Efficiënt kweken met regelbaar spectrum

Het dilemma

Bij belichten van cannabis, of het nu binnen is of in de kas, zijn de volgende aspecten belangrijk:

1. Intensiteit
   De juiste hoeveelheid licht in de juiste fase zorgt voor een optimaal resultaat. Meer licht zorgt voor meer opbrengst, maar het nauwkeuring beheersen van het klimaat en de voeding is bij hoge intensiteit kritiek, en sommige cultivars gedijen niet goed bij een hoog lichtniveau.
2. Uniformiteit en verdeling
   Een goede verdeling van het licht op en door het gewas leidt tot een uniform en kwalitatief resultaat.
3. Spectrum
   Waar de hoeveelheid licht een sterke relatie heeft met de opbrengst, heeft het spectrum meer invloed of de vorm van het gewas en de efficiëntie van de lichtbron. Bij de vorm kun je bijvoorbeeld denken aan strekking van de plant en aanmaak van plantmassa.
4. Efficiëntie
   Verlichten van een gewas kost energie. Een efficiënt spectrum zorgt voor een lager energiegebruik met minder warmteontwikkeling en daardoor een besparing op klimaatbeheersing, waardoor de operationele kosten lager zijn.

Een aantal van deze aspecten conflicteert met elkaar: zo is een spectrum met een hoog gehalte rood licht efficiënt in energiegebruik, maar het kan leiden tot “white tips” boven in het gewas: bloemen zonder bladgroen die volledig wit zijn en lichtbruin drogen. Hoewel white tips niet persé minder potent zijn ziet het er niet mooi uit, en het vermindert de waarde van je meest waardevolle bloemen bovenin het gewas. Een beter gebalanceerd wit spectrum kan dit voorkomen. Wit licht is fijn om onder te werken, maar niet ieder wit spectrum is veilig om te gebruiken op hoge intensiteit als het veel hoge intensiteit blauwe LEDs bevat, en bovendien is het minder efficiënt dan een hoog-rood spectrum. Daarnaast zijn niet alle witte spectra kwalitatief gelijk: pieken in het rode gedeelte van het spectrum kunnen nog steeds leiden tot “white tips” bij hoge intensiteit.

De efficiëntie van LEDS stijgt niet meer zo snel op als we afgelopen jaren hebben gezien. Stijgingen van 3 of zelfs 5% bij een nieuwe generatie LED zijn zeer zeldzaam. We hebben een plateau bereikt. Om meer efficiëntie te bereiken moeten we naar andere middelen grijpen om te optimaliseren. We moeten slimmer telen. Spectrum manipulatie is één van de mogelijkheden.

Een veilig recept

Als energiegebruik niet de meest bepalende factor is, dan is een breed spectrum met een gebalanceerde hoeveelheid en spreiding rood licht de veiligste oplossing. Het is een vergevend spectrum waar vrijwel alle cultivars uitstekend onder gedijen, en het is prettig om onder te werken. Met wit licht dat een gebalanceerde hoeveelheid blauw, groen en rood spectrum bevat voorkom je “white tips” zelfs bij een zeer hoge lichtintensiteit tot 1500 µmol m-2 s-1 of meer, afhankelijk van de cultivar.

Het enige licht-dynamisch aspect aan deze manier van kweken is het aanpassen van de lichtintensiteit op het gewas:

• In de vegetatieve fase gebruik je een lagere intensiteit licht.
• Bij het omschakelen naar bloei verhoog je de intensiteit in stappen.
• Bij het aanschakelen en uitschakelen van de lampen kun je dat geleidelijk laten gebeuren, met name om het klimaat niet te snel te laten schommelen en vocht problemen in je gewas te voorkomen (wat kan leiden tot schimmelinfecties als Botrytis). Hou er wel rekening mee dan zo’n geleidelijke stijging en daling van je lichtniveau leidt tot een lagere hoeveelheid licht per dag (een lagere DLI) en mogelijk een iets lagere opbrengst. Hou die periodes zo kort mogelijk als nodig is.
• Aan het eind van de cyclus in de rijpingsfase kun je de verlichtingsintensiteit verlagen.

De beperkende factor is uitsluitend de vaardigheid van de kweker, de genetica en de klimaatbeheersing.

In grote productieomgevingen, waar er meerdere cultivars gekweekt worden en waar kwaliteit van het product en het voorkomen van problemen met het gewas voorop staan is dit nog steeds een zeer veilige en efficiënte wijze van telen.

Advies: richt de ruimte in op een intensiteit die past bij de kunde van de kweker en wijze waarop hij teelt. Zorg altijd voor overcapaciteit wat betreft ontvochtiging bij de temperatuur setpoints die je vooraf hebt gedefinieerd. 1200 µmol m-2 s-1 is een uitstekende streefwaarde om je ruimte op in te richten, maar begin eerst eens op 800 µmol m-2 s-1 te kweken tot je ruimte en klimaat is ingeregeld, en voer dan de intensiteit op. Bijkomend voordeel: een gedimde LED lamp is nog efficiënter.

Multi-channel: Welk spectrum?

Moderne LED-verlichting biedt tegenwoordig de mogelijkheid om niet alleen het spectrum, maar ook de distributie hiervan te controleren. Je bent niet langer beperkt tot verlichting van boven maar kunt ook kiezen voor een betere lichtverdeling en licht penetratie van het gewas met verlichting tussen de planten (inter-canopy lighting of tussenverlichting) en onder de planten (under-canopy lighting of onderverlichting). Het geeft zelfs de mogelijkheid om de spectra van deze toepassingen onafhankelijk te optimaliseren. In dit artikel beperken we ons tot spectrum.

Hoe je het spectrum kunt aanpassen hangt af van het aantal kleuren LEDs in het armatuur en het aantal aparte kanalen met welke je deze kunt sturen (multi-channel). Niet alle kleuren van het spectrum zijn direct aan te sturen. Zo worden er geen puur groene LEDs gebruikt in LED armaturen (deze zijn niet efficiënt) maar komt het groene licht van witte leds, die ook in meer of mindere mate blauw, rood en zelfs ver-rood licht bevatten. Je kunt de volgende types LED tegenkomen in LED armaturen:

• UVA
  UVA zit net onder de 400 nm. Onze onderzoeken en andere onafhankelijke wetenschappelijke onderzoeken wijzen erop dat blauwe leds hetzelfde effect hebben, en bovendien goedkoper en efficiënter zijn.
• Blauw
  Een plant heeft een minimale hoeveelheid blauw licht altijd nodig. Blauw licht zorgt voor het tegengaan van strekking en heeft als belangrijke eigenschap dat het een signaalkleur is die de stomata opent die de evapotranspiratie mogelijk maken. Blauw licht heeft ook de potentie om paarse en donkere cultivars te kleuren door het triggeren van anthocyaan, een kleurstof die rode, paarse en blauwe tinten veroorzaakt.
• Wit
  Er zijn diverse spectra witte LEDS. In feit zijn al deze witte LEDs in de basis blauwe leds met een laagje fosfor erop dat het meeste blauwe licht omzet in een langere golflengte, zoals groen, rood en zelfs ver-rood licht. Een witte LED heeft altijd een blauwe piek in het spectrum, veroorzaakt door de originele blauwe LED. De hoeveelheid groen en rood licht is afhankelijk van het fosfor recept. Zo heb je koel-witte leds met laag aandeel rood licht, en warm-witte leds met een hoger aandeel rood licht. Vaak worden witte LEDS van meerdere spectra met elkaar gecombineerd met een mooi vloeiend spectrum als resultaat.Groen licht in een spectrum wordt vrijwel altijd gegenereerd door een blauwe led met fosfor coating (dus een “witte” led). Groen licht heeft (net als ver-rood, maar in mindere mate) een strekkend effect op de plant maar in balans met blauw en rood licht heeft het een gunstig effect op de internode lengte.
• Rood
  Rode LEDS zijn erg efficiënt in het omzetten van energie naar licht, en rood licht is efficiënt voor fotosynthese. Het is daarom aantrekkelijk om veel rood in je spectrum te stoppen om een hogere efficiëntie te krijgen, met een lagere energierekening als gevolg. Overdaad schaadt echter: met te veel rood licht in hoge intensiteit belichting loop je risico op “white tips”.
• Ver-rood
  Dit is nauwelijks zichtbaar met het menselijk oog, tussen de 700 en 800 nm. Deze LEDs lijken heel zacht rood te gloeien, maar het meeste licht is onzichtbaar voor ons. Het heeft echter, letterlijk, ver-strekkende gevolgen voor de plant. Ver-rood zorgt voor cel-strekking. Dat heeft tot gevolg dat een plant langer en opener wordt. Dat kan een gewenste eigenschap zijn voor een compacte bossige cultivar, maar vooralsnog hebben we geen verbetering gezien in de netto opbrengst van Cannabinoïden bij de toepassing van ver-rood gedurende de volledige bloei cyclus.

Met zo’n pallet aan spectra is het mogelijk om, in combinatie met intensiteit, duizenden verschillende lichtrecepten te maken. Een recept kan ook nog eens gedurende de kweekcyclus wijzigen om in iedere fase van ontwikkeling optimaal te presteren. Dat is super voor onderzoekers die vaak zelfs armaturen met 7-10 verschillende LED-kleuren gebruiken, maar is het ook praktisch voor een kweker? Wie kan er de tijd nemen om voor iedere verschillende cultivar een geschikt recept te ontwikkelen? Hoe groot is de kans op fouten?

Praktisch meer-kanaals verlichten

Wat is wijsheid? Allereerst is het belangrijk om te bepalen welke kleuren écht belangrijk zijn:

• Ver-rood licht heeft volgens onze en andere wetenschappelijke onderzoeken geen meerwaarde in opbrengt. We adviseren niet om dat te gebruiken, het biedt weinig tot geen toegevoegde waarde in een commerciële kwekerij.
• UVA LEDs zijn niet zo efficiënt en hebben eenzelfde effect als efficiëntere en goedkopere blauwe LEDs, dus adviseren we om in plaats daarvan blauwe LEDs te gebruiken, die bovendien fotosynthetisch effectiever zijn.
• Witte LEDs bieden een breed spectrum, inclusief groen licht dat waardevol is voor de ontwikkeling van de plant en leidt tot een prettig spectrum om onder te werken. Daarnaast bevatten ze een piek aan blauw licht: Het zijn tenslotte blauwe leds met een fosfor coating. Hoeveel blauw licht en andere spectra je verkrijgt uit witte LEDs hangt af van de samenstelling van de witte leds in het armatuur. Er worden vaak combinaties van verschillende kleuren witte LEDs gebruikt om een evenwichtig wit spectrum te creëren. Niet alle witte leds zijn hetzelfde!
• Blauwe LEDs zijn efficiënt, maar de witte LEDs in een spectrum leveren over het algemeen al voldoende blauw licht op voor een gezonde planontwikkeling. Nog extra blauw licht biedt weliswaar meer mogelijkheden om het spectrum te sturen met apart blauw licht, maar het effect van blauw om de strekking van het gewas te beperken is klein. Extra blauwe LEDs hebben daarom slechts een beperkte meerwaarde en zijn overkill in een breed spectrum.
• Rode LEDs zijn efficiënt, en verhogen de totale efficiëntie van het spectrum. Te veel op het verkeerde moment in de kweekcyclus leidt echter tot “white tips”.

Met deze kennis in de hand zijn de absolute winnaars in het spectrum witte en rode LEDs. Rode LEDs zijn uiterst efficiënt en witte LEDs zorgen in combinatie met rode LEDs voor een breed en aangenaam spectrum. Door rode LEDs apart van de witte te regelen kun je het aandeel rood in het spectrum zelf bepalen en tijdens momenten in de kweekcyclus waarbij de plant gevoelig is voor een aanmaken van “white tips” de hoeveelheid rood beperken. Hiervoor hebben wij lichtrecepten beschikbaar. Bovendien kun je ook uitstekend wit licht als tijdelijk efficiënt werklicht inzetten tijdens het scouten van je gewas op groeiafwijkingen, ziektes en plagen.

De energie-efficiënte keuze is om zo veel als het kan in de kweekcyclus een hoog-rood spectrum te gebruiken met voldoende blauw licht voor een gezonde ontwikkeling, en terug te schakelen naar een breed wit licht met minder rood licht als dat nodig is. Doordat witte LEDS ook groen licht toevoegen is het spectrum in alle gevallen vriendelijker voor de ogen en geeft het een betere kleurweergave van het gewas tijdens het scouten.

Indoor of in de kas?

Hetzelfde geldt in meer of mindere mate ook voor belichting in de kas. Hier is het gebruik van rood licht echter nog iets anders: Wanneer er bijna voldoende zonlicht is, kun je met alléén gedimd rood licht bij verlichten. Gedimd rood licht is super efficiënt doordat rode LEDs intrinsiek efficiënter zijn het dimmen de efficiëntie nog verder verhoogt, tot zelfs boven de 4,3 µmol/Joule. In de wintermaanden als het donker is kun je nog steeds in bepaalde fases van de kweekcyclus een hoger rood spectrum gebruiken, en omschakelen naar een breed spectrum als de kans op “white tips” daar is. Is de bijverlichting in de kas beperkt omdat je in een zon-rijk land kweekt, dan kun je in bepaalde gevallen zelfs vrijwel het hele seizoen een hoogrood spectrum gebruiken.

Wanneer gebruik je nu welk spectrum, en wat is in jouw geval de beste keuze? Dat hangt van heel erg veel factoren af. We hebben het nog niet eens gehad over de mogelijkheden on spectrum te sturen met je klimaatcomputer, en meer-kanaals draadloze systemen.

Wil je hier meer over weten over spectrum en spectrum toepassingen voor cannabis? Neem dan eens contact op met een van onze adviseurs om je vrijblijvend voor te lichten.