PPFD, PAR, Lumen, and Foot candle beim Cannabisanbau

Viele der Begriffe, die mit Pflanzenleuchten in Verbindung stehen, können sehr verwirrend sein. Selbst wenn Du denkst, sie alle zu verstehen, wird trotzdem immer wieder ein neuer auf der Seite einer Verpackung auftauchen und Du wirst Dich fragen, "was bedeutet dieser Begriff schon wieder?“.

Wir sprechen von LUX, PAR, PPF, PPFD und Lumen, um nur einige zu nennen. Muss man sie alle beachten? Welcher Wert ist der wichtigste? Was bedeuten sie für Dich als Cannabisanbauer? Dieser Artikel zielt darauf ab, all diese Fragen zu beantworten, um Dir zu helfen, "das Licht zu sehen" und Deine Pflanzenleuchten mit Zuversicht auszuwählen.

Zuerst sollten wir ein wenig über die grundlegende Wissenschaft des Lichts lernen, einschließlich der Frage, warum Pflanzen es brauchen.

Was ist Photosynthese?

Photosynthese ist der Prozess, bei dem Pflanzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid nutzen, um Energie zu erzeugen, wobei als Nebenprodukt Sauerstoff freigesetzt wird. Das Präfix "Photo-" bezieht sich auf Licht und das Suffix "-synthese" bezieht sich auf die Tatsache, dass neue Verbindungen geschaffen oder synthetisiert werden.

Der Prozess findet in "Thylakoide" genannten Chloroplastenmembranen statt, die mit Chlorophyll gefüllt sind. Chlorophyll ist ein Farbstoff, der Pflanzen ihre grüne Färbung verleiht.

Interessanter Fakt: Der Grund, warum wir Pflanzen als grün sehen, ist, dass Chlorophyll rotes und blaues Licht aus dem sichtbaren Spektrum absorbiert und grünes Licht reflektiert. Tatsächlich ist die Unterscheidung zwischen rotem und blauem Licht beim Anbau für die richtige Entwicklung Deiner Pflanzen unerlässlich.

Sobald das Chlorophyll dem Licht Energie entzogen hat, wird diese Energie dann verwendet, um Kohlendioxid (CO₂) zu binden und schließlich Zucker zu erzeugen, die die Pflanze als Energieträger nutzt. Dieser letztere Prozess ist als "Calvin-Zyklus" bekannt.

Sichtbares Licht vs. unsichtbares Licht

Licht spielt eine entscheidende Rolle in vielen anderen Pflanzenprozessen, wie der Photomorphogenese – bestimmt durch das Lichtspektrum (blaues und rotes Spektrum) – und dem Photoperiodismus, der durch die Anzahl der Lichtstunden bestimmt wird. Wie oben erwähnt, ist beispielsweise rotes Licht für Pflanzen, die Blüten entwickeln, am vorteilhaftesten, da das natürliche Lichtspektrum am Ende des Sommers und zu Beginn des Herbstes röter ist. Mehr dazu später.

Um die unterschiedlichen Reaktionen zu erklären, müssen wir zunächst das Licht selbst verstehen. Licht ist ein Strahlungszustand elektromagnetischer Wellen, der durch drei physikalische Eigenschaften beschrieben werden kann:

• Intensität (Amplitude)
• Frequenz (Wellenlänge)
• Schwingungsrichtung (Polarisation)

Es ist einfacher, bei der Beschreibung des Lichtspektrums von Wellenlänge statt Farbe zu sprechen. Dies liegt daran, dass sichtbares Licht (Wellenlängen zwischen 400 und 700 Nanometer) weniger als 1% des gesamten elektromagnetischen Spektrums umfasst. Sichtbares Licht unterscheidet sich vom Umfang des Lichts, das für die Photosynthese verwendet wird. Diese Tatsache ist entscheidend, wenn es zu verstehen gilt, warum wir mehrere Begriffe haben, um Licht in Bezug auf Pflanzen zu beschreiben.

Warum Lichteinheiten für Pflanzen unerlässlich sind

Je kürzer die Wellenlänge des Lichts, desto höher der Energiegehalt. Energie ist zwar wichtig für die Photosynthese, doch Licht hat noch eine weitere Aufgabe – nämlich als "Informationsquelle" für Pflanzen zu fungieren.

Unterschiedliche Lichtspektren induzieren in Pflanzen eine bestimmte Art von Umweltreaktion und informieren sie darüber, wie sie überleben, gedeihen und sich vermehren sollen. Daher ist die Lichtzusammensetzung für die Pflanze genauso wichtig wie die Lichtenergie. Pflanzen verwenden spezifische Pigmente oder Photorezeptoren, die für verschiedene Wellenlängen empfänglich sind, um die ihnen durch das Lichtspektrum übermittelten Informationen "aufzunehmen".

Ein Lichtspektrum im Bereich von 400–700nm induziert Wachstum und Entwicklung, während UV (00–400nm) und Infrarot (700–800nm) eine Rolle in der Pflanzenmorphogenese spielen – bei der es sich im Wesentlichen um den Prozess handelt, bei dem Pflanzen ihre physische Form und äußere Struktur entwickeln.

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Wie reagieren Pflanzen auf unterschiedliche Lichtspektren?

Jetzt, da wir wissen, wie das Lichtspektrum und die Photorezeptoren der Pflanze die Pflanzenentwicklung antreiben, müssen wir uns die Reaktion der Pflanze auf verschiedene Lichtspektren in der Kategorie "sichtbares Licht" ansehen.

Die drei Grundfarben des Lichts sind Rot, Blau und Grün. Wie bereits erwähnt, neigt Chlorophyll dazu, rotes und blaues Licht zu absorbieren und grünes Licht zu reflektieren. Während es wichtig ist, zu beachten, dass verschiedene Spektren das ganze Jahr über mehr oder weniger dominant werden können, werden Pflanzen in der Natur immer Licht empfangen, das insgesamt weiß ist.

• Blaues Licht (400–500nm)

Zu Beginn der Entwicklung einer Pflanze ist blaues Licht von entscheidender Bedeutung. Es erhöht die Produktion von Chlorophyll und löst eine schnelle, gesunde Wurzelentwicklung aus. Manche Samen werden ohne blaues Licht überhaupt nicht sprießen. Pflanzen, die ausreichend blaues Licht erhalten, haben starke, gesunde Stängel und Blätter. Am meisten wird blaues Licht während der Sämlingsphase und Vegetationsperiode benötigt, da es das Strecken der Internodien hemmt, was zu kompakteren Pflanzen führt.

• Grünes Licht (500–600nm)

Grünes Licht erleichtert das menschliche Sehen. Ist es vor allem wichtig, Anbauern bei der Diagnose verschiedener Ernährungsprobleme, Krankheiten und Schädlinge zu helfen. Pflanzen absorbieren nicht viel grünes Licht und nutzen es auch nicht für die Photosynthese, so dass es keinen Einfluss auf das Wachstum hat. Grünes Licht kann verwendet werden, um die Pflanzen während der Dunkelphase zu betrachten, ohne den Prozess der Blüte zu unterbrechen.

• Rotes Licht (600–800nm)

Rotes Licht wird während der Vegetationsperiode und insbesondere während der Blüte benötigt, um hochwertige, üppige Blüten auszubilden. Im frühen Leben einer Pflanze ist ein gewisses Maß an rotem Licht jedoch auch für das Wurzelwachstum unerlässlich. Das effizienteste Licht für die Förderung der Photosynthese ist rotes.

Zum Verständnis der verschiedenen Ansätze, Licht zu messen

Jetzt, da wir ein wenig über Licht wissen und verstehen, wie Pflanzen es nutzen, können wir uns die verschiedenen Arten der Lichtmessung für den Indoor-Anbau von Cannabis ansehen.

• Footcandle

Footcandle ist ein Maß für die Lichtintensität. Statt das Licht an der Quelle zu messen, misst es die Helligkeit des beleuchteten Bereichs. Ein Footcandle entspricht einem Lumen Helligkeit pro Quadratfuß, angegeben in lm/ft².

Footcandles können mit einem Lichtmessgerät gemessen werden. Lichtmessgeräte nutzen einen Sensor, um Lichtenergie in eine elektrische Ladung umzuwandeln, die dem Nutzer einen Messwert liefert. Bei den meisten Lichtmessgeräten kann man die Ergebnisse in Lux oder Footcandles ablesen. Platziere das Messgerät einfach auf den Oberflächen, die Du messen möchtest, und es wird Dir einen Messwert anzeigen.

• Lux

Lux ist ein Maß dafür, wie viel Licht von einer Oberfläche empfangen wird. Lux ist ähnlich wie Footcandle, misst das Licht jedoch in Quadratmetern statt in Quadratfuß. Will man beide in Beziehung setzen, sollte man daran denken, dass ein Footcandle 10,76 Lux entspricht. Auch Lux kann mit einem Lichtmessgerät gemessen werden.

Footcandle und Lux sind jedoch keine guten instrumentellen Einheiten, um zu verstehen, wie man die Beleuchtungskonfiguration in einem Anbauraum oder einer Growbox einrichten sollte, können aber einen besseren Hinweis geben als die eigenen Augen. Ein Lichtmessgerät hilft Dir zu wissen, ob der Raum ausreichend beleuchtet werden kann oder ob Du die Wahl Deiner Pflanzenleuchte überdenken musst.

• Lumen

Lumen messen ohne Berücksichtigung der Oberfläche, wie viel sichtbares Licht von einer Quelle emittiert wird. Lumen und Lux können leicht verwechselt werden. Um den Unterschied zu veranschaulichen: Wenn eine Pflanzenleuchte 50 000 Lumen erzeugt, wird der Wert in einer Growbox von 1 Quadratmeter Größe 50 000 Lux betragen. Stellt man dieselbe Anbaulampe jedoch in einer 2 Quadratmeter großen Growbox auf, wird das Messgerät 25 000 Lux anzeigen.

Die Candela ist die Grundeinheit der Lichtstärke (eine einzelne brennende Kerze gibt ungefähr 1 Candela ab). Ein Lumen ist eine Candela pro Steradiant (ein kegelförmiger Bereich ausgehend von der Lichtquelle) und stellt ein genaues Maß für die Helligkeit dar.

Lumen ist nicht mit Watt zu verwechseln, das lediglich den Energieverbrauch eines Leuchtmittels angibt. Die meisten Lichtmessgeräte werden Lux für Dich in Lumen umwandeln. Mit der folgenden Formel kannst Du es allerdings auch selbst ausrechnen: Lumen = Lux × Fläche.

• PAR

PAR steht für "photosynthetisch aktive Strahlung" und beschreibt die Wellenlängen des Lichts im sichtbaren Bereich von 400–700nm. Es ist definiert als die Art von Licht, die die Pflanze benötigt, um Photosynthese zu betreiben.

Um PAR zu messen, benötigt man ein PAR- oder Spektralradiometer. PAR-Meter (auch Lux-Quantum-Meter genannt) liefern wertvolle Daten über die Gesamtmenge des photosynthetischen Lichts, das zu dem Sensor übertragen wird. PAR wird mit einem speziell kalibrierten Sensor berechnet, der den Quantenfluss misst, d.h. die Menge an photosynthetisch nutzbarem Licht, die auf den Sensor trifft.

• PPF

Es könnte vorkommen, dass Dir auf der Verpackung Deiner Pflanzenleuchte eine Spezifikation für den photosynthetischen Photonenfluss (PPF) auffällt. Dieser Begriff ist einer der wichtigsten Parameter, um eine Pflanzenleuchte zu beurteilen. PPF stellt die Messung von PAR als die Anzahl der photosynthetischen Photonen dar, die von einer Quelle pro Sekunde freigesetzt werden.

Höhere PPF-Zahlen entsprechen höheren Mengen an potenzieller Lichtleistung. Aufgrund der Gesamtform und -größe der Lampe kann der Wert jedoch auch irreführend sein. PPF-Messungen können Dir sagen, wie viel "nutzbares" Licht Deine Lampe produziert, aber nicht, wie viel von der Pflanze empfangen wird. Mit einem Online-Rechner kannst Du Lumen in PPF umrechnen.

• PPFD

Die photosynthetische Photonenflussdichte (PPFD) misst die PAR, die pro Sekunde an einen bestimmten Bereich geliefert wird. PPFD ist die einzige Maßeinheit, die uns über die Menge an nutzbarem Licht informiert, die an die Pflanze abgegeben und von ihr absorbiert wird.

Tatsächlich kann man die PPFD mit einem Spektroradiometer messen. Um zu sehen, wie effizient Deine Pflanzenleuchten arbeiten, misst Du kontinuierlich PPFD in verschiedenen Höhen und Bereichen des Blätterdachs. Je näher die Lichtquelle den Pflanzen kommt, desto höher wird der PPFD-Wert sein. Darüber hinaus hat die Mitte eines Lichtstrahls den höchsten PPFD-Wert. Daher wirkt sich die Anpassung der Höhe und Nähe Deiner Beleuchtungskörper direkt auf die PPFD-Bedingungen des Kronendachs Deiner Pflanzung aus.

Es ist möglich, Lux und Footcandle in PPFD umzurechnen und umgekehrt, was allerdings ziemlich verwirrend wird. Es gibt jedoch viele Online-Rechner, die Dir einen Schätzwert geben können.

Wie beziehen sich diese Werte auf den Anbau von Cannabis?

Wir wissen, dass es verwirrend sein kann, alle oben genannten Beleuchtungsbegriffe und -einheiten zu unterscheiden bzw. zu verstehen. Daher empfehlen wir, sich beim Cannabisanbau auf die für das Pflanzenwachstum wichtigsten Einheiten zu konzentrieren. Dazu gehören PAR, PPF und PPFD. Diese Zahlen sagen Dir, wie viel Licht Deine Pflanzen erhalten und tatsächlich nutzen – im Gegensatz zu anderen Informationen, die sich nicht direkt auf das Wachstum und die Entwicklung Deiner Exemplare auswirken.

• Tägliche Lichtmenge (engl. daily light integral, DLI)

DLI ist die Gesamtzahl der photosynthetisch aktiven Photonen, die in 24 Stunden auf einem Quadratmeter auftreffen. Sie wird in Form von "Mol Licht pro Quadratmeter pro Tag" gemessen.

Betrachte sie als die Ansammlung von PPFD über einen ganzen Tag verteilt oder als die tägliche Lichtaufnahme der Pflanze. Obst- oder Gemüsepflanzen (einschließlich Cannabis) benötigen täglich zwischen 20 und 40 Mol Licht.

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Um Deinen Ertrag zu maximieren, solltest Du immer 40 Mol oder 40 000 000μmol pro Tag anstreben. Wie viel PPFD pro Sekunde für jede Phase des Cannabisanbaus jeweils benötigt wird, um den DLI von 40 Mol Licht pro Tag zu erreichen, ergibt sich aus folgender Auflistung:

• Keimlingsphase (18-Stunden-Zyklus): 200–300μmol·m⁻²·s⁻¹
• Wachstumsphase (18-Stunden-Zyklus): 617μmol·m⁻²·s⁻¹
• Blütephase (12-Stunden-Zyklus): 925μmol·m⁻²·s⁻¹

Bei der Auswahl von Pflanzenleuchten für Cannabis ist es wichtig, die technischen Spezifikationen zu überprüfen, um festzustellen, ob sie stark genug sind, um die Arbeit zu erledigen. Das bedeutet natürlich nicht, dass Du die teuersten Lampen kaufen musst, die es gibt.

Allerdings folgt daraus schon, dass Du jede dieser Spezifikationen in Bezug auf Deine Cannabispflanzen recherchieren solltest, um eine Pflanzenleuchte zu finden, die Deinen Bedürfnissen voll und ganz gerecht wird. Dies gilt insbesondere für die PPFD, die für Anbauer den wohl aufschlussreichsten Wert darstellt – er sagt Dir genau, wie viel nutzbares Licht Deine Pflanzen in einem bestimmten Abstand von der Anbaulampe absorbieren.

Wir hoffen, dieser Artikel hat Dir geholfen, die Begriffe auf der Verpackung Deiner Pflanzenleuchten zu verstehen – und zwar insbesondere jene, die den größten Einfluss auf eine erfolgreiche Ernte haben.