Wurzelgesundheit beginnt mit dem richtigen Licht

Wie LED-Belichtung die Wurzelphysiologie und Regeneration von Sportrasen in modernen Stadien unterstützt

1. Sportrasen im Stadion: Das Problem beginnt oft unter der Oberfläche

Ein Fußballrasen kann grün und gesund aussehen, während sich unter der Oberfläche bereits physiologische Einschränkungen entwickeln. Bei professionellen Stadionrasen ist das Wurzelsystem entscheidend für die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen, die Stresstoleranz und die Regeneration nach intensiver Nutzung.

Stadien stellen besondere Herausforderungen an die Wachstumsbedingungen. Dächer, Tribünen und umliegende Gebäudestrukturen können die natürliche Sonneneinstrahlung reduzieren und dadurch auf ein und demselben Spielfeld Bereiche mit sehr unterschiedlichen Lichtverhältnissen entstehen lassen. Anhaltende Beschattung kann die Photosyntheseaktivität, die Rasendichte, die Regenerationsfähigkeit und die Wurzelentwicklung beeinträchtigen.

Die Herausforderung besteht daher nicht allein darin, ob ein Stadionrasen Licht erhält, sondern vielmehr darin, ob die Pflanze ausreichend Licht erhält – und zwar dort und zu dem Zeitpunkt, an dem sie es benötigt.

2. Warum Licht für die Wurzelphysiologie entscheidend ist

Licht beeinflusst die Wurzeln sowohl über die Photosynthese als auch über lichtgesteuerte Entwicklungsprozesse der Pflanze.

Durch die Photosynthese wandelt Rasengras Lichtenergie in Kohlenhydrate um, die als Energie- und Baustoffe für Erhaltung, Wachstum und Regeneration benötigt werden. Die Wurzeln sind dabei maßgeblich auf die in den oberirdischen Pflanzenteilen produzierten Kohlenhydrate angewiesen. Dadurch besteht eine direkte Verbindung zwischen den Lichtverhältnissen oberhalb des Blätterdaches und den Prozessen unter der Oberfläche.

Bei dauerhaft reduziertem Lichtangebot können sich die Photosyntheseleistung und die Verteilung der pflanzlichen Ressourcen verändern. Untersuchungen an beschatteten Rasengräsern zeigen, dass reduzierte Lichtverhältnisse zu einem Rückgang des Wurzelwachstums und der Wurzelbiomasse führen können. Die unterirdische Leistungsfähigkeit des Rasens kann somit bereits nachlassen, bevor deutliche Schäden an der Oberfläche sichtbar werden.

3. Von PPFD und DLI zur Wurzelentwicklung

Zwei wichtige Kenngrößen zur Bewertung der Lichtverhältnisse sind die photosynthetische Photonenflussdichte (Photosynthetic Photon Flux Density, PPFD) und das tägliche Lichtintegral (Daily Light Integral, DLI). PPFD beschreibt die Menge an photosynthetisch wirksamem Licht, die zu einem bestimmten Zeitpunkt auf das Blätterdach trifft. DLI hingegen gibt die gesamte Lichtmenge an, die eine Pflanze innerhalb von 24 Stunden erhält.

Das DLI eignet sich zur Bewertung des täglichen Lichtangebots. Es gibt jedoch keinen Aufschluss darüber, zu welchen Tageszeiten das Licht zur Verfügung steht, wie gleichmäßig es verteilt ist oder welche Wellenlängen enthalten sind. Pflanzen reagieren auf Lichtintensität, Beleuchtungsdauer, Spektrum und Zeitpunkt der Lichteinwirkung. Zwei Belichtungsprogramme mit identischem DLI können daher unterschiedliche physiologische Reaktionen hervorrufen.

4. Lichtqualität: Mehr als nur grünes Blätterdach

Die LED-Technologie ermöglicht eine präzisere Steuerung der spektralen Zusammensetzung des Lichts als viele herkömmliche Belichtungssysteme. Rote, blaue und dunkelrote (Far-Red) Strahlung können die Photosynthese, die Pflanzenentwicklung und die Verteilung pflanzlicher Ressourcen beeinflussen.

Das Verhältnis von rotem zu dunkelrotem Licht kann beispielsweise Signale zur Schattenvermeidung und die Entwicklung der oberirdischen Pflanzenteile beeinflussen. Blaues Licht trägt ebenfalls zu verschiedenen physiologischen und entwicklungsbezogenen Reaktionen bei und beeinflusst, wie Pflanzen ihre Ressourcen zwischen ober- und unterirdischen Organen verteilen.

Untersuchungen an Deutschem Weidelgras (Lolium perenne) haben gezeigt, dass sowohl die Intensität als auch das Spektrum von LED-Licht physiologische Reaktionen und das Pflanzenwachstum beeinflussen können. Dabei führt eine starke Photosynthesereaktion nicht zwangsläufig zu einem stärkeren sichtbaren Wachstum der oberirdischen Pflanzenteile. Das Erscheinungsbild der Grasnarbe allein reicht daher nicht aus, um die Wirksamkeit einer Rasenbeleuchtung zu beurteilen.

5. Wie LED-Belichtung Wurzelgesundheit und Regeneration unterstützt

Eine zusätzliche LED-Belichtung kann Zeiträume und Bereiche ausgleichen, in denen die natürliche Sonneneinstrahlung nicht ausreicht. In Stadien lässt sich die Belichtung gezielt auf dauerhaft beschattete Zonen, stark beanspruchte Bereiche oder Zeiträume mit erhöhtem Regenerationsbedarf ausrichten.

Ein zusätzliches, geeignetes Lichtangebot kann lichtbedingte Einschränkungen reduzieren, die Photosyntheseaktivität aufrechterhalten und die Kohlenhydratversorgung unterstützen, die für den Erhalt und die Entwicklung der Wurzeln erforderlich ist.

Untersuchungen unter stadionähnlichen Bedingungen haben gezeigt, dass LED-Belichtung lichtbedingte Einschränkungen durch Beschattung ausgleichen und physiologische Stressreaktionen sowie die Wurzelmorphologie beeinflussen kann. Auch Feldstudien an Fußballrasen berichten von einem verstärkten Wurzelwachstum durch zusätzliche LED-Belichtung im Vergleich zu unbehandelten Rasenflächen unter beschatteten Frühjahrsbedingungen.

Ein stärker ausgeprägtes und weiter entwickeltes Wurzelsystem kann die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen verbessern und dazu beitragen, dass sich der Rasen zwischen intensiven Nutzungsphasen besser regeneriert.

Das Ziel besteht nicht darin, die künstliche Belichtung zu maximieren, sondern ausreichend und geeignetes Licht bereitzustellen und gleichzeitig einen unnötigen Energieeinsatz zu vermeiden.

6. Zeitpunkt und räumliche Verteilung sind entscheidend

Ein Stadionrasen hat keinen einheitlichen Belichtungsbedarf. Die Architektur des Stadions, der Schattenwurf der Tribünen und der Sonnenstand können zu erheblichen Unterschieden in der natürlichen Sonneneinstrahlung auf dem Spielfeld führen.

Die zusätzliche Belichtung sollte sich deshalb am tatsächlichen Lichtdefizit auf Höhe der Grasnarbe orientieren. Durch die Kombination räumlicher Messungen mit PPFD- und DLI-Modellierungen lässt sich ermitteln, in welchen Bereichen zusätzliches Licht den größten Nutzen bietet. So entsteht die Grundlage für eine gezielte statt einer flächendeckend einheitlichen Beleuchtung.

7. Von „mehr Licht“ zum „richtigen Licht“

Ein moderner Ansatz zur Stadionbelichtung betrachtet Licht nicht mehr ausschließlich als technischen Parameter, sondern als biologischen Einflussfaktor.

Ein wissenschaftlich fundiertes Belichtungskonzept sollte folgende Aspekte berücksichtigen:

• Wo reicht das natürliche Lichtangebot nicht aus?
• Wie viel PPFD erreicht das Blätterdach?
• Wie unterscheidet sich das DLI innerhalb der verschiedenen Spielfeldbereiche?
• Welche spektralen Eigenschaften weist das bereitgestellte Licht auf?
• Zu welchen Zeitpunkten ist zusätzliche Belichtung besonders sinnvoll?
• Wie reagiert der Rasen auch unterhalb der Oberfläche?

Neben der Farbe, Dichte und dem NDVI-Wert (Normalized Difference Vegetation Index), der Rückschlüsse auf den Zustand und die Dichte der Vegetation ermöglicht, sollten auch Wurzeltiefe, Wurzeldichte und Wurzelbiomasse berücksichtigt werden.

Für intelligente LED-Systeme eröffnet sich dadurch die Möglichkeit, von festen Belichtungszeiten zu bedarfsgerechten Strategien überzugehen:

Messen → Analysieren → Prognostizieren → Belichten → Überwachen → Anpassen.

8. Fazit

Gesunder Stadionrasen beginnt unter der Oberfläche. Da die Photosynthese die notwendigen Ressourcen für den Erhalt, die Entwicklung und die Regeneration der Pflanze bereitstellt, ist das Wurzelsystem eng mit den Lichtverhältnissen verbunden.

Unzureichendes oder ungleichmäßig verteiltes Licht kann die Wurzelentwicklung, die Regeneration und die allgemeine Widerstandsfähigkeit des Rasens beeinträchtigen. Die LED-Technologie ermöglicht es, diesen Einschränkungen mit größerer räumlicher, zeitlicher und spektraler Präzision entgegenzuwirken.

Das Ziel ist nicht einfach, mehr künstliches Licht bereitzustellen, sondern das richtige Licht, am richtigen Ort und zum richtigen Zeitpunkt – um die gesamte Rasenpflanze zu unterstützen, einschließlich des Teils, der unter der Oberfläche verborgen bleibt.