Cannabis anbauen: Darum sind LED-Leuchten heutzutage in den meisten Fällen zu bevorzugen

Cannabispflanzen
Glaskunst, Vaporizer und alles rund ums Dabbing

Eine Cannabispflanze benötigt, wie jede andere Pflanze auch, Nährstoffe, Feuchtigkeit, eine bestimmte Temperatur, Kohlendioxid aus der Atmosphäre und Licht zum Wachstum. Dabei ist jeder der einzelnen Faktoren wichtig und bedeutsam. Aber am allerbesten kann der Ertrag über eine Optimierung der Lichtmenge gesteigert werden, das gilt besonders für den Innenraumanbau (Indoor-Growing). Unser Allrounder Chuck Lore beschäftigt sich in diesem Artikel mit der richtigen Beleuchtung für Cannabispflanzen und gibt hilfreiche Informationen und Anmerkungen.

Highway-Autor Chuck Lore

In der Regel sind die Aufzuchtbedingungen in den eigenen vier Wänden nahezu perfekt. Die Temperatur im Aufzuchtschrank (Growbox) wird meist etwas höher als die Raumtemperatur sein. Das ist nahe am Optimum, das bei rund 24 Grad Celsius liegt. Von ausreichender Feuchtigkeit kann auch ausgegangen werden. Stehen die Pflanzen im Erdreich, sollte dieses feucht, aber nicht nass sein. Bei Hydrokultur ist das natürlich anders, da sind die Wurzeln in einem lockeren Medium direkt mit der Nährlösung umspült. In der Nährlösung beziehungsweise im Erdreich gelöst befinden sich die Nährstoffe, die von der Pflanze zum Wachstum benötigt werden. Professionelle Züchter haben diese Nährstoffe samt den nötigen Testverfahren einzeln vorrätig und können diese individuell zugeben. Von Hobbyzüchtern wird dieser enorme Aufwand zu Recht gescheut. Diese greifen auf Kompaktdünger zurück oder nehmen einen durch Kompostierung gewonnenen Dünger, der in der Regel sogar biologisch ist. Darüber hinaus sind im Handel etliche Düngesets vorhanden, die den Ertrag sicherstellen werden. Auch die vorhandene Menge des in der Atmosphäre vorhandenen Kohlendioxids wird nur selten beeinflusst. Eine Begasung ist aufwändig, mit Gefahren verbunden und ist nur bei sehr leistungsfähiger Beleuchtung sinnvoll. Wird den Basisanforderungen an Nährstoffe, Feuchtigkeit, Temperatur und Kohlendioxid genüge getan, was in der Regel sehr einfach ist, bleibt das zugeführte Licht als zentrales Kriterium übrig. Das geerntete Volumen hängt in den meisten Fällen hauptsächlich von der zugeführten Lichtmenge ab, nur selten spielt der verwendete Dünger oder ein anderer Faktor eine maßgebliche Rolle.

Nun ist es so, dass Pflanzen zum Wachstum ein Lichtspektrum benötigen, das von dem für uns Menschen sichtbaren Bereich abweichend ist. Schon Wilhelm Engelmann (* 14. November 1843 in Leipzig; † 20. Mai 1909 in Berlin-Lankwitz) konnte in seinem legendären und nach ihm benannten Versuch nachweisen, dass Pflanzen nicht das komplette sichtbare Spektrum für die Photosynthese verwenden. Dazu zerlegte er Sonnenlicht mit einem Glasprisma in seine Spektralfarben und bestrahlte damit einen gläsernen Objektträger, auf dem ein Algenstreifen in einer Nährlösung lag. Mit in der Lösung waren Sauerstoff liebende Bakterien, die sich dort versammelten, wo am meisten Sauerstoff vorhanden war. Engelmann vermutete, dass die Pflanze Kohlendioxid in Wasser und Sauerstoff zerlegt und mit dem verbleibenden Kohlenstoff ihr Pflanzenmaterial aufbaut. Demzufolge, so seine Idee, wären nach einer gewissen Zeit die Bakterien dort, wo das jeweilige Licht am effektivsten für diesen Prozess verwendet wird. Und tatsächlich fanden sich nach einer Weile die meisten Bakterien dort, wo das Licht tiefrot (ca. 660 Nanometer Wellenlänge) und tiefblau (ca. 450 Nanometer Wellenlänge) war, also in etwa dort, wo die obere und untere Grenze der menschlichen Lichtwahrnehmung liegt. Die für das normale Auge sehr deutlich sichtbaren gelb-grünen Spektren sind also für Pflanzen nahezu uninteressant und werden darum reflektiert. Aus diesem Grunde erscheinen uns Pflanzenblätter meist im frischen Grün, der Farbe des Chlorophylls. Aus dieser Beobachtung – die mittlerweile auch durch andere Experimente bestätigt wurde – kann gefolgert werden, dass eine perfekte Pflanzenlampe ein Licht abstrahlt, das sich vom Tageslicht deutlich unterscheidet. Das Licht würde genau die Spektren beinhalten, die von der Pflanze auch verarbeitet werden könnten. Der Energieaufwand für das gelb-grüne Spektrum, der im Tageslicht recht hoch ist, wäre bei einer solchen Leuchte völlig überflüssig, weil es definitiv nicht beziehungsweise kaum resorbiert würde.

Die einzigen derzeit erhältlichen Leuchten, die in einem optimalen Spektrum strahlen, sind Lampen auf LED-Basis. Diese können durch Auswahl der entsprechenden LEDs genau das Licht liefern, das von den Pflanzen auch effektiv verarbeitet wird. Denkbar wäre beispielsweise eine Leuchte, die aus orangen (630 Nanometer), roten (660 Nanometer) und blauen (460 Nanometer) LEDs zusammengestellt ist. Natürlich sind auch feinere Abstufungen denkbar und sinnvoll. Manchmal finden sich neben den LEDs für das gewünschte Farbspektrum auch noch zusätzliche LEDs, die im ultravioletten oder weißen Bereich strahlen. Diese helfen dabei, die Schimmelbildung zu unterdrücken. Nicht optimal, aber für den Hobbyzüchter ebenso geeignet, sind Strahler, die kaltweißes Licht abgeben. Dieses kann von einer beliebigen Lichtquelle stammen, das beste Verhältnis von aufgenommener Energie und abgestrahltem Licht bieten auch hier LED-Leuchten. Natürlich wird, wie oben dargelegt, nur ein Teil des Lichts für die Photosynthese verwendet, aber das Licht ist deutlich weniger auffällig als das aus den speziellen Leuchten. Wenn die Pflanzen nicht in einem wirklich lichtdichten Raum aufwachsen, ist das besondere Pflanzenlicht mitunter verräterisch. Oft werden auch Metalldampflampen unterschiedlicher Bauart als optimale Lichtquelle für die Aufzucht angepriesen. Diese haben zwar eine hohe Lichtausbeute, aber ihr Licht hat ein für die Pflanzen ungünstiges Spektrum und ist eher für das menschliche Auge gedacht.

Gleich hier auch ein Gedanke zur Beleuchtung in der Blütezeit: Viele Züchter jonglieren mit etlichen Leuchten, um der Pflanze so das „richtige“ Licht für die jeweilige Wachstumsphase zu bieten. Wer die Ausführungen oben gelesen hat, der weiß nun, dass eine einzige Leuchte ausreicht. Das Chlorophyll absorbiert das Licht unabhängig vom Alter der Pflanze stets gleich gut beziehungsweise gleich schlecht. Cannabis benötigt übrigens eine Dunkelphase, um in dem sogenannten Calvin-Zyklus die in der Hellphase aufgenommenen Stoffe umwandeln zu können. Dies ist bei C3-Pflanzen, zu denen Cannabis zählt, immer so. Ob diese Dunkelphase nun außerhalb der Blütezeit acht oder sechs Stunden täglich dauern soll, ist generell schwer zu entscheiden. Jede Sorte hat ein wenig abweichende Bedürfnisse, aber wirklich falsch liegt der Züchter mit keinem dieser Werte. Beim kontinuierlichen Anbau einer bestimmten Sorte wird die optimale Zeit durch Versuche ermittelt und in Zukunft mit der ermittelten Zeit beleuchtet. Zur Einleitung der Blüte und in der Blütezeit selbst beträgt die Dunkelphase hingegen zwölf Stunden oder mehr. Cannabis würde – wenn es keine selbstblühende Sorte ist – ansonsten nicht blühen und in der vegetativen Phase verbleiben.

Nun zur Effizienz von Pflanzenleuchten. In der Regel wird der Lichtstrom, also die „Lichtleistung“ einer Leuchte, in Lumen angegeben. Diese Einheit gibt an, wie viel für den Menschen sichtbares Licht die Lampe abgibt. Die tatsächlich aufgenommene Leistung wird in Watt gemessen und dann eine Effizienz in der Art „Lumen pro Watt“ angegeben. Jetzt könnte der Grower denken, dass ein hohes Verhältnis grundsätzlich sinnvoll ist. Natriumdampf-Hochdrucklampen (NDL) liefern zum Beispiel bis zu 150 Lumen pro Watt, das ist eine stolze Leistung. Leider ist ein Großteil des abgestrahlten Lichtes allerdings für die Pflanze nicht verwertbar, weil diese Lampen zum Großteil im gelb-grünen Spektrum leuchten. Um dieser Misere zu entgehen, wurde der Begriff der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) eingeführt. Diese gibt an, wie viel Licht der abgegebenen Strahlung tatsächlich von der Pflanze verwertet werden kann. Diese Strahlung wird als photosynthetischer Photonenfluss (PPF) mit der Einheit µmol/s angegeben. Auch die Angabe der photosynthetischen Photonenstromdichte (englisch Photosynthetically Active Photon Flux Density, PPFD oder kurz PFD) in µmol/(m²s), ist zu finden. Ein Hersteller, der ehrliche Angaben zu seinen Pflanzenleuchten macht, wird die Leistung also nicht in Lumen oder Lux, sondern in PPF oder PPFD angeben. Leider kann kaum ein Anwender, der verschiedene Leuchten vergleichen möchte, mit dieser Angabe etwas anfangen. Denn die meisten Anbieter geben die Leistung in Lumen oder Lux an. Zum Glück können die Einheiten relativ leicht, wenn auch nur annäherungsweise, umgerechnet werden.

Bei Sonnenlicht kann ein µmol/(m²s) mit etwa 50 Lux und ein µmol/s mit etwa 50 Lumen gleichgesetzt werden. Bei Kunstlicht, insbesondere Metalldampflampen, Leuchtstoffröhren und Kompaktleuchtstoffröhren (Energiesparlampen), wird ein µmol/(m²s) mit etwa 75 Lux und ein µmol/s mit etwa 75 Lumen gleichgesetzt. Das ist natürlich nur ein Annäherungswert, weil ja für jede Pflanzensorte ein anderes Spektrum optimal ist und die Strahlung der Lampen je nach Ausführung variiert. Sind die Angaben einerseits in Lumen oder anderseits in Lux bekannt, hilft das Wissen, dass ein Lichtstrom von einem Lumen, der auf eine Fläche von einem Quadratmeter projiziert wird, einer Helligkeit von einem Lux entspricht. Analog dazu verhalten sich PPF und PPFD.

Ein einfaches Beispiel aus der Praxis: Die Growbox eines Züchters soll mit einer 200 Watt starken Leuchte betrieben werden. Er vergleicht verschiedene Angebote und findet in einem Fachgeschäft die Angabe, dass eine Lampe mit dieser Leistungsaufnahme 320 µmol/s PAR liefert. Dagegen steht das Angebot einer Halogen-Metalldampflampe, die einen Lichtstrom von 22.000 Lumen hat. Er errechnet, dass die Metalldampflampe nur rund 293 µmol/s PAR (22.000/75) liefern wird. Das sind zwar lediglich knapp zehn Prozent Unterschied, aber diese Differenz kann wegen der relativ geringen Lichtleistung direkt in einen Mehrgewinn an Pflanzenmasse umgerechnet werden. Weil die meisten verwendeten Lampen eine reale Lebensdauer von rund 20.000 Stunden haben, das sind mehr als drei Jahre mit je 16 Stunden Brenndauer pro Tag, kann der Vor- oder Nachteil leicht berechnet werden. Wird zum Beispiel nur eine minimale Ernte von rund 30 Gramm alle sechs Wochen angenommen, werden mit der besseren Lampe in ihrer gesamten Lebenszeit fast 90 Gramm mehr Marihuana gewonnen. Beispielrechnung: 20.000 Stunden bei 16 Stunden pro Tag sind 1250 Tage, das sind 178 Wochen. Es können also 29 Ernten in dieser Zeit gemacht werden. Bei der Lampe aus dem Fachgeschäft ergibt dies also 29 Ernten * 33 Gramm = 957 Gramm. Bei der Lampe aus dem regulären Handel ergibt dies 29 Ernten * 30 Gramm = 870 Gramm. Rechnet man jedes Gramm Marihuana mit fünf Euro, lohnt sich beim Kauf eine Preisdifferenz von bis zu 435 Euro (87 Gramm * 5 Euro). Genau berechnet ergeben sich leicht andere Werte. Aber für einen groben Vergleich sollte die Berechnung ausreichen, zumal die angenommenen 30 Gramm wirklich an der unteren Grenze der zu erwartenden Erntemenge liegen. In dem gewählten Beispiel schneiden übrigens die vielgepriesenen Natrium-Hochdruckdampflampen besonders schlecht ab. Mit dem exakten Wert für diesen Leuchtentyp ergibt sich ein Unterschied von 17,8 Prozent PAR, das wären dann schon 154 Gramm, die weniger geerntet würden. Die Lampe aus dem Fachgeschäft könnte dann also tatsächlich 770 Euro mehr kosten.

Das Verhältnis von zugeführter Lichtmenge und Zuwachs an Pflanzenmasse ist über einen weiten Bereich linear. Erst wenn die zugeführte Lichtmenge etwa zwei Drittel der Lichtsättigung erreicht hat, verändert sich dieser Zusammenhang. Das liegt daran, dass ab einem bestimmten Punkt für eine effektive Fotosynthese zu wenig Kohlendioxid in der Atmosphäre ist. Als sich die Fotosynthese entwickelte, war dies noch anders. Seinerzeit war deutlich mehr Kohlendioxid in der Luft vorhanden, ungefähr der zehnfache Gehalt wie heute (0,4 bis 0,6 Prozent damals im Gegensatz zu 0,0385 Prozent heute). Um diesen Mangel auszugleichen, begasen manche professionelle Züchter ihre Pflanzen, damit das einfallende Licht optimal verwertet wird. Allerdings braucht sich der Hobbyzüchter darüber keine Gedanken zu machen. Eine Lichtsättigung unter Kunstlicht tritt bei keinem derzeit realisierten Leuchtentyp unter einer Aufnahmeleistung von 750 Watt auf – allerdings muss auf einen korrekten Abstand zu den Pflanzen geachtet werden, sonst sind die Spitzen übersättigt und die unteren Blätter bekommen zu wenig ab. Als Richtwert können je 100 Watt Aufnahmeleistung zehn Zentimeter Abstand geplant werden. Dazu kommen noch einmalig zehn weitere Zentimeter und die fertige Formel wäre dann: Abstand = Aufnahmeleistung / 100 * 10 + 10. Bei einer Leuchte mit 200 Watt Aufnahmeleistung ist dann also ein Abstand von dreißig Zentimetern sinnvoll.

Wichtig ist auch zu wissen, dass der Lichtstrom mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt. Wenn also eine Leuchte 210 Zentimeter über der Pflanzenerde hängt, dann ist das direkte Licht an der Spitze einer 110 Zentimeter hohen Pflanze bereits um den Faktor vier schwächer. Die unteren Blätter, die zehn Zentimeter über der Erde stehen, werden sogar nur noch mit dem sechszehnten Teil bestrahlt. Natürlich helfen die reflektierenden Wände einer Growbox, dies auszugleichen. Aber gerade bei schwächeren Anlagen ist der Unterschied dennoch deutlich messbar. Hilfreich wäre es, wenn die Blätter der Pflanze auf einer Höhe stünden, dann könnte die Leuchte optimal justiert werden – dazu werden die oberen Zweige nach unten gebogen und die Spitze gegebenenfalls gekappt. Auch ein sogenannter SCROG (Screen of Green) kann hilfreich sein. Bei dieser Methode werden die Triebe der Pflanze in ein Netz eingeflochten, sodass die Blätter nahezu auf einer Höhe stehen. Fehlt dem Züchter zudem Platz, kann ein sogenannter SOG (Sea of Green) helfen. Dabei werden viele kleine Pflanzen auf engstem Raum nebeneinandergestellt, sodass diese am Haupttrieb üppige Blüten entwickeln. Grundsätzlich sollte ein möglichst natürliches Wachstum der Pflanze ohne jede Manipulation angestrebt werden, weil dann die Ernte optimal sein wird. Ist die Growbox aber zu klein oder die Leuchte zu schwach, können dank SOG beziehungsweise SCROG bis zu zehn Prozent mehr Marihuana eingefahren werden. Immerhin!

Abschließend betrachtet lohnt sich auf Dauer die Anschaffung einer speziellen Pflanzenleuchte fast immer. Der Mehrgewinn ist deutlich und summiert sich über die Lebenszeit der Lampe zu einem ansehnlichen Betrag. Leuchten auf LED-Basis werden derzeit oft schon sehr günstig angeboten, was die bislang verwendeten Metalldampflampen verdrängen wird. Die Qualität des verwendeten Spektrums lässt sich übrigens gut an der Farbe der Pflanzen erkennen. Sind diese im Schein der Leuchte dunkel und farblos, dann wird das Licht zum großen Teil für die Fotosynthese benötigt. Strahlen sie jedoch in irgendeiner Farbe, dann ist das ein sicheres Indiz dafür, dass diese im Farbspektrum der Lampe überflüssig oder falsch dosiert ist.

Dieser Beitrag erschien ursprünglich in Highway 06/2017

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