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Das optimale Licht für Cannabis

Licht ist ein entscheidender Faktor für gesundes Pflanzenwachstum. Gerade wenn künstliche Lichtquellen ins Spiel kommen, ist es wichtig die richtigen Auswahlkriterien zu kennen. In diesem Artikel gehen wir auf grundlegende Fachbegriffe ein und verraten euch, bei welchem Licht sich Pflanzen wohlfühlen.

 

Das optimale Licht für Cannabis

Licht ist ein entscheidender Faktor für gesundes Pflanzenwachstum. Gerade wenn künstliche Lichtquellen ins Spiel kommen, ist es wichtig die richtigen Auswahlkriterien zu kennen. In diesem Artikel gehen wir auf grundlegende Fachbegriffe ein und verraten euch, bei welchem Licht sich Pflanzen wohlfühlen.


Pflanzen benötigen Licht (Energie), um aus energiearmen Stoffen energiereiche Biomoleküle wie Kohlenhydrate aufzubauen. Der dahinter liegende physiologische Prozess ist als Photosynthese bekannt. Dieser Vorgang ermöglicht es der Pflanze Biomasse aufzubauen und somit zu wachsen.

Der Begriff Licht beschreibt das elektromagnetische Spektrum, das für das menschliche Auge sichtbar ist. Dieser sichtbare Teil befindet sich im Wellenlängenbereich von 390 - 750 Nanometer (nm). Dieser Ausschnitt ist nur ein kleiner Teil des gesamten Spektrums elektromagnetischer Strahlung der Sonne. Elektromagnetische Strahlung besteht aus Photonen mit unterschiedlicher Energie. Der blaue Spektralbereich ist besonders energiereich, der roter hingegen energiearm.

Das elektromagnetische Spektrum umfasst auch UV-Strahlung, Infrarot-Strahlung, Röntgenstrahlen, Mikrowellen, Gammastrahlung und Radiowellen. Unser Licht ist das kleinste Segment der elektromagnetischen Strahlung und umfasst die sieben Farben des Regenbogens.

  

Lichtquantität und Lichtqualität: zwei wichtige Größen in der Pflanzenproduktion


Licht beeinflusst die Photosynthese über seine Intensität, die Lichtqualität (seine spektrale Zusammensetzung) und der Tageslänge (Photoperiode) / Belichtungsdauer. Diese drei Faktoren variieren in natürlicher Umgebung je nach Standort, Pflanzengesellschaft, Bewölkungsgrad und Vegetationsperiode. Um kräftiges Pflanzenwachstum zu erzielen, versucht man diese Schwankungen durch den Anbau in einer kontrollierten Umgebung - zum Beispiel im Gewächshaus - zu minimieren.

Es gibt ein paar wichtige Begriffe, die man kennen muss, um die Qualität von künstlichen Lichtquellen beurteilen zu können. Dazu gehören vor allem Lichtquantität, Lichtqualität, Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) und die Photosynthetische Photonenstromdichte (PPFD).

 

Kurz und knapp zusammengefasst, gibt die Lichtquantität (auch Lichtintensität oder Strahlungsintensität) an, wieviel Strahlung eine Lichtquelle (z.B. die Sonne oder künstliche Lichtquellen) auf eine bestimmte Fläche pro Zeiteinheit abgibt. Hohe Lichtmengen werden von unserem Auge als besonders hell wahrgenommen.

Zur Bestimmung der Leuchtkraft einer Lichtquelle, wird die Einheit Lux (lx) verwendet. Lux ist die Einheit der Beleuchtungsstärke, die angibt, wieviel Lichtstrom (Einheit Lumen, lm) auf eine Fläche (Einheit m²) fällt. Lichtstrom beschreibt die Strahlung, die Lichtquellen in Form von sichtbarem Licht abgeben.

Um sich das besser vorstellen zu können, hier ein paar Beispiele:

Heller Sonnentag

100.000 lx

Optimaler Wuchsbereich für Cannabis

25.000 – 50.000 lx

Bedeckter Sommertag

20.000 lx

Im Schatten im Sommer

10.000 lx

Bedeckter Wintertag

3.500 lx

Büro-/Zimmerbeleuchtung

500 lx

Kerze ca. 1 Meter entfernt

1 lx

 

Die veraltete Einheit Fußkerze (Foot-candle), ist mittlerweile durch die Einheit Lux abgelöst.

Lumen und Lux sind für das menschliche Auge wahrgenommene Lichtintensitäten, die nicht wirklich Einfluss auf die Photosynthese haben. Das menschliche Auge ist sehr empfindlich auf Licht des gelben Spektralbereichs. Dies hat zur Folge, dass zum Beispiel 100 Photonen von gelbem Licht eine höhere Bewertung erlangen, als 100 Photonen von blauem oder rotem Licht. Daher ist die Messgröße Lux zur alleinigen Bewertung von künstlichen Lichtquellen eher ungeeignet.

 

Viel hilft nicht unbedingt viel

Wenn man zum Ziel gesunde Pflanzen heranzuziehen, sollte man es mit der Lichtintensität nicht übertreiben. Auch Pflanzen haben ein Licht-Limit, das du kennen solltest. Bei zu hohen Intensitäten kann eine sogenannte Lichtsättigung eintreten. Dieses Phänomen beschreibt den Effekt, wenn trotz zunehmender Lichtintensität die Photosyntheseleistung nicht mehr ansteigt. Dann nämlich wirken andere Einflussfaktoren der Photosynthese (CO2, Temperatur) nach dem Gesetz des Minimums immer stärker limitierend auf die Photosyntheseleistung.

Falls die Lichtintensität trotzdem weiter ansteigen sollte, kann dies sogar zu einer Schädigung der Photosysteme (unter Beteiligung von Sauerstoffradikalen) führen und die Photosyntheseleistung absinken.


Es kommt auf das Farbspektrum an

Als Referenzgröße für optimale Lichtqualität ist das Strahlungsspektrum des Sonnenlichts anzusehen. Diese Lichtquelle deckt nicht nur das gesamte Farbspektrum ab, das für Photosynthese von Bedeutung ist, sondern auch darüber hinaus. Je nach Pflanzenart kann sich auch der Nah-Infrarotbereich (> 700 nm) positiv auf den Pflanzenorganismus auswirken. Dieser Bereich fehlt den meisten künstlichen Lichtquellen.

Elektromagnetische Strahlung im Bereich zwischen 400 bis 700 nanometer (nm) wird als photosynthetisch aktive Strahlung (engl.: Photosynthetically Active Radiation, kurz PAR) bezeichnet. Damit wird der Spektralbereich bezeichnet, den photosynthetisch aktive Organismen für ihre Photosynthese nutzen können. 

Die chemischen Reaktionen der Photosynthese sind stärker von der von Anzahl der Photonen abhängig, als von der Energie, die diese enthalten. Um die PAR zu bestimmen, misst man die Anzahl der Photonen im Bereich von 400 – 700 nm, die auf eine Oberfläche in einem bestimmten Zeitraum treffen. Man spricht hier von der Photosynthetischen Photonenstromdichte
(kurz PPFD)
. Diese wird in der Einheit in µmol m-2s-1 (Mikromol pro Quadratmeter pro Sekunde) gemessen.

Im Jahr 2009 untersuchte der Wissenschaftler Suman Chandra, von der University of Mississippi, drei Photosyntheseinflussfaktoren (PPFD, Temperatur und CO2-Konzentrationen)  hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Photosyntheserate von Cannabis.

Er kam zu dem Ergebnis, dass bei Temperaturen von 20 bis 25 °C eine Erhöhung der PPFD auch zu einer erhöhten Photosyntheserate führte. Die maximale Photosyntheserate lag bei 30°C  und einem PPFD von 1500 µmol m-2s-1. Bei einer höheren PPFD verringerte sich die Photosyntheserate wieder. Auch eine Erhöhung der CO2-Konzentrationen wirkte sich positiv auf das Pflanzenwachstum aus.

Chandra kam zu dem Entschluss, dass der optimale Wohlfühlbereich von Cannabispflanze bei Temperaturen zwischen 25 und 30°C in Kombination mit Lichtquellen mit einer PPFD von ungefähr 1500 µmol m-2s-1 liegt.

 

Wer es genau wissen will, muss selbst und richtig messen

Wie geeignet unterschiedliche künstliche Lichtquellen für gesundes Pflanzenwachstum sind, lässt sich nur mit gezielten Messungen herausfinden. Dabei ist ein PAR-Messgerät von Nöten. Hierbei kommt es ganz besonders darauf an, korrekt zu messen. Messpunkte direkt unter der Lichtquelle sind dabei wenig aussagekräftig. Es ist essentiell an verschiedenen Stellen auf der Anbaufläche zu messen, um daraus einen Durchschnitt zu berechnen. Nur so erhält man ein aussagekräftiges Bild über die Wirksamkeit einer Lichtquelle.