Wassernutzungseffizienz (WUE)
Kurzdefinition
WUE in Cannabis quantifiziert das Verhältnis von Kohlenstoffgewinn (An) zu Wasserverlust (gs) auf Blattebene (iWUE) oder Biomassegewinn zu Wasserverbrauch auf Pflanzenebene (agronomische WUE = 3–5 g/L). Deficit Irrigation erhöht iWUE, aber das Cannabinoid-Ertragsfenster ist enger als das Biomasseoptimum.
Wissenschaftliche Beschreibung
WUE-Definitionen und Ebenen
Intrinsische WUE (iWUE): An/gs (µmol CO₂ pro mol H₂O). Erfasst Blatt-Level-Trade-off zwischen C-Gewinn und Wasserverlust, unabhängig von VPD. Steigt wenn gs stärker fällt als An (bei mildem Stress).
Agronomische WUE: g Trockenmasse pro L appliziertes Wasser. Integriert alle Effekte inkl. Evaporation, Drainage. Cannabis-Typisch: 3–5 g Blütentrockenmasse/L. Tang et al. 2018 (PMID: 6055055): Kanopee-photosynthetische WUE (PWUEc) ~4,0 mmol CO₂/mol H₂O in Hanf.
C3-Constraint: Cannabis als C3-Pflanze: Photorespiration reduziert CO₂-Fixierungseffizienz im Vergleich zu C4- oder CAM-Pflanzen → niedrigere maximale WUE. C3 < C4 < CAM in WUE-Hierarchie.
Deficit Irrigation Strategien
Regulated Deficit Irrigation (RDI): kontrollierter Stress in spezifischen Entwicklungsphasen → gs teilweise geschlossen → iWUE↑ ohne vollständigen Pn-Kollaps.
Partial Rootzone Drying (PRD): Bewässerungsalternierung zwischen Rhizosphärenhälften → nasse Hälfte hält Pflanzenwasserstatus; trockene Hälfte sendet ABA-Signal → partieller Stomataschluss → iWUE↑ ohne Turgorverlust.
WUE-Cannabinoid Trade-off (Caplan 2019)
Fundamentale Spannung: maximale iWUE (alle Stomata geschlossen) = null Photosynthese = null Wachstum. Daher: Optimum für Cannabinoid-Ertrag ≠ Optimum für maximale WUE.
Caplan 2019: mildes Defizit → iWUE↑ + THCA +12% + CBDA +13% + Flächen-Cannabinoid +43–67% bei nicht-signifikantem Biomasserückgang. Goldilocks-Zone: WP −1,5 MPa → gleichzeitig iWUE-Anstieg + Cannabinoid-Enhancement + akzeptabler Ertrag.
Überschreitung → WP < −2,0 MPa → Ertragsindex↓ trotz potentiell erhöhter Konzentrationen → totaler Cannabinoid-Ertrag↓.
Supplementäre Beleuchtung und WUE
Collado et al. 2024: supplementäre LED-Beleuchtung in Gewächshaus → +127% WUE-Verbesserung bei Cannabis durch erhöhte Photosyntheserate bei gleicher Transpiration → An/gs-Ratio steigt unter optimalen Lichtbedingungen.
Anbau-Relevanz
- Zielpunkt iWUE: mildes Deficit in Woche 6–8 Blüte → WP Monitor (Druckkammer oder Blatt-Psychrometer)
- VMC-Sensoren (kapazitiv oder tensiometrisch): <50% Field Capacity als Aktivierungsschwellenwert für Bewässerungsaussetzer
- Evaporationskontrolle: VPD 1,2–1,5 kPa in Blüte → Transpiration↑ → WUE↓; zu hohes VPD trotz ausreichend Wasser = WUE-Verlust
- RO-Wasser: niedrige Baseline-EC → mehr Spielraum für Substrat-WP-Management
Verwandte Begriffe
- trockenstress — Gesamt-Physiologie des Wasserdefizits
- drought-cannabinoid-link — WUE-Cannabinoid-Interaktion in der Praxis
- aba-stomataschluss — iWUE-Anstieg via ABA-Stomataschließung
Quellen
- Tang et al. 2018 (PMID: 6055055, DOI: 10.3389/fpls.2018.01273) — Hanf N+Wasser-Effizienz
- Caplan et al. 2019 (DOI: 10.21273/HORTSCI13510-18) — WUE-Cannabinoid-Trade-off Protokoll