Die Rolle von rotem Licht beim Anbau

Dr. Dave Hawley; Leitender Wissenschaftler bei Fluence

Einführung

In den letzten acht Jahren hat sich die Verwendung eines Weißlichtspektrums im Cannabisanbau als Standard etabliert. Züchter weltweit profitieren unter Weißlicht von hohen Erträgen, einer hervorragenden Blütenqualität, guter Ergonomie am Arbeitsplatz und einer einfachen Bestandsüberwachung. Während Anpassungen an diesem Konzept mal mehr, mal weniger im Trend lagen, ist das von Fluence’ R4 angeführte Kernspektrum in einer dynamischen Branche eine verlässliche Konstante geblieben. Angesichts der zunehmenden Kommodifizierung von Cannabis verdienen die Züchter nicht mehr so viel wie früher und suchen nach Möglichkeiten, die Betriebskosten zu senken, um ihre Gewinnmargen zu verbessern. Zu diesem Zweck hat Fluence neue Spektren und Beleuchtungsstrategien identifiziert, die dazu beitragen sollen, die finanzielle Belastung durch die Beleuchtung zu verringern.

Geschichte

Theorie und erste Erkenntnisse: Mit weißem Licht lässt sich Cannabis besser anbauen

In der Vergangenheit war Fluence vor allem als „Weißlicht“-Unternehmen bekannt. Seit etwa 2017 dominiert das optisch weiße „PhysioSpec Indoor“-Spektrum, das heute einfach als „R4“-Spektrum bezeichnet wird, den globalen Markt für Cannabis-Beleuchtung und dient den Wettbewerbern als Vorlage bei der Entwicklung ihrer eigenen Cannabis-Spektren. R4 wurde auf der Grundlage der Theorie entwickelt, dass es eine bessere Durchdringung des Blätterdachs und eine stärkere Bildung von Sekundärmetaboliten ermöglicht als ein weniger ausgewogenes Spektrum. In frühen wissenschaftlichen Studien, in denen R4 mit Spektren verglichen wurde, die 60 % Rot, 80 % Rot und 40 % Rot mit einem geringen Anteil an zusätzlichem Fernrot enthielten, wurde die Theorie bestätigt, dass R4 höhere Erträge liefern würde – vermutlich aufgrund der besseren Durchdringung des Blätterdachs. Bei den drei getesteten Sorten erzielten zwei unter allen getesteten Spektren ähnliche Erträge, während eine Sorte mit R4 17 % mehr Blütenmasse lieferte. Dieses Ergebnis war nach drei Wiederholungen statistisch signifikant. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse haben wir unsere Botschaft verstärkt, dass weißes Licht die überlegene Lösung für den Cannabisanbau sei.

Störfaktoren: Bei vielen Sorten und Anbaumethoden liefern rotstichige Spektren dieselben Erträge wie weiße.

In den nachfolgenden Studien wurden weiterhin die Auswirkungen unterschiedlicher Rotanteile auf verschiedene Sorten und bei unterschiedlichen Anbaumethoden verglichen. Wir stellten fest, dass zwar einige Sorten offenbar Weißlicht bevorzugten, sich der durchschnittliche Ertrag und die Reaktion der Sekundärmetaboliten bei allen getesteten Sorten jedoch je nach Rotanteil nicht signifikant unterschieden. Bis heute vermuten wir, dass die zusätzlichen Vorteile, die gelegentlich beim Anbau mit Weißlicht auftreten, möglicherweise darauf zurückzuführen sind, dass Weißlicht bei dichteren Blättern eingesetzt wird; dies haben wir jedoch noch nicht endgültig überprüft.

Entdeckung: Rot löst Photobleaching aus

Im Verlauf dieser frühen Studien wurde ein unerwarteter Trend beobachtet, den wir ursprünglich gar nicht zu quantifizieren beabsichtigt hatten: Mit steigendem Anteil an rotem Licht nahmen auch die Anzahl und der Schweregrad der Fälle zu, in denen die oberen Blütenstände weiß wurden. Heute ist dieses Phänomen allgemein als„Photobleaching“oder „White Tipping“ bekannt, obwohl keiner dieser Begriffe genau beschreibt, was biochemisch in der Pflanze vor sich geht.

Charakterisierung der Rotlichtschwellenwerte zur Entwicklung einer effektiveren Beleuchtungslösung

Photobleichte Blüten sind auf dem Markt in der Regel unerwünscht. Gleichzeitig wissen wir, dass Züchter wahrscheinlich nach Beleuchtungslösungen mit verbesserter elektrischer Effizienz suchen, um ihre Betriebskosten (OPEX) zu senken und gleichzeitig Qualität und Ertrag zu sichern. Bei LED-basierter Beleuchtung hängt die Effizienz der Umwandlung von elektrischer Energie in Photonen in erster Linie vom Rotanteil in einem bestimmten Spektrum ab. Daher haben wir versucht, die Obergrenze für rote Photonen zu ermitteln, die wir in einem Blütespektrum einsetzen können, ohne Photobleiche auszulösen. Wir haben diesen Schwellenwert auf etwa 500 µmol·m⁻²·s⁻¹ festgelegt, plus oder minus 100 µmol·m⁻²·s⁻¹ , je nach Sorte. Dieser Schwellenwert deutete darauf hin, dass bei den photosynthetischen Photonenflussdichten (PPFD), mit denen die meisten Züchter arbeiten, nur eine moderate Steigerung des Rotanteils und damit der Systemeffizienz gegenüber unserem bereits bestehenden R4-Spektrum möglich ist.

Rot im Gemüse

Die vegetative Entwicklung ist per Definition nicht mit der Bildung von Blütengewebe verbunden. Das Risiko, durch zu viel rotes Licht direkt eine Photobleiche auszulösen, besteht daher nicht. Um sicherzustellen, dass hohe Rotanteile während der Vegetationsphase keine Auswirkungen auf die spätere Blütenentwicklung haben, haben wir Studien durchgeführt, in denen wir die während der Vegetationsphase eingesetzten R4- und R8-Spektren verglichen haben. Bei allen getesteten Sorten konnten wir keine signifikanten Unterschiede in der vegetativen Entwicklung oder der späteren Blütenentwicklung feststellen, weder hinsichtlich der Kronenarchitektur noch des Blütenertrags oder der chemischen Zusammensetzung.

Rot in Blüte

Anbau zur Gewinnung von Biomasse / Extrakt

Da Spektren mit hohem Rotanteil und ausgewogene weiße Spektren vergleichbare Erträge sowie ähnliche Cannabinoid- und Terpenprofile erzielen, eignen sich beide für die Produktion von Rohbiomasse, die der Extraktion zugeführt wird. Der Endverbraucher sieht die Blüte – ob photobleichend oder nicht – ohnehin nicht, und der Marktwert des Extrakts bleibt davon unberührt.

Anbau für Blumen

Wenn die Minimierung von Photobleaching-Vorfällen oberste Priorität hat und die Systemeffizienz keine Rolle spielt, da Sie sehr niedrige Stromtarife haben, ist das R4 von Fluence nach wie vor die optimale Beleuchtungslösung für den Cannabisanbau. Wenn Sie jedoch die Wahrscheinlichkeit von Photobleaching verringern und gleichzeitig die Betriebskosten senken möchten, gibt es mittlerweile Strategien zur Erhöhung des Rotanteils, abhängig von Ihrer Produktionsumgebung, der Genetik und den angestrebten PPFDs.

Anbau im Gewächshaus

Wenn Sie lediglich eine relativ niedrige PPFD ergänzen, da die Sonne Ihre primäre Lichtquelle ist, können Sie möglicherweise ein Spektrum mit einem höheren Rotanteil als R4 verwenden. Wenn beispielsweise die maximale ergänzende PPFD, die Sie über das gesamte Jahr hinweg einsetzen, bei 450 µmol·m⁻²·s⁻¹ liegt, können Sie das R8-Spektrum von Fluence verwenden. Das R8-Spektrum besteht zu etwa 80 % aus Rotlicht, was bedeutet, dass Sie eine zusätzliche Rotlicht-Flussdichte von nur 360 µmol·m⁻²·s⁻¹ zuführen würden – und damit unterhalb der Rotlicht-Schwelle liegen, ab der die meisten Sorten empfindlich auf Photobleaching reagieren. Wie viel Rotlicht für Ihre Anwendung genau optimal ist, hängt von den von Ihnen angebauten Sorten ab, davon, wie viel Flexibilität Sie bei der Genetik wünschen, und davon, wo auf der Welt Sie sich befinden. Mein Team und ich begleiten Sie gerne bei dieser Bewertung, falls Sie dies wünschen.

Innenbeleuchtung aus einer Hand

Ähnlich wie bei der Ergänzung der PPFD in einem Gewächshaus gilt: Wenn die von Ihnen angestrebte PPFD relativ niedrig ist, können Sie sehr wahrscheinlich ein Spektrum mit höherem Rotanteil verwenden, ohne dass es zu einer Photobleiche kommt. Wenn Sie jedoch mit PPFDs anbauen, wie sie 2026 in Nordamerika üblicherweise praktiziert werden – bei Werten von 1000 µmol·m⁻²·s⁻¹ oder darüber –, kann ein Spektrum mit höherem Rotanteil nicht während der gesamten Blütenentwicklung eingesetzt werden, ohne ein erhebliches Risiko für Photobleaching einzugehen. Durch kontinuierliche Forschung hat Fluence jedoch bestimmte Zeiträume während der Blütenentwicklung identifiziert, in denen die Blüten mehr oder weniger empfindlich gegenüber rotinduziertem Bleaching sind. Durch die dynamische Anpassung des Rotanteils im Spektrum an diese Zeiträume bietet Fluence nun eine Lösung namens „T48“ an, die es Züchtern ermöglicht, die gleichen hohen Erträge und die gleiche Qualität wie mit R4 zu erzielen – jedoch ohne Photobleaching und bei deutlich reduzierten Betriebskosten (OPEX). Dieser dynamische Spektrumplan kann automatisch über das GrowWise Control System (GWCS) von Fluence angewendet oder manuell mit einer 2-Kanal-Dimmung umgesetzt werden.

Rot oder Weiß: Was solltest du wählen?

Auswirkungen über den Ernteertrag hinaus

Wenn Sie die Ergonomie am Arbeitsplatz und die einfache Pflanzenbeobachtung mit weißem Licht bevorzugen und/oder Ihnen die Wirksamkeit des Spektrums nicht wichtig ist, verwenden Sie R4 während der gesamten Vegetations- und Blütephase.

Für Vegetarier

Wir empfehlen die Verwendung des R8-Spektrums. Damit sparen Sie etwas Geld, und die Pflanzenentwicklung unterscheidet sich nicht wesentlich von derjenigen der unter R4 gezüchteten Pflanzen.

Für Blumen

Wenn Ihnen die Betriebskosten (OPEX) keine Rolle spielen und Sie die einfachste Lösung mit dem geringsten Photobleaching-Risiko wünschen, verwenden Sie das weiße R4-Spektrum. Wenn Sie die gleiche hohe Qualität und Ausbeute ohne Photobleaching beibehalten möchten, verwenden Sie T48.

Für Biomasse / Extrakt

Verwenden Sie R8.

Haben wir unsere Einstellung zum Thema „Rotes Licht“ geändert?

Wir bei Fluence waren früher der Überzeugung, dass weißeres Licht – insbesondere unser R4-Spektrum – für die meisten Cannabis-Anbauprojekte die beste Lösung sei. Im Zuge weiterer Forschungen haben wir jedoch erkannt, dass die Vorteile von weißem Licht nicht so allumfassend sind, wie wir einst glaubten, und haben daher im Laufe der Jahre unsere Sichtweise geändert. Das ist und bleibt das Wesen eines wissenschaftlich geführten Unternehmens. Je mehr wir lernen und je mehr wir bessere Vorgehensweisen entdecken, desto mehr entwickeln wir neue und bessere Produkte und teilen unsere Erkenntnisse. Ich bin zuversichtlich, dass ich in ein oder zwei Jahren einen neuen Artikel schreiben kann, der auf dem hier Gesagten aufbaut und es weiter verfeinert.

¹ Ein Sensorik-Gremium der Universität Wageningen stellte fest, dass Verbraucher keinen Unterschied im Aroma zwischen gebleichten und ungebleichten Blüten feststellen konnten. Mir ist keine formelle sensorische Studie bekannt, in der das Konsumerlebnis von gebleichten und ungebleichten Blüten verglichen wurde, aber so etwas wäre sehr interessant.

Es gibt zwar ^zwei Ausnahmen, diese stellen jedoch Sonderfälle dar. So haben wir beispielsweise die Sorte „San Fernando Valley“, auch bekannt als „SFV OG“, bei 1100 µmol·m⁻²·s⁻¹ mit dem R8-Spektrum ohne Photobleaching gezüchtet.