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PAR Licht | Wert | photosynthetisch aktive Strahlung | Fotosynthese

PAR-Licht & -Wert (Photosynthetisch aktive Strahlung) - Bedeutung & Definition für Fotosynthese

24.05.2021 | Autor: Martin Witterstein

PAR - Was ist das?

PAR ("Photosynthetically Active Radiation", zu deutsch “Photosynthetisch aktive Strahlung”) ist eine Einheit, die die Auswirkung von Lichtstrahlung auf die photosynthetische Aktivität von Pflanzen angibt. Die Angabe erfolgt in W/m² (Watt pro Quadratmeter). Scheinwerfer, die dieses Lichtspektrum nutzen, sind ideal geeignet um die Fotosynthese von Pflanzen anzuregen, das Wachstum zu steigern und den Ertrag zu erhöhen. Das PAR-Lichtspektrum liegt zwischen 400 bis 700 nm. In diesem Bereich werden biochemische Prozesse wie die Fotosynthese optimal unterstützt. 

Die nachfolgende Grafik zeigt einen modellhaften Einblick in das Lichtspektrum zwischen 400 - 700 nm. Im Modell stellt das blaue Spektrum (UV-Bereich) den energiereichen und das rote Spektrum den energiearmen Bereich des Lichtes (Infrarotbereich) dar. Zwischen beiden Bereichen kann die Pflanze das meiste Licht verarbeiten und wächst so folglich am schnellsten.

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Gewöhnliche Leuchtmittel bedienen - wie PAR-Scheinwerfer - auch das PAR-Lichtspektrum (400 - 700 nm), jedoch sind dabei (im Vergleich zur LED-Technik) Wärmeentwicklung und Energieverbrauch wesentlich höher. 

Besonders bei herkömmlichen Leuchtmitteln sind Lumen- oder Lux-Angaben zu finden. Da Pflanzen aber nur eine bestimmte Menge abgegebenes Licht aufnehmen und verarbeiten können, führen Angaben mit Lichtmesseinheiten nicht zum gewünschten Ziel. Der Fokus sollte ja darauf liegen, die Fotosynthese-Aktivität zu steigern, was schwer zu erreichen und einschätzbar ist, wenn man nicht mit Watt pro Quadratmeter misst. Durch das Nutzen dieser Einheit kann beim Planen von Pflanzungen diesem Problem entgegengewirkt werden.

Die McCree-Kurve

Der Pionier in Sachen Pflanzenforschung ist Keith J. McCree. Seine Forschung zum nutzbarem Spektrum sind bis Heute eine Grundlage für weitere Forschungen. Er fand heraus das die Anzahl der Photonen deutlich aussagekräftiger ist als jeder Lumen oder Lux-Wert. Dazu gibt es auch in der Szene ein kleines Sprichwort. “Lumen are for Human” (Lumen sind für Menschen). Diese Einheit bezieht sich auf die Helligkeitswahrnehmung des menschlichen Auge.

Die McCree- Kurve definiert das Wirkungsspektrum bei Nutzpflanzen im exemplarischen Sinne. 

Tipps für die Pflanzenzucht

So können alle Pflanzenzüchter mit passendem Licht aus einem PAR-Scheinwerfer für mehr Ertrag sorgen und ihre sogenannte Grundprimärproduktion (kurz GPP) merkbar steigern. Aber natürlich gibt es auch noch andere Faktoren, die äußerst wichtig sind.

Der Einfluss der Temperatur

Für den Ablauf der Fotosynthese sind verschiedene Enzyme im Inneren der Pflanze aktiv. Diese Enzyme erreichen bei einer Temperatur von 35°C ihr Produktivitätsoptimum. Deshalb ist es wichtig, dass Pflanzen sich in einem ihren Bedürfnissen angepassten Umfeld befinden, in dem auch die Temperatur richtig reguliert wird.

Besonders wichtig wird dies, wenn man bedenkt, dass die Enzymaktivität zurückgeht, wenn eine Temperatur von 38°C erreicht und überschritten wird. Ab diesem Schwellenwert setzt die Denaturierung ein, dabei verlieren die Enzyme ihre Form und Funktion. Zu vergleichen ist dieser Vorgang mit dem Kochen eines Eis. Im rohen Zustand ist das Eiweiß - Hauptbestandteil von Enzymen - flüssig. Wird es hohen Temperaturen über 38°C ausgesetzt, beginnt die Denaturierung. Es wird hart/fest.

Dieses Beispiel kann auf die Enzyme (das wichtigste wäre hier Rubisco-Enzyme) übertragen werden, die an der Fotosynthese beteiligt sind. Bei einer zu starken Hitzeentwicklung tritt eine strukturelle Veränderung der Enzyme ein. Sie können ihre Aufgaben nicht mehr erfüllen, sodass die Fotosynthese nicht fortgeführt werden kann. Dies hat zur Folge, dass das Pflanzenwachstum abgebrochen wird. Bei einer zu großen Hitzeentwicklung durch Lichteinstrahlung kann es außerdem zu Blattverbrennungen kommen, die ebenfalls das Pflanzenwachstum hemmen und auf lange Sicht das Eingehen der Pflanze bedeuten können.

Aus diesen Gründen ist es wichtig, dass die verwendeten LED Grow Lampen keine zu große Eigenwärme produzieren und diese an die Pflanzen abstrahlen.

Man kann also zusammenfassend sagen, dass sich durch W/m² (Watt pro Quadratmeter) die Verträglichkeit von eingesetzten Leuchtmitteln und Zuchtpflanzen wesentlich besser beurteilen lässt. Sozusagen ein "Must-have" für jeden ertragsorientierten Hobbyzüchter. Nachfolgend erfahren Sie noch mehr über andere praktische Möglichkeiten, um das Wachstum Ihrer Pflanzen anzuregen.

PAR, PPF oder PPFD?

Sie können sich neben PAR auch PPF (Photosynthetisch aktiver Photonenfluss) und PPFD (Photosynthetische Photonenflussdichte) zu Nutze machen. Drei wesentliche Begriffe, die hauptsächlich im Beleuchtungssystem des Pflanzenwachstums erwähnt werden. Es ist wichtig, alle drei Begriffe zu verstehen, um das erfolgreiche Wachstum der Pflanzen zu Hause noch besser ermöglichen zu können.


Was ist PPF?

PPF, auch bekannt als photosynthetisch aktiver Photonenfluss, misst aufwendig die Menge der Photonen innerhalb des PAR-Bereichs, die durch das Pflanzenlicht jede Sekunde entstehen. PPF wird mit Hilfe eines unverwechselbaren Apparates gemessen, der als integrierende Kugel oder Ulbrichts-Kugel bezeichnet wird. Es wird in der Regel verwendet, um die Stärke des Lichts in Bezug auf den Aufbau der Lichtquelle zu untersuchen bzw. zu vergleichen. Die physikalische Einheit für diesen Wert ist µmol/s. PPF bietet derzeit (Stand 11/2019 ohne Einbeziehung des Spektrums) den objektivsten Wert zum Vergleich von Lichtquellen an. Leider bietet dieser Wert auch Gefahren der Verfälschung.

Dazu als Beispiel einfach der Vergleich von Rot und Blau: Das Spektrum Rot wird durch eine "längere" Wellenlänge definiert als Blau. Dies sorgt dafür, dass in der gleichen Zeit beim blauen Spektrum mehr Photonen als beim roten auftreffen würden. Dies kratzt aber nur an der Oberfläche und sollte bei Bedarf genauer nachgelesen werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PPF die zuverlässigste, aber auch eine aufwendige Methode ist um zu messen wie gut die Fotosynthese, der eigenen Pflanzen voranschreitet und wie hoch der Ertrag sein wird. 

Weiteres zu PAR

PAR ist ein sehr gebräuchlicher und wesentlicher Begriff in der Pflanzenwelt. Er ist definiert als die Art des Lichts, das erforderlich ist, um den Prozess der Fotosynthese zu unterstützen. Im Gegensatz zu häufigen Missverständnissen ist PAR keine Messung, denn die wirkliche Bedeutung liegt auf der authentischen Lichtqualität von PAR. Die wesentlichen Informationen über die Leistung einer Lichtquelle, die zur Förderung des Pflanzenwachstums verwendet werden, lassen sich so ansammeln. 

Das PAR Spektrum ist definiert von 400 – 700 nm. Hierbei ist zu erwähnen, dass PAR nicht ultraviolette und infrarote Strahlung mit einbezieht. Neueste Forschungen zeigen jedoch, dass vor allem Infrarotlicht sehr wichtig für das Pflanzenwachstum ist. Das gleiche gilt für eine Strahlung von 660 nm (sogenannte Hyper-Red-Strahlung). Hier ist unsere Meinung ganz klar: Eine Pflanzenlampe ohne Infrarot und 660 nm Hyper-Red, ist nicht ansatzweise so effektiv.

PAR-Messgeräte und Verwendung

Es gibt viele Messgeräte, um die aktive Strahlung im PAR-Bereich zu messen. Wir empfehlen für den Anfang das Apogee SQ-520 bei wirklichem Interesse am Thema. Allerdings muss man dazu sagen, dass solche Messungen oft sehr “langweilig” sind. Rastermatte anfertigen und dann geht es los, in mindestens 3 Durchgängen á 100 Messungen (100x100 Zelt, 10 cm Raster). Sollten Sie spezielle PAR/PPFD-Werte für verschiedene Höhen benötigen, können Sie uns auch gern ansprechen und wir messen die gesuchten Werte. Wir bitten um Verständnis, dass dies bis zu zwei Wochen dauern kann.

Fragen oder Anmerkungen?

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