högtrycksnatrium uppfattades som högre och rangligare än växterna under LED. LED-odlingen uppfattades något grönare medan högtrycksnatriumLED-odlingen uppfattades som något gulare/blekare (se figur 29 och 30). Skotten under LED hade något mer utvecklade blad.

Figur 29. Jämförelse mellan vildblommorna som exponerats för HPS (till vänster) och LED (till höger). Bild är tagen snett ovanifrån.

Figur 30. Jämförelse mellan vildblommorna som exponerats för HPS (till vänster) och LED (till höger). Bild är tagen framifrån.

5

Diskussion och slutsatser

5.1

Resultatdiskussion

Genomgående tenderade växterna som exponerats för LED att vara kortare än växterna som exponerats för högtrycksnatrium. Störst skillnad var det för blommorna och minst för Kattgräset. Hypotesen innan experimentet påbörjades var att växterna som exponerats för LED skulle vara mycket högre än de som exponerats för högtrycksnatrium. Detta eftersom LED-armaturen har en större mängd kortvågig strålning som innehåller en större ljusenergi inom PAR som beskrivs i 2.1 och 2.2, än ljuset från högtrycksnatrium. För de använda armaturerna var PPFD 0,7497 µmol/m2/s mer i LED-armaturen än i högtrycksnatriumarmaturen.

I detta fall verkar det inte vara mängden ljusenergi som påverkat hur växterna har växt, utan snarare har våglängdernas egenskaper påverkat tillväxten. Resultaten verkar stämma överens med de resultat som Schüssler & Bergstrand (2009, 2013) visar. Blåljus-responsen som Taiz & Zeiger (1998) beskriver verkar ha påverkat sträckningstillväxten och fått växterna under LED att bli kortare än de växter som exponerats för högtrycksnatrium.

Hypotesen om att växterna under LED skulle bli högre grundade sig i att växterna skulle exponeras för högre nivå av kortvågig strålning och där med en högre ljusenergi samt en spektralfördelning som stämmer mer överens med PAR som beskrivs i figur 3. Under förberedelsen av undersökningen har det också framkommit att det säljs ett 20-tal armaturer i trädgårdsaffären (Plantagen, Stockholm, Sverige) som har syftet att öka tillväxten hos växterna. Armaturerna är bestyckade med LED och på produktinformationen står det att ljuset består av ”[…] blåa och röda våglängder speciellt framtagna för att stimulera fotosyntesen” (Växtlampa Standard, Plantagen, Stockholm, Sverige).

För kattgräset var gräset under LED högst de första 10 dagarna (figur 19) vilket stärkte tron på hypotesen. För de andra växterna var det inte heller så stor skillnad de första dagarna men högtrycksnatrium växte om LED efter kortare tid för rajgräs (figur 21) och vildblomsblandningen (figur 25) än för kattgräset.

Xu et al. (2016) och Choi, Moon, Kang, (2015) undersökte hur växterna påverkades av kompletterande LED-belysning till dagsljuset. Xu et al. (2016) kom fram till att skörden av jordgubbar som de undersökt blev större och gav ”godare” frukt om plantorna exponerats för en kombination av dagsljus och kompletterande LED-belysning. Därför hade det varit intressant att se växterna i vår undersökning hade vuxit mer än det gjorde om de hade exponerats för dagsljus också. Då hade skotten som exponerats för bara LED kanske inte varit så mycket kortare än högtrycksnatrium plantorna. Men plantorna under högtrycksnatrium hade kanske också växt mer om de exponerats för dagsljus. Eller så hade plantorna växt och utvecklats mer naturligt om det funnit dagsljus. Dagsljuset hade kanske reducerat effekten av den artificiella belysningen och därför hade resultatet kanske sett annorlunda ut. Om det hade gått att genomföra undersökningen utomhus, vilket det nu inte gjorde på grund av fel årstid och för kallt väder för växterna, hade det varit intressant att se hur resultatet hade skiljt sig från deras undersökning när man jämför bara el-ljus istället för dagsljus kompletterat med elljus. Att göra undersökningen i dagsljus hade gett ett mer realistiskt resultat då växterna kommer att exponeras för dagsljus i den verkliga miljön.

För att svara på frågeställningen om hur LED påverkar tillväxten hos växter till skillnad från högtrycksnatrium, blir växter som exponerats för LED kortare än växter som exponerats för högtrycksnatrium. För vildblomsblandningen uppfattades LED-odlingen något grönare medan högtrycksnatriumodlingen uppfattades som något gulare och blekare.

5.2

Metoddiskussion

Då resultatet för undersökningen visar hur det olika växterna har växt är validiteten för denna undersökning relativt hög. För att få en högre validitet på undersökningen hade det kanske varit lämpligare att välja ut grässtråna på ett annat sätt än slumpmässigt som det gjorts i denna undersökning. Också att under tiden växterna växt att flera strån skulle mäts varje dag och inte bara ett för att undvika faktorn att det strå som mäts var ett undantag från resterande strån. Reliabiliteten i denna undersökning i är relativt hög när det kommer till den slutsats som dras då de flesta faktorer som påverkar detta har varit under kontrollerade former. Däremot när det kommer till resultatdelen som handlar om de mått som mäts på grässtråna är reliabiliteten relativt låg då det finns flera andra faktorer som kan påverka detta som nämnt i 3.9 Trovärdighet.

Det skulle också ha markerats vilket stå det var som mättes under undersökningens gång, vilket inte gjordes denna gång. Under tiden hände det också att en del av stråna dog, antingen för att de förstördes vi mätningen, att det drogs upp ur jorden eller av andra orsaker som inte går att påverka. På grund av detta borde flera strån mätas ur varje låda istället för bara ett strå. Eftersom höjden mättes med tumstock hände det att tumstocken trycktes ner i jorden vilket gjorde att höjden blev något högre än plantan faktiskt var. Beroende på hur tumstocken hölls kunde höjden variera någon millimeter. Därför har vissa värden i tabellerna under 4.2 Rajgräs, och 4.3 Vildblomsblandning, markerats som ihåliga då värdet var kortare än dagen innan. Efter att skotten uppnått en viss höjd la de sig ner och när dessa strån sedan skulle mätas drogs det lite i skotten vilket gjorde att vissa släppte något från jorden och därmed mättes som högre än nästa dag.

För att ta reda på hur många frön som faktiskt grott under tiden skulle det ha underlättat med såmönster i lådorna, exempelvis att man hade placerat ut fröerna i linjer. Detta skulle medföra att det skulle framgå hur många utav de planterade fröerna som hade grott under tiden, och hur många som fortfarande inte börjat gro. Det kan dock vara en osäkerhet kring om det går att dra slutsatsen om de frön som inte grott är döda eller att de inte grott på grund av någon annan anledning.

Undersökningens korta tid gjorde att växterna inte utvecklades till sina slutgiltiga stadier. Hade undersökningen fått fortgå hade det gått att fastslå hur blomningen påverkades av de olika spektralfördelningarna, vilket Schüssler, Bergstrand (2009; 2013) skriver.

Undersökningen påbörjades också att genomföras utomhus, men på grund av vädret, att det bland annat var för kallt under perioden så att det vissa nätter blev frost och i vissa fall frös också jorden, fungerade inte undersökning utomhus. Rekommendationerna är att göra undersökningen under en annan tid på året då vädret är stabilare.

Det togs ingen hänsyn till vilket behov de olika växterna hade av vatten och dagsljus. Det kan påverka resultatet då de kanske inte växer i en optimal miljö, men då växterna fick lika mycket vatten och ljus i de båda rummen bör resultatet inte ha någon större inbördes påverkan mellan samma sort. Däremot skiljde temperaturen mellan de olika rummen. Detta kunde inte justeras. Temperaturen var en till två grader kallare i högtrycksnatrium än hos LED. Samtidigt var det under högtrycksnatrium som växterna blev högst, men det kan vara så att det blev för varmt under LED i förhållande till hur mycket vatten de fick. LED växterna kanske hade behövt mer vatten på grund av detta. Men det är inte så troligt då temperaturen bara uppsteg till 21 grader hos LED och pendlade mellan 19 och 20 grader hos högtrycksnatrium.

Växterna exponerades för den valda ljuskällan dygnet runt. I Månsson (2010) och Nyrén (2010) exponerades växterna bara 18 timmar om dygnet och hade en mörkperiod på 6 timmar. Då denna undersökning undersöker hur växter som växer under en gatuarmatur påverkas,

bestämdes att armaturerna skulle vara tända dygnet runt. I miljön som simulerats är det aldrig mörkt. Däremot är det dagsljus största delen av dygnet och därmed exponeras inte växterna för den artificiella spektralfördelningen dygnet runt. Som nämnts ovan hade det varit mycket intressant att undersöka hur växterna hade växt om de också exponerats för dagsljus och utomhus-undersökningen hade lyckats. Vissa växter behöver en mörk period för att utvecklas och vissa växter blommar bara när den mörka perioden uppnår en viss längd (Zeiger, E. & Taiz, L. 1998).

5.3

Slutsatser och rekommendationer

Undersökningen visade att växterna påverkades olika beroende på om de exponerades för högtrycksnatrium eller LED. LED-ljuset resulterade i kortare växter än de som exponerats för högtrycksnatrium. Detta skulle kunna resultera i att kommuner som investerar i LED-armaturer inte bara kan spara pengar på energiförbrukning utan också på underhåll av stadsmiljön. Samtidigt går vi mot ett varmare klimat vilket förlänger växtsäsongen. Om växtsäsongen förlängs och det visar sig att LED i gatuarmaturerna faktiskt resulterar i en mindre tillväxt även med dagsljus, är frågan om tillväxten minskas tillräckligt för att kompensera de ekonomiska utgifterna för en längre växtsäsong, eller om klimatförändringarna gör att kommunerna ändå måste öka skötseln av grönområdena. Men klimatförändringarna kommer antagligen fortsätta långt efter att bestyckningen i armaturerna bytts ut, så om LED i armaturerna tillsammans med dagsljus gör att tillväxten minskar kommer kommunerna antagligen kunna spara in på skötsel. Det är dock svårt att dra någon slutsats om hur växterna kommer att bete sig när de exponeras för dagsljus i kombination av elljuset, eftersom det inte undersökts i detta arbete.

Det var ett entydigt resultat som visad att LED gjorde de olika växterna kortare än under högtrycksnatrium. Sen påverkades de olika växterna olika mycket men syftet var att ta reda på hur växterna påverkades av de olika ljuskällorna och där har vi, som nämnts ovan, fått ett tydligt resultat.

5.4

Vidare forskning

Denna undersökning har inte undersökt hur växter som utsätts för antingen LED eller högtrycksnatrium påverkas när de också exponeras för dagsljus, vilket blir fallet i stadsrummet, vilket också var syftet med undersökningen. Därför bör det göras fältstudier av hur olika miljöer förändras vid byte till LED i armaturerna så man får faktiska resultat på vad som händer med växterna när kommunerna byter till nya belysningsanläggningar.

Valet att använda en LED-armatur med 4000 kelvin gjordes då det är vanligt vid projektering av vägar. Hade 3000 K använts istället hade resultatet antagligen sett annorlunda ut då 3000 K är ett varmare ljus och därmed har mindre andel kortvågig strålning. Inga armaturtillverkare gör exakt samma LED-moduler och därför är det stor variation mellan vilken spektralfördelning armaturerna faktiskt har. Därför hade det varit intressant att göra denna undersökning med andra färgtemperaturer och se hur det påverkar.

Det hade också behövts göra långtidsstudier av detta för att se hur växterna utvecklas över tid. Denna undersökning studerade inte hur blomningen av de vilda blommorna påverkades av de olika ljusmiljöerna då de inte hann att utvecklas under undersökningens gång.

6

Referenser

LED. I Britannica Academic. Hämtad 14 februari, 2017 från

http://www.britannica.com

Vitt ljus. I Nationalencyklopedin. Hämtad 14 februari, 2017 från

http://www.ne.se

Biomassa. I Nationalencyklopedin. Hämtad 23 april, 2017 från

http://www.ne.se

Blåklint. I Nationalencyklopedin. Hämtad 14 maj, 2017 från

http://www.ne.se

Blålupin. I Nationalencyklopedin. Hämtad 14 maj, 2017 från

http://www.ne.se

Friskvikt. I Nationalencyklopedin. Hämtad 23 april, 2017 från

http://www.ne.se

Elektroluminiscens. I Nationalencyklopedin. Hämtad 14 maj, 2017 från

http://www.ne.se

Experiment. I American Heritage dictionary. Hämtad 20 maj, 2017 från

https://ahdictionary.com/word/search.html?q=experiment

Högtrycksnatriumlampa. I Nationalencyklopedin. Hämtad 13 augusti, 2017

från

http://www.ne.se

Kornvallmo. I Nationalencyklopedin. Hämtad 1 maj, 2017 från

http://www.ne.se

Ruderatmark. I Nationalencyklopedin. Hämtad 14 maj, 2017 från

http://www.ne.se

Torrvikt. I Nationalencyklopedin. Hämtad 23 april, 2017 från

http://www.ne.se

Belysningsbranschen. (2011). Värt att veta om belysning med LED. Hämtad 14

maj, 2017 från

http://belysningsbranschen.se/files/2012/10/BROSCHYR-Vart_att_veta_om_belysning_med_LED_2011.pdf

Bergstrand, K.-J. Asp, H. Schüssler, H. K. (2015). Utnyttja belysningen

effektivt. LTJ-fakultetens faktablad. 2015:3

Bergstrand, K.-J. Schüssler, H. K. (2013). Growth, development and

photosynthesis of some horticultural plants as affected by different

supplementary lighting technologies. Europ.J.Hort.Sci, 78 (3) (s.119-125)

Björn, L. O. (u.å.). Fotosyntes. I Nationalencyklopedin. Hämtad 31 januari,

2017 från

http://www.ne.se

Bassham, J. A. Lambers, H. (u.å.). Photosynthesis. I H. Lambers (Red.). I

Britannica Academic. Hämtad 31 januari, 2017 från

http://www.britannica.com

Forskning Pågår. (u.å). Experimentella studier. Hämtad 20 maj, 2017 från

http://www.forskningpagar.se/experimentella-studier/

López, C. T. (2015). The true colour of chlorophylls. Mapping ignorance.

Hämtad 31 januari, 2017 från

http://mappingignorance.org/2015/03/26/the-true-color-of-chlorophylls/

Why LEDs have a key role in the horticulture revolution. (2016, 11 juli).

Luxreview. Hämtad 27 maj, 2017 från

http://luxreview.com/article/2016/07/alexander-wilm-of-osram-opto-

semiconductors-explains-how-leds-and-scientific-advances-are-completely-changing-the-way-we-grow-plants-

Milne, B.F. Rubio, A. & Brøndsted Nielsen, S. (2014). Unraveling the Intrinsic

Color of Chlorophyll, Angewandte Chemie, 127 (7), 2198-2201. DOI:

http://dx.doi.org/10.1002/ange.201410899

Månsson, S. (2010) LED-ljusets inverkan på tillväxt och utveckling hos

tomatplantor, Solanum lycopersicum L. (Självständigt arbete vid LTJ-

Fakulteten, Hortonomprogrammet, SLU Sveriges lantbruksuniversitet).

Finns att hämta på

https://stud.epsilon.slu.se/1832

Nyrén, M. (2010) Ljuskvaliténs inverkan på tillväxt och smak hos basilika

Ocimum basilicum och citronbasilika Ocimum basilicum var. Citrodorum.

(Självständigt arbete vid LTJ- Fakulteten, Hortonomprogrammet, SLU

Sveriges lantbruksuniversitet). Finns att hämta på

http://stud.epsilon.slu.se/1829

Schüssler, H. K. Bergstrand K.-J. (2009). Lysdioder- framtidens

växthusbelysning?. Fakta från Tillväxt trädgård, (7).

Starby, L. (2006). En Bok om Belysning. (s.66, 69, 337, 215 & 195-196)

Södertälje: Ljuskultur.

Warell, J. & Jeppson, K. (u.å.). Lysdiod. I Nationalencyklopedin. Hämtad 14

februari, 2017 från

http://www.ne.se

Xu, Y. Chang, Y. Chen, G. & Lin, H. (2016). The research on LED

supplementary lighting system for plants. Optik- International Journal for

light and Electron Optics, 127. 7193-7201. DOI:

http://dx.doi.org/10.1016/j.ijleo.2016.05.056

Choi, H. G. Moon, B. Y. & Kang, N. J. (2015). Effectr of LED ight on the

production of strawberry during cultivation in a plastic greenhouse and in a

growth chamber. Scientia Horticurae, 189. 22-31. DOI:

http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.03.022

Taiz, L. & Zeiger, E. (1998). Plant Physiology. (upplaga 2., s.228–231, 539).

USA: Sinauer associates, Ins., Publishers.

6.1

Figurreferens

Oak leaf gardening. (2017) Parts of stem. [Figur 4] Hämtad 23 april, 2017 från

http://www.oakleafgardening.com/glossary-terms/parts-of-a-stem/

VENSO EcoSolutions AB. (2017). Det mänskliga ögats känslighet jämfört

med fotosyntesens känslighetsområde. [Figur 2]. Hämtad 12 mars, 2017 från

https://www.venso-ecosolutions.se/faq/vaxtljus

Wikimedia Commons. (2015). Absorbation spectrum of the chlorophyll a and

the chlorophyll b pigments. [Figur 1]. Hämtad 31 januari, 2017 från

https://www.mpsd.mpg.de/154930/2015-04-chlorophyll-rubio

Wik, T. (2013). Fotosyntesens effektivitet beroende på våglängd, [Figur 3].

Hämtad 14 februari, 2017 från

https://www.chalmers.se/sv/nyheter/Sidor/Vaxterna-berattar-vilket-ljus-de-vill-ha.aspx

Bilagor

Bilaga 1

Jorden som användes

Bilaga 2

Redovisning av de olika växter som har använts i undersökningen

Bilaga 3

Det ifyllda protokollet med hur mycket de olika växterna växt och hur

6.2

Bilaga 1

P-jord

Varumärke: HASSELFORS

EAN: 7311610020009

”En mörk jord för plantering i krukor, både ute och inne. Passar

till all slags plantering. P-jord är välgödslad så att plantorna ska

sätta sig och växa snabbt.

Innehåller ljus och mörk torv, sand, kalk och mineralgödsel.”

(Plantagen, 2017)

6.3

Bilaga 2

Rajgräs – Italian Ray Sultan

73852

Varumärke: Plantagen

EAN: 8711117738527

”Snabbväxande gräs, som prydnadsgräs i

kruka eller för katt. Sås riktigt tätt till kattgräs,

som prydnad något glesare. Trivs i

ljust-halvskuggigt läge.

Kan sås inomhus året runt på ett jämnt

underlag, antingen i kruka eller direkt på ett

fat. Underlaget hålls jämnt fuktigt. Så i

omgångar för jämn tillgång. Gror efter ca 5

dygn” (Plantagen, 2017)

Kattgräs/Grovt gräs

73850

Varumärke: Plantagen

EAN: 8711117738503

”Snabbväxande, grovt gräs speciellt lämpat

för katter. Sås riktigt tätt till kattgräs, som

prydnad något glesare. Trivs i

ljust-halvskuggigt läge. Så i omgångar för jämn

tillgång.

Kan sås inomhus året runt på ett jämnt

underlag, antingen i kruka eller direkt på ett

fat. Underlaget hålls jämnt fuktigt. Gror efter

ca 5 dygn.” (Plantagen, 2017)

Vildblomsblandning

74920

Varumärke: Plantagen

EAN: 8711117749202

”Härlig mix av vilda blommor. Attraherar fjärilar

och bin. Höjd: 20-100cm. Blanda fröna med

gräsfrö för ännu vildare känsla. Trivs i

sol-halvskugga i väldränerad jord.

Sås direkt på växtplatsen i april-juni. Så i rader

eller bredså. Blandningen innehåller flera olika

sorter. Använd ca 1g frö per m2. Kan blandas med

gräsfrö, ta då 1g blomfrö med 5g gräsfrö.”

(Plantagen, 2017)

Blandningen består utav:

Adonis aestivalis

Agrostemma githago milas

Alyssum (Lobularia) maritimum

Borago officinalis

Calendula officinalis

Centaurea cyanus

Cheiranthus (Malcolmia) maritimus

Chrysanthemum segetum

Coreopsis tinctoria

Cynoglossum amabile

Eschscholtzia caespitosa

Eschscholtzia californica

Fagopyrum esculentum

Foeniculum vulgare

Gypsophila elegans

Linum usitatissimum

Lupinus angustifolius

Matricariam chamomilla

Medicago sativa

Nemophila insignis

Nigella damascena

Nigella sativa

Papaver rhoeas

Pimpinella anisum

Rumex acetosa

Saponaria vaccaria (White)

Saponaria vaccaria (Rose)

Sinapis alba

6.4

Bilaga 3

Protokoll vid mätning av växterna

Anteckningar

10-mar HPS Vildblommor

Av de skott som kommit upp har de flesta fått de första bladen

10-mar LED Vildblommor

Av de skott som kommit upp har de flesta fått de första bladen

11-mar HPS Kattgräs

Några har kommit till 60-70 mm Rajgräs

Någon har skjutit i höjden och är närmare 70 mm

13-mar Mätningarna gjordes 9.30

LED Vildblommor

Mätte en annan blomma

14-mar Vildblommor

Det visade sig att de blommor som mätts är av olika sorter och kan därför förklara den olika tillväxten. I LED är den högsta 85

15-mar LED Vildblommor

Första talet är den blomma som mätts från början, andra siffran är den som motsvarar den i HPS

17-mar LED Kattgräs

blad 2 har kommit Rajgräs

Har fått en mörk kant längst ner, samma i hps

19-mar Allmänt

Olika strån växer olika. Rajgräs finns de som är över 170. Man borde ha tagit ett snitt på 5 olika strån. Tänk ut något till sista dagen och

hur man ska mäta totalen

21-mar LED Vildblommor

Oförändrad, måttstocken trycktes ner lite i jorden

22-mar HPS Kattgräs

Vissa har fått sitt andra strå LED Kattgräs

Vissa har sitt andra strå som har kommit längre, medan vissa precis kommit fram

25-mar LED Originalblomman dog