The total amount of light received by a plant is the principal predictor of growth rate and yield. Light delivery is measured as the quantity of photons delivered to a square meter area in a single day (mol·m-2·day-1) which is called the Daily Light Integral (DLI). Most indoor growers communicate about light delivery using Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD) which is like DLI but measured over the course of a single second rather than an entire day and uses the smaller unit µmol for photon quantity (µmol·m-2·s-1). Measuring PPFD allows one to track the changes in light intensity which occur naturally over the course of a day. DLI is simply a sum of the PPFD values that occur for each second in a day. In an indoor growing environment, PPFD is held constant throughout the day, making it analogous to DLI as a measure of total daily light delivery. Leaves act like solar panels, capturing photons and extracting their energy. The extracted energy needs to be put to immediate use, either by powering processes within the chloroplast or building sugars that plants use for tissue synthesis and energy storage. When photon energy is extracted faster than it can be used, that energy tends to become destructive. Plants have mechanisms which allow them to shed excess energy to avoid damage. Every photon shed in this way represents wasted investment as it leads to no additional yield. Thus, it is critical to balance the rate of photon energy capture with the rate of photon energy use in the plant. The rate of cellular activities is collectively referred to as metabolism.
Temperature: Temperature is the key determinant in plant metabolic rates. As light delivery increases, plant temperature must also be increased to maintain the balance. Typical leaf temperature targets in a high PPFD cultivation system are 78-80°F during stretch and 80-84°F during bloom. Leaf temperatures can be lowered after bloom when plant tissue growth rates slow and the grower focus switches to steering the plant into ripening flowers. Transpiration (the evaporation of water from leaf surfaces) has a cooling effect on plants so the leaf surface temperature will be cooler than the air when a plant is actively transpiring. A difference of 1.5-2.0°F between the leaf and air temperatures is a good indicator of healthy transpiration rates.
Es ist auch wichtig zu wissen, dass LED-Leuchten kein Infrarotlicht aussenden und daher keine wesentliche Wärmequelle für das Pflanzengewebe darstellen. Die Lufttemperatur ist der entscheidende Faktor für die Steuerung der Pflanzentemperatur in Innenräumen.
In Gewächshäusern ist die Infrarotwärme des natürlichen Lichts unterschiedlich stark ausgeprägt. Daher müssen die Gärtner das Verhältnis zwischen Jahreszeit, Tageszeit, natürlichem Lichtstrom und Blatttemperaturen überwachen, um die Lufttemperaturen entsprechend anzupassen. Die Beschichtung der Verglasung mit einer infrarotreflektierenden Beschichtung und die Installation von Schattenvorhängen können in den Sommermonaten hilfreich sein.
VPD-Management: Das Dampfdruckdefizit (Vapor Pressure Deficit, VPD), gemessen in kPa, kann als Maß dafür angesehen werden, wie leicht das Wasser in einem Blatt in die Umgebungsluft verdunsten kann. Der VPD wird sowohl von der Lufttemperatur als auch von der Luftfeuchtigkeit beeinflusst. Bei hohen Temperaturen haben die Wassermoleküle mehr Energie, um den "Sprung" zu schaffen, während eine höhere Luftfeuchtigkeit bedeutet, dass ein Wassermolekül weniger Platz in der Luft hat, wenn es versucht, das Blatt zu verlassen. Der gleiche VPD-Wert kann mit verschiedenen Kombinationen von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit erreicht werden. Die Transpirationsrate wirkt sich auf den Nährstofffluss in der Pflanze aus. Übermäßig hohe VPD-Werte können auch die Trockenstressreaktion einer Pflanze auslösen, die die Spaltöffnungen schließt und dieCO2-Aufnahme stoppt. Die Luftfeuchtigkeit sollte als ein Instrument betrachtet werden, mit dem eine Ziel-VPD für eine bestimmte Temperatur erreicht werden kann. Für sich genommen ist die Luftfeuchtigkeit keine funktionale Messgröße für das Umweltmanagement in Anbausystemen. Dies ist von Bedeutung, da die Temperaturbereiche, die für den LED-Anbau mit hohem PPFD geeignet sind, größer sind als die, die für historische Anbaupraktiken typisch sind. Eine Erhöhung der Temperaturen ohne entsprechende Anpassung der Luftfeuchtigkeit führt zu erhöhten VPD-Werten, die entweder eine übermäßige Transpiration oder eine Reaktion auf Trockenstress fördern. Typische VPD-Bereiche sind 0,8 - 1,0 kPa während des vegetativen Wachstums, 0,9 - 1,1 kPa in der Frühblüte und 1,1-1,3 kPa in der Spätblüte.
Carbon Dioxide: Cabon dioxide is the building block of every molecule in plant tissues and compounds. Plants absorb carbon dioxide through openings in the leaves called stomata. The concentration of carbon dioxide in the air surrounding a leaf determines the rate at which the gas diffuses into the leaf interior. As photon capture and metabolic rates increase, so does the need for carbon dioxide. A good general practice is to maintain 800 ppm CO2 or 1 ppm CO2 for every µmol·m-2·s-1 of PPFD, whichever is greater. An important consideration is that the plant can only absorb CO2 that is immediately surrounding leaf tissue. The CO2 pool in the canopy can be depleted when adequate airflow is not maintained, even when the ambient air concentration is within the target range. The demand for CO2 at elevated PPFD values is such that CO2 availability can easily become the limiting factor in yield and plant development. A minimum of 0.2-0.4 m·s-1 air velocity should be maintained within the inner canopy as measured by a hot wire anemometer.
Fotoakklimatisierung: Cannabis verfügt über eine bemerkenswerte Fähigkeit zur Lichtverwertung; allerdings wird auch Cannabis geschädigt, wenn es sofort den Lichtintensitäten ausgesetzt wird, die bei der Blüte mit LED-Geräten mit hohem PPFD-Wert (1200 - 1800 µmol-m-2-s-1) verwendet werden. Es ist notwendig, die Pflanzen an die zunehmende Lichtintensität zu gewöhnen, beginnend mit der Vermehrung und über die Blütezeit hinaus. Ein bewurzelter Klon, der mit dem vegetativen Wachstum beginnt, sollte einer Lichtintensität von 200 - 300 µmol-m-2-s-1 ausgesetzt werden, die bis zum Beginn der Blütezeit auf 450 - 600 µmol-m-2-s-1 erhöht werden sollte. Tägliche Erhöhungen von 25 µmol-m-2-s-1 während des vegetativen Wachstums und 50 µmol-m-2-s-1 während der Blüte ermöglichen den Pflanzen eine stressfreie Photoakklimatisierung.
HLK-Ausrüstung: Trotz der außergewöhnlichen elektrischen Effizienz moderner LED-Leuchten für den Gartenbau geben Installationen mit hoher PPFD immer noch erhebliche Wärmemengen an die Anbauräume ab. Außerdem steigt die Transpiration mit der Lichtintensität. Daher sind sowohl die sensible (Lufttemperatur) als auch die latente (für die Kondensation von Wasserdampf benötigte Energie) Belastung im Vergleich zu den zuvor festgelegten Basiswerten für den Cannabisanbau erhöht. Eine besondere Herausforderung bei der Planung von Klimaanlagen unter diesen Bedingungen ist die Einhaltung der niedrigen VPD-Werte, die in den ersten ein bis zwei Wochen der Blütezeit erforderlich sind. Die Cannabispflanzen verdoppeln oder verdreifachen ihre Größe während der Blüte, was bedeutet, dass die Pflanzen zu Beginn der Blüte viel kleiner sind und daher viel weniger transpirieren als im ausgewachsenen Zustand. HLK-Systeme, die für den Entfeuchtungsbedarf reifer Pflanzen ausgelegt sind, entziehen der Luft während der frühen Blüte oft zu viel Feuchtigkeit. HLK-Systeme in Umgebungen mit hohem PPFD-Wert müssen in der Lage sein, stark schwankende latente und sensible Lasten zu bewältigen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen, einschließlich variabler Ventilator- und Kältemittel-Durchflussraten, Staging und Dampfbefeuchtung.
Auswahl der Züchtung: Es sollte beachtet werden, dass nicht alle Cannabis-Genotypen positiv auf eine hohe Lichtintensität reagieren. Je nach Ihren Zielen sollten Sie nach Sorten selektieren, die gute Leistungen erbringen und mit zusätzlichen Erträgen belohnt werden, oder Sie sollten Dimmzonen einplanen, um Sorten mit geringerer Lichtintensität anzubauen.
Nährstoff- und Bewässerungsmanagement: Bei höherer Lichtintensität benötigt Cannabis eine höhere Zufuhr von Wasser, Nährstoffen undCO2; stellen Sie sich vor, dass ein Bodybuilder mehr Nahrung zu sich nehmen muss als der durchschnittliche Mensch an einem Tag, um die verbrauchte Energie und die Masse, die er aufbaut, zu erhalten. Aus unserer Forschung und aus Fallstudien von Züchtern mit hoher Lichtintensität wissen wir, dass ein EC-Wert von bis zu 3,0 oft ausreichend ist, wenn der Dünger gut ausgewogen ist. Nährstoffbedarf und -mobilität variieren auch mit den VPD-Werten, so dass die Aufrechterhaltung eines idealen VPD-Wertes eine wichtige Rolle beim Nährstoff- und Bewässerungsmanagement spielt. Es ist anzumerken, dass Cannabis zusätzlich zu den 17 essenziellen Elementen positiv auf Biostimulanzien wie Fulvosäure, Seetang, nützliche Mikroorganismen und Silikat reagiert; diese zusätzlichen Inputs können die Pflanzengesundheit und die Widerstandsfähigkeit gegen abiotischen Stress wie hohe Lichtintensität erheblich verbessern.
