Die Gesamtlichtmenge, die eine Pflanze erhält, ist der wichtigste Prädiktor für die Wachstumsrate und den Ertrag. Die Lichtzufuhr wird als die Menge an Photonen gemessen, die an einem einzigen Tag auf einen Quadratmeter Fläche trifft (mol-m-2-Tag-1), was als Tageslichtintegral (DLI) bezeichnet wird. Die meisten Indoor-Grower kommunizieren über die Lichtzufuhr unter Verwendung der Photosynthetischen Photonenflussdichte (PPFD), die wie der DLI ist, aber im Verlauf einer einzigen Sekunde statt eines ganzen Tages gemessen wird und die kleinere Einheit µmol für die Photonenmenge verwendet (µmol-m-2-s-1). Die Messung der PPFD ermöglicht es, die Veränderungen der Lichtintensität zu verfolgen, die im Laufe eines Tages natürlich auftreten. Der DLI ist einfach die Summe der PPFD-Werte, die für jede Sekunde eines Tages auftreten. In einem Innenraum wird die PPFD den ganzen Tag über konstant gehalten, so dass sie analog zur DLI ein Maß für die gesamte tägliche Lichtzufuhr darstellt. Blätter wirken wie Sonnenkollektoren, die Photonen einfangen und ihre Energie gewinnen. Die extrahierte Energie muss sofort genutzt werden, indem sie entweder Prozesse innerhalb der Chloroplasten antreibt oder Zucker bildet, den die Pflanzen für die Gewebesynthese und die Energiespeicherung verwenden. Wenn die Photonenenergie schneller entzogen wird, als sie genutzt werden kann, wird diese Energie tendenziell destruktiv. Pflanzen verfügen über Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, überschüssige Energie abzugeben, um Schäden zu vermeiden. Jedes Photon, das auf diese Weise abgegeben wird, stellt eine vergeudete Investition dar, da es zu keinem zusätzlichen Ertrag führt. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, ein Gleichgewicht zwischen der Rate der Aufnahme von Photonenenergie und der Rate der Nutzung von Photonenenergie in der Pflanze herzustellen. Die Geschwindigkeit der zellulären Aktivitäten wird unter dem Begriff Stoffwechsel zusammengefasst.
Temperatur: Die Temperatur ist die wichtigste Determinante für die Stoffwechselrate der Pflanzen. Wenn die Lichtzufuhr zunimmt, muss auch die Pflanzentemperatur erhöht werden, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Typische Zielwerte für die Blatttemperatur in einem Anbausystem mit hohem PPFD-Wert sind 78-80°F während der Streckung und 80-84°F während der Blüte. Die Blatttemperaturen können nach der Blüte gesenkt werden, wenn sich das Wachstum des Pflanzengewebes verlangsamt und der Züchter sich darauf konzentriert, die Pflanze zur Blütenreife zu führen. Die Transpiration (die Verdunstung von Wasser von der Blattoberfläche) hat eine kühlende Wirkung auf die Pflanzen, so dass die Temperatur der Blattoberfläche kühler ist als die der Luft, wenn die Pflanze aktiv transpiriert. Ein Unterschied von 1,5-2,0°F zwischen der Blatt- und der Lufttemperatur ist ein guter Indikator für gesunde Transpirationsraten.
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.
Kohlendioxid: Kohlendioxid ist der Baustein aller Moleküle in Pflanzengeweben und -verbindungen. Pflanzen nehmen Kohlendioxid durch Öffnungen in den Blättern auf, die Spaltöffnungen genannt werden. Die Konzentration des Kohlendioxids in der ein Blatt umgebenden Luft bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das Gas in das Blattinnere diffundiert. Je mehr Photonen eingefangen werden und je höher die Stoffwechselrate ist, desto höher ist auch der Bedarf an Kohlendioxid. Eine gute allgemeine Praxis ist die Aufrechterhaltung von 800 ppmCO2 oder 1 ppmCO2 für jedes µmol-m-2-s-1 der PPFD, je nachdem, welcher Wert höher ist. Eine wichtige Überlegung ist, dass die Pflanze nur dasCO2 aufnehmen kann, das sich in unmittelbarer Nähe des Blattgewebes befindet. DerCO2-Pool im Blätterdach kann erschöpft sein, wenn kein ausreichender Luftstrom aufrechterhalten wird, selbst wenn die Konzentration der Umgebungsluft im Zielbereich liegt. DerCO2-Bedarf bei erhöhten PPFD-Werten ist so hoch, dass dieCO2-Verfügbarkeit leicht zum begrenzenden Faktor für den Ertrag und die Pflanzenentwicklung werden kann. Die mit einem Hitzdrahtanemometer gemessene Luftgeschwindigkeit im Inneren des Kronendachs sollte mindestens 0,2-0,4 m-s-1 betragen.
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.
