LED-Technologie und Lichtuniformität

LED-Beleuchtung ist heute die bevorzugte Option für die überwiegende Mehrheit der industriellen Cannabiskulturen, vor allem wegen ihrer hohen photosynthetischen Effizienz oder PPE (Photosynthetic Photon Efficacy) im Vergleich zu anderen Technologien. Diese Größe setzt die aufgenommene elektrische Leistung (W) ins Verhältnis zur Lichtmenge, die das LED-Gerät pro Zeiteinheit abgibt (umol/s). Da die Leistung pro Zeiteinheit in Joule (J) gemessen wird, lautet die Einheit der PPE umol/J.

Ein weiterer der ausschlaggebenden Faktoren für die Wahl dieser Technologie ist andererseits der niedrigere Preis von LED-Geräten für den technischen Gartenbau im Vergleich zu ihrem Preis vor einigen Jahren. Schließlich erlaubt der Preis dieser Geräte der Cannabisindustrie, bedeutende Investitionen in LED-Technologie zu tätigen, die bei ansonsten gleichen Bedingungen einen deutlich schnelleren ROI (Return of Investment) ermöglichen als der Einsatz anderer Technologien.

Eines der wichtigsten Details zur Optimierung der Kultur besteht darin, dafür zu sorgen, dass die Pflanzen je nach Entwicklungsstadium, in dem sie sich befinden, das geeignetste Rezept (also Art und Menge des Lichts) erhalten. Das für die Förderung der Bewurzelung in den ersten Tagen geeignetste Lichtrezept, das eine optimale Entwicklung ermöglicht, hängt sehr stark vom Verhältnis zwischen rotem und dunkelrotem Licht sowie von der Zufuhr blauen Lichts ab.

Laut PhD Céline C.S. Nicole-de Groot von Philips, die wir bei einem Besuch von Light 4 Food während der Greentech 2022 kennenlernen konnten, ist es interessant, "dynamische Rezepte" des Lichts zu erproben. Ein "dynamisches Rezept" bedeutet, die Art des Lichts, das die Pflanzen erhalten, je nach Entwicklungsstadium zu verändern, und es kann eine Verbesserung von 5-7 Tagen pro Kulturzyklus bedeuten. Zudem stellt sie fest, dass „junge Triebe am besten wurzeln, wenn man die richtige Kombination aus rotem und dunkelrotem Licht verwendet. Ein Standard-Lichtrezept enthält kein Dunkelrot. Das bedeutet, dass man während der Vermehrungsphase etwas Dunkelrot hinzufügen muss, um eine synchronisierte Bewurzelung zu erreichen“.

Diese Praktiken fördern ein gleichmäßiges Wurzelwachstum in Länge und Volumen und verbessern die Länge der Stecklinge – Größen, die für ein einheitliches Wachstum in der Wachstums- und Blütephase notwendig sind. Laut Signify muss die Wurzelentwicklung in der ersten Vermehrungswoche durch ein spezifisches Lichtrezept (Spektrum und Intensität) angeregt werden, das anschließend angepasst wird, um die Entwicklung der Stecklinge zu stimulieren.

Darüber hinaus haben andere Autoren wie Marco Pepe und seine Kolleginnen und Kollegen an der University of Guelph die Optimierung des Lichts für die Mikrovermehrung mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens eingehend untersucht und verglichen. Sie erhielten interessante Informationen über die Bedeutung bzw. Empfindlichkeit verschiedener Variablen gegenüber unterschiedlichen Behandlungen. In dieser Studie waren rotes und dunkelrotes Licht die wichtigsten Variablen zur Förderung der Wurzellänge, wenn man Saccharose ausklammert. Saccharose war während dieses Versuchs die wichtigste Variable und wurde in unterschiedlichen Konzentrationen im Nährmedium für die In-vitro-Vermehrung eingesetzt (siehe Quellen, um die genannte Studie weiter zu analysieren):

Auch die Gleichmäßigkeit des Blätterdachs der Pflanzen ist bei der Führung einer Kultur sehr wichtig. Es muss sichergestellt werden, dass die Anordnung der Leuchten eine möglichst große Gleichmäßigkeit (oder Homogenität) des Lichts erlaubt. Je größer der Abstand zwischen Lichtquelle und Blätterdach der Pflanzen, desto größer die Homogenität, aber desto geringer die Intensität.

Angesichts der für LED-Technologie erforderlichen Investitionshöhe hat es Vorrang, den Gleichgewichtspunkt im Zielkonflikt zwischen Intensität und Homogenität zu finden. Auf diese Weise minimieren wir die Möglichkeit unterschiedlicher Wachstumsgeschwindigkeiten zwischen Pflanzen derselben Charge während der Wachstums- und der Blütephase. Folglich verringern sich die möglichen Unannehmlichkeiten und der Aufwand für die Kulturführung.

Quellen:

• Philips. Dynamic light recipe provides optimal and uniform propagation of cannabis plants under Philips LED lights.https://www.lighting.philips.ca/products/horticulture/medicinal-cannabis/philips-led-recipe-provides-optimal-propagation-of-cannabis-plants
• Pepe M, Hesami M, Small F and Jones AMP (2021). Comparative Analysis of Machine Learning and Evolutionary Optimization Algorithms for Precision Micropropagation of Cannabis sativa: Prediction and Validation of in vitro Shoot Growth and Development Based on the Optimization of Light and Carbohydrate Sources. Front. Plant Sci. 12:757869.https://doi.org/10.3389/fpls.2021.757869