PPFD-Zielwerte je Wachstumsphase
Kurzdefinition
Die optimalen PPFD-Sollwerte für Cannabis sativa variieren systematisch mit der Wachstumsphase: von 100–300 µmol m⁻² s⁻¹ für Keimlinge/Stecklinge über 400–600 µmol m⁻² s⁻¹ in der Vegetationsphase bis zu 800–1100 µmol m⁻² s⁻¹ in der Blüte (mit CO₂-Enrichment bis ~1400 µmol m⁻² s⁻¹ nutzbar); Überschreitung des Lichtsättigungspunkts ohne entsprechende CO₂- und Temperaturanpassung liefert keinen Ertragszuwachs.
Wissenschaftliche Beschreibung
Phasenspezifische PPFD-Tabelle:
| Wachstumsphase | BBCH | PPFD (µmol m⁻² s⁻¹) | Fotoperiode | DLI (mol m⁻² d⁻¹) | Begründung |
|---|---|---|---|---|---|
| Keimling | 09–11 | 100–300 | 18–20 h | 6–22 | Vermeidung Photoinhibition bei noch ungefalteten Kotyledonen; Primärblattfläche gering |
| Steckling / Bewurzelung | 11–19 | 150–300 | 18–24 h | 10–26 | Niedrige Transpirationsrate (keine Wurzeln); hohe Luftfeuchtigkeit; Stress-Vermeidung |
| Vegetationsphase (früh) | 19–29 | 400–550 | 18 h | 26–36 | Maximale LAI-Entwicklung; Blattflächenindex wächst schnell; ausreichend für vegetativen Trieb |
| Vegetationsphase (reif) | 29–39 | 500–700 | 18 h | 32–45 | Hohe Blattfläche; sink-source-Gleichgewicht; höheres PPFD nutzbar |
| Blüte (früh, BBCH 51–65) | 51–65 | 600–900 | 12 h | 26–39 | Blütenanlage; JA-Trichom-Induktion; Assimilat → Blüten-Sink |
| Blüte (Hauptphase, BBCH 65–79) | 65–79 | 800–1100 | 12 h | 35–48 | Maximale Blütenentwicklung; PPFD nahe LSP; CO₂-Enrichment empfohlen |
| Reifephase (BBCH 79–89) | 79–89 | 600–900 | 12 h | 26–39 | Reduktion Temperatur + PPFD → Terpen-Retention; Trichom-Reife |
Wissenschaftliche Basis: Chandra et al. (2015) maßen den Lichtsättigungspunkt für drug-type Cannabis bei ~800–1000 µmol m⁻² s⁻¹ (25°C, 400 ppm CO₂). Eaves et al. (2020) verglichen LED- und HPS-Beleuchtung bei verschiedenen PPFDs und fanden, dass Blüterträge bis ca. 1000 µmol m⁻² s⁻¹ linear steigen, danach abflachen. Rodriguez-Morrison et al. (2021) bestätigten, dass sowohl Blütenertrag als auch Cannabinoid-Konzentration mit PPFD korrelieren, aber mit unterschiedlichem Sättigungsverhalten.
Tooker et al. (2023) untersuchten den Effekt verschiedener Photoperioden (12:12, 13:11, 14:10) auf Blütenertrag und Cannabinoide und zeigten, dass längere Photoperioden in Blüte (13–14 h Licht) bei kultivarspezifisch akzeptierten Sorten das DLI erhöhen und Erträge um 15–30 % steigern können — da für 12 h × 800 µmol m⁻² s⁻¹ = DLI 34,6 mol m⁻² d⁻¹ und 13 h × 800 µmol m⁻² s⁻¹ = DLI 37,4 mol m⁻² d⁻¹.
CO₂-Enrichment und PPFD-Kopplung: Mit CO₂-Enrichment auf 1000–1500 ppm verschiebt sich der Lichtsättigungspunkt nach oben (~1200–1500 µmol m⁻² s⁻¹), da erhöhtes CO₂ die RuBisCO-Oxygenase-Reaktion hemmt und mehr Assimilation ermöglicht. Chandra et al. (2008) maßen bei 25–30°C und 1500 ppm CO₂ einen LSP von ~1500 µmol m⁻² s⁻¹. Ohne CO₂-Enrichment sind PPFD > 1100 µmol m⁻² s⁻¹ daher ineffizient.
Umgebungs-PPFD vs. Kronendach-PPFD: PPFD-Messungen über der Pflanze (Lampenmessung) können stark vom PPFD im unteren Kronendach abweichen. Typischer Gradient: Oberstes Blatt = 100 %; Mitte = 40–60 %; Unterstes Blatt = 5–15 % des Oberwert-PPFD. Daher: Kronendach-Zielwerte am Oberseitenblatt messen; Unterzone unter LCP (< 30–50 µmol m⁻² s⁻¹) sollte entlaubt werden.
Biologische Auswirkungen
- Keimling: Zu hohes PPFD (> 400 µmol) → Kotyledon-Photoinhibition, verzögertes Wachstum
- Vegetationsphase: Unterschreitung (< 400 µmol m⁻² s⁻¹) → langsameres vegetatives Wachstum, dünnere Stiele; Überschreitung ohne CO₂ nutzlos
- Blüte: PPFD < 600 µmol m⁻² s⁻¹ → signifikant reduzierter Blütenertrag; PPFD > 1100 µmol m⁻² s⁻¹ ohne CO₂ → Photoinhibition + Hitzestress
Anbau-Relevanz
- Lampenabstand: PPFD sinkt quadratisch mit dem Abstand → Lampenabstand für Ziel-PPFD berechnen; LED-Hersteller-Tabellen (Gavita, Fluence, HLG) geben PPFD-Maps
- PPFD-Meter: Quantensensor-Kalibrierung pro Lampentyp; LED-Weißspektrum-Sensoren müssen kalibriert sein
- Reifephase-Reduktion: 2–3 Wochen vor Ernte PPFD um 15–20 % reduzieren + Temperatur senken → Terpen-Retention verbessert; physiologisch begründet: sinkende Assimilat-Sink-Stärke in reifenden Blüten
- Mythos: "Mehr Licht = immer mehr Ertrag" — gilt nur bis LSP; oberhalb ohne CO₂-Enrichment kein Mehrertrag, aber höhere Energiekosten + Wärmeprobleme
Verwandte Begriffe
- par-ppfd-dli — Einheitensystem und DLI-Berechnung
- lichtsaettigungskurve — A/Q-Kurve und LSP
- dli-management — Tageslichtsumme-Steuerung
- co2-ppfd-kopplung — CO₂-Enrichment braucht hohes PPFD
Quellen
- Chandra S et al. (2015) J Appl Res Med Aromat Plants 4:220–225. DOI: 10.1016/j.jarmap.2015.10.001
- Eaves J et al. (2020) PLOS ONE 15:e0231662. DOI: 10.1371/journal.pone.0231662
- Tooker J et al. (2023) Plants 12:878. PMID: 10004775. DOI: 10.3390/plants12040878
- Rodriguez-Morrison V et al. (2021) Front Plant Sci 12:646020. DOI: 10.3389/fpls.2021.646020
- Chandra S et al. (2008) Photosynthetica 46:577–587. PMID: 3550578. DOI: 10.1007/s11099-008-0087-x