Kurzdefinition
Wissenschaftliche Beschreibung
Kurzdefinition
Transpiration bezeichnet den Wasserverlust der Pflanze als Dampf, primär durch die geöffneten Stomata (stomatäre Transpiration, ~90 %) und kutikular durch die Epidermis (~10 %). In Cannabis sativa ist die Transpiration der Motor des Xylemwasserflusses (Kohäsions-Tensions-Theorie) und essentiell für die Blatttemperaturregulation. Der treibende Parameter ist das Vapor Pressure Deficit (VPD) zwischen Blattinterzellular-Atmosphäre (nahezu gesättigt) und der Außenluft.
Wissenschaftliche Beschreibung
Triebkraft: Die Transpirationsrate E ist proportional zur Stomata-Leitfähigkeit (gs) und dem VPD zwischen Blattinnenseite und Umgebungsluft: E = gs × (ei − ea) / P
Wobei ei = Wasserdampfpartialdruck im Blattinneren (≈ Sättigungsdampfdruck bei Blatttemperatur), ea = Außenluft-Wasserdampfpartialdruck, P = atmosphärischer Druck.
VPD = Sättigungsdampfdruck (Tleaf) − aktueller Dampfdruck (Tluft, RH): - VPD 0,4–0,8 kPa: Jungpflanze, Keimling - VPD 0,8–1,2 kPa: Vegetationsphase (optimal) - VPD 1,0–1,5 kPa: Blütephase (optimal) - VPD >2,0 kPa: Stresszustand, erzwungener Stomataschluß
Transpirationsraten in Cannabis: Empirische Messungen zeigen: - Gut bewässerte Cannabis-Pflanzen: E ≈ 4–8 mmol H₂O m⁻² s⁻¹ (Starklicht, optimales VPD) - Wasserstress (Ψleaf < −1,5 MPa): E < 1 mmol H₂O m⁻² s⁻¹ - Dunkelperiode: Kutikular-Transpiration < 0,5 mmol H₂O m⁻² s⁻¹
Kühlleistung: Verdampfungswärme von Wasser: ~2,45 kJ/g (44 kJ/mol bei 25 °C). Die Transpiration ist der wichtigste Mechanismus zur Regulierung der Blatttemperatur (Evapotranspirations-Kühlung). Bei hoher Einstrahlung kann 40–60 % der absorbierten Strahlungsenergie durch Transpiration dissipiert werden.
Guttation: Unter Bedingungen hoher Bodenfeuchte und niedriger Transpirationsrate (Nacht, hohe RH) tritt Wasser an Blattrandnektarien (Hydathoden) aus dem Xylem aus → sichtbare Wassertropfen an Blatträndern. Kein pathologisches Zeichen; zeigt ausreichende Bodenfeuchtigkeit.
Wassernutzungseffizienz (WUE): WUE = A/E (Netto-CO₂-Assimilation / Transpirationsrate). Intrinsische WUE = A/gs. Cannabis hat moderate WUE (~1,5–3,5 µmol CO₂/mmol H₂O) als C3-Pflanze, deutlich niedriger als C4-Pflanzen (Mais).
Saisonal-diurnale Muster: Bei optimaler Kultivierung zeigt Cannabis eine typische biphasische Tagesgangstomates mit Maximum am Morgen (9–11 Uhr) und Mitternachtsminimum. Mittagsdepression bei VPD >2 kPa durch partiellen Stomataschluß.
Biologische Auswirkungen
- Xylem-Sog: Transpiration erzeugt den negativen Druck (Tensiom) im Xylem, der Wasser aus Boden durch Wurzeln transportiert (Kohäsions-Tensions-Mechanismus).
- Nährstofftransport: Mit dem Transpirationsstrom werden Mineralionen (Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺) vom Boden zur Sprossachse transportiert → Calcium-Mangel bei niedriger Transpiration (hohe RH).
- Blatttemperatur: Hohe Transpiration → gekühltes Blatt (unter Tair); niedrige Transpiration → Überhitzungsgefahr (>35 °C Blatt-T hemmt Enzymaktivitäten).
- Ionenkonzentration: Bei reduzierter Transpiration (VPD niedrig) konzentrieren sich Salze in der Rhizosphäre → Salzstress-Risiko bei salzhaltigen Düngelösungen.
Anbau-Relevanz
- VPD-Kontrolle ist das wichtigste Transpirationsmanagement-Instrument im Innenanbau: Hygrometer + Klimaanlage/Befeuchter für Ziel-VPD 0,8–1,5 kPa.
- Blatt-zu-Luft-Temperaturdifferenz: Bei hohen Lichtintensitäten ist Blatttemperatur oft 2–4 °C unter Lufttemperatur (Transpirationskühlung aktiv) – nur bei Wasserstress oder extremem VPD kehrt sich dies um.
- Bewässerungssteuerung: Lysimeter oder Substratwaagen messen Transpiration als Differenz Gewicht_morgens − Gewicht_abends und ermöglichen präzise Bewässerungsplanung.
- Häufiger Fehler: „Nährstoffmangel" in Form von Calcium-Flecken entsteht häufig nicht durch Calcium-Mangel im Substrat, sondern durch zu hohe Luftfeuchtigkeit → reduzierter Transpirationsstrom → unzureichender Ca-Transport zu jungen Blättern.
Verwandte Begriffe
VPD (Vapor Pressure Deficit), gs (Stomata-Leitfähigkeit), Wasserpotenzial, Kohäsions-Tensions-Theorie, Xylem, Guttation, WUE (Wassernutzungseffizienz), Stomata-Regulation, Blatttemperatur, Evapotranspiration
Quellen
- Tardieu F, Simonneau T (1998): Stomatal behavior in field crops. Plant Cell Environ 21:669-677
- Körner C et al. (1979): Leaf diffusive conductances in the major vegetation types of the globe. Ecology of Photosynthesis 100:463-490
- Campbell GS, Norman JM (1998): An Introduction to Environmental Biophysics. Springer, 2. Aufl.