Lambert-Beer-Gesetz und Lichtinterception (Cannabis Canopy)
Kurzdefinition
Lambert-Beer: I = I₀ × e^(−k × LAI) — k-Wert (Extinktionskoeffizient) beschreibt Canopy-Effizienz. Cannabis: k ≈ 0,5–0,7; LAI 1,8–5,0 m²/m² (Saloner 2024); bei LAI 5 = 93% Lichtinterception. ScrOG erhöht effektives k durch Blatt-Horizontalisierung → gleichmäßigere PAR-Verteilung. Beer'sches Gesetz überschätzt Interception systematisch für heterogene Canopies.
Wissenschaftliche Beschreibung
Lambert-Beer-Gesetz für Pflanzenbestände
Formel: I = I₀ × e^(−k × LAI)
| Symbol | Bedeutung |
|---|---|
| I | Durchgelassene PAR-Strahlung (µmol/m²/s) |
| I₀ | Einfallende PAR-Strahlung |
| k | Lichtextinktionskoeffizient (dimensionslos) |
| LAI | Leaf Area Index (m² Blattfläche / m² Boden) |
Lichtinterception = 1 − (I/I₀) = 1 − e^(−k × LAI)
k-Werte nach Blattausrichtung
| Blattarchitektur | k-Wert | Kulturen | Cannabis-Relevanz |
|---|---|---|---|
| Planophil (horizontal) | 0,7–1,0 | Kleearten, Hanf | Hoch (breite Fächerblätter) |
| Erectophil (aufrecht) | 0,3–0,5 | Mais, Gräser | Gering |
| Cannabis (geschätzt) | ~0,5–0,7 | — | Deriviert aus Saloner 2024 |
Empirische Cannabis-Daten (Saloner 2024, PMC11684660)
| Pflanzendichte (Pfl/m²) | LAI (m²/m²) | Lichtinterception (%) |
|---|---|---|
| 12 | 1,8 | ~85% |
| 24 | ~3,5 | ~91% |
| 36 | 5,0 | 93% |
Derivierter k-Wert: Bei LAI=5 → 93% Interception → k = −ln(1−0,93)/5 = 0,53 (innerhalb planophiler Range).
Beer'sches Gesetz: Limitierungen
Wang et al. 2019 (ScienceDirect): Beer'sches Gesetz überschätzt systematisch die Lichtinterception für alle getesteten Canopy-Konfigurationen, besonders bei: - Heterogenen Canopies (klumpenartige Verteilung) - Anisotropen Strukturen (bevorzugte Blattausrichtung) - Hohem SZA (Solar Zenith Angle — schräger Sonnenstand)
Für ScrOG: Gleichmäßige, planare Canopy → kleinere Überschätzung → Beer'sches Gesetz relativ präziser als für untrainierte Pflanzen.
ScrOG und LAI-Management
ScrOG erhöht effektiven k durch: 1. Horizontale Blattausrichtung: Planophile Struktur → höheres k nahe Netzebene 2. Gleichmäßige Bestandsdichte: Reduziert Clumping → Beer'sches Gesetz genauer 3. Kein Schattenwurf vertikaler Strukturen: Alle Blätter in gleichmäßiger Lichtscheibe
Resultat: PAR wird gleichmäßiger gefiltert → Blüten unter Netz erhalten homogenere PPFD.
Anbau-Relevanz
- LAI-Monitoring: Blattflächenindex durch Canopy-Analyse-Apps (z.B. pflanzenmorphologische Vermessung) ermöglicht Optimierungsrückmeldung.
- k-Wert als Systemkennzahl: Höheres k durch ScrOG → mehr Photosynthese pro LAI-Einheit in oberer Canopy-Schicht.
- Inter-Lighting kompensiert niedrige k-Werte tief in der Canopy: Seitliche LED-Module erhöhen effektiven k auch für tiefe Schichten.
Verwandte Begriffe
- scrog-methodik — ScrOG-Canopy und Lichtverbesserung
- sog-pflanzendichte — LAI-Daten aus Dichteversuchen
- pflanzendichte-ertrag-curve — Ertrag als Funktion von LAI und Dichte
Quellen
- PMC11684660: Saloner et al. 2024 — Effects of Plant Density (LAI 1,8–5 m²/m², 93% Interception)
- PMC10437493: Importance of Using Realistic 3D Canopy Models for Calculating Light Interception
- ScienceDirect S0304380019301474: Beer's Law Systematically Overestimates Light Interception
Quellen
- https://doi.org/10.3390/horticulturae8020107
- Rodriguez-Morrison V et al. (2022): Cannabis training techniques. Horticulturae 8(2):107. doi:10.3390/horticulturae8020107