Wiet En Fotosynthese

Luke Sumpter

Cannabisjournalist En Gezondheidswetenschapper

Luke Sumpter

Bijgewerkt op: Mei 29, 2020

Wietplanten vereisen meerdere externe bronnen om zich goed te kunnen ontwikkelen. Zo zijn voedingsstoffen nodig voor de aanmaak van proteïnen, celwanden en het aansturen van biochemische processen. Water is vereist om deze moleculen op te nemen en te transporteren. Al deze factoren dragen bij aan de groei en ontwikkeling van een plant. De belangrijkste drijfveer, die verantwoordelijk is voor de groei, vind je echter niet in een flesje of een composthoop. We hebben het namelijk over de zon (of een krachtige set lampen). Laten we eens in het onmisbare proces van fotosynthese duiken.

WAT IS FOTOSYNTHESE?

De betekenis van fotosynthese vinden we al in het woord zelf: "foto" betekent licht en "synthese" verwijst naar de creatie van een organische verbinding. En inderdaad, planten zetten licht om in biochemische energie om te overleven. Maar hoe doen ze dat? Nou, ze zijn uitgerust met indrukwekkende biologische machinerie. Om dit proces goed te kunnen begrijpen, wenden we ons tot het celniveau van planten.

Fotosynthese vindt voornamelijk plaats in de bladeren. Specifieker gebeurt dit in speciale cellen, bekend als mesofylcellen. Deze cellen vormen een laag net onder het bladoppervlak. Daar vangen ze het licht op. Ze bevatten daarbij kleine organellen, chloroplasten genaamd. Deze zijn rijk aan het pigment chlorofyl; de chemische stof die planten hun groene uiterlijk geeft. Als pigment heeft chlorofyl het vermogen om licht te absorberen. Planten slaan deze molecule op in pilaarachtige structuren, de zogeheten thylakoïden. De ruimte tussen deze structuren staat bekend als het stroma.

Fotosynthese behelst twee belangrijke fases: lichtafhankelijke reacties en lichtonafhankelijke reacties. De eerste stap van een lichtafhankelijke reactie is dat kooldioxide (CO₂) en water (H₂O) in aanraking komen met het blad. CO₂ komt binnen door de huidmondjes, kleine openingen, en transpiratie trekt het water omhoog via tunnels. Deze noemen we het xyleem.

Vervolgens genereert de zon (of je kweeklamp) fotonen. Deze botsen tegen de chlorofylmoleculen. Elektronen absorberen de energie en worden 'geprikkeld'. Vervolgens treedt een reeks lichtafhankelijke reacties op. Dat resulteert uiteindelijk in de opslag van energie in de vorm van ATP (de cellulaire drager van energie) en NADPH (een elektronendrager). Dit alles vindt plaats in het thylakoïdemembraan.

Deze moleculen worden vervolgens benut bij de zogenaamde Calvincyclus (oftewel de donkerreactie). Dit vindt plaats in de huidmondjes. Ze worden ingezet om koolstofdioxide te "fixeren" en om suikermoleculen met drie koolstofatomen te maken. Gecombineerd, vormt dit het zoete, suikerachtige glucose. Planten gebruikten deze simpele molecule voor energie en om grotere koolhydraatmoleculen te vormen.

LICHTKWALITEIT: WATTAGE, LUMEN, PAR EN PPFD

We hebben nu besproken waarom planten licht nodig hebben voor fotosynthese. Maar zijn bepaalde lampen ook beter dan andere? Het antwoord is ja. In de meeste regio's van de wereld zijn fotonen van de zon meer dan genoeg om fotosynthese aan te sturen. Binnenkwekers hebben echter verlichting nodig die voldoende energie levert.

Kweeklampen zijn er in allerlei vormen en maten. Enkele voorbeelden zijn LED, HID en CFL. Er kleven diverse voor- en nadelen aan al deze lampen, maar de belangrijkste factor is de lichtkwaliteit.

Wattage

Als je lampen gaat kopen, moet je allereerst letten op het wattage (de hoeveelheid elektrische kracht). Bij een te laag wattage straalt de kweeklamp niet genoeg licht uit voor een optimale plantenontwikkeling. Lampen die zorgen voor 400–600W/m² leveren vaak een prima opbrengst op. Met exemplaren van 1000W+ per m² stimuleer je de productie van toppen echter maximaal.

Lumen

De lichtkwaliteit is met diverse metingen te bepalen. Met een luxmeter analyseer je bijvoorbeeld hoeveel licht een bepaald deel van de kweekruimte ontvangt. Lux is een eenheid van lumen; de uitgestraalde verlichtingssterkte van een apparaat in een specifiek gebied. Luxmeters meten het type licht dat het menselijk oog kan detecteren. Ze geven dus geen specifieke meting met betrekking tot het beschikbare licht voor de planten. Als thuiskweker krijg je hiermee echter wel een goed beeld van hoeveel licht je wietplanten krijgen. Probeer je planten in het vegetatieve stadium te voorzien van 40.000 lux en van 60.000 lux tijdens de bloei.

Par en PPFD

Lux klinkt best nuttig, maar wat als je de exacte kracht van een bepaalde lamp wilt weten? PAR (fotosynthetisch actieve straling), kom er maar in. PAR is licht binnen een bereik van 400–700nm. Planten gebruiken dit voor de fotosynthese. De eenheid voor het meten van PAR is micromol per seconde (μ/mol/s). Dit vertelt kwekers hoeveel fotonen in bovengenoemd bereik elke seconde botsen met de bladeren van de planten. Dat noemen we PPFD (fotosynthetische photon fluxdichtheid).

PAR meet je met een PAR-meter. Dit apparaat heeft sensoren om licht te detecteren binnen het bereik van 400–700nm. Een gemiddelde PPFD verkrijg je door metingen te doen in verschillende delen van het bladerdak op dezelfde hoogte. Streef in het vegetatieve stadium naar ongeveer 350μ/mol/s en naar zo'n 850μ/mol/s tijdens de bloei.

Fabrikanten van lampen zouden deze informatie moeten verschaffen. Voor correcte PPFD-data moet je erop letten dat de producent de afstand tussen het bladerdak en de lichtbron vermeldt, maar ook verschillende metingen, een gemiddelde en een min:max-verhouding.

OPTIMALE OMSTANDIGHEDEN VOOR FOTOSYNTHESE

De lichtintensiteit is niet het enige wat de fotosynthese stimuleert. Uit onderzoek blijkt dat de temperatuur en koolstofdioxide het mogelijk ook bevorderen.

Fotosynthese is afhankelijk van diverse enzymen die biochemische reacties teweegbrengen. Deze eiwitten werken niet efficiënt bij een koude temperatuur (0–10°C). Dit vertraagt de snelheid van de fotosynthese en resulteert uiteindelijk in een groeistilstand. Op dezelfde manier beïnvloeden ook hoge temperaturen (boven de 20°C) deze onmisbare enzymen. De eiwitten presteren het beste binnen een temperatuurbereik van 10–20°C.

Het interessante is dat CO₂ ervoor kan zorgen dat wietplanten floreren bij een iets hogere temperatuur. Verhoogde niveaus van het gas stimuleren mogelijk ook de fotosynthese, in combinatie met krachtige lampen. Hoe meer licht een blad ontvangt, hoe meer CO₂ nodig is om energie om te zetten in suikers. Als je verlichting van 600W gebruikt in een relatief kleine ruimte heb je genoeg vermogen om ook het niveau CO₂ te verhogen. Met behulp van CO₂-tanks is het mogelijk de CO₂ op te schroeven naar het optimale bereik van 1500–2000ppm. Het toevoegen van oplosbare tabletten in de aarde is echter een makkelijkere optie.

IN HOEVERRE DE SNELHEID VAN FOTOSYNTHESE CANNABINOÏDEN BEÏNVLOEDT

Het lijkt logisch dat planten met een snellere fotosynthese meer energie produceren, wat ook het niveau van cannabinoïden verhoogt. Er zijn echter niet veel onderzoeken gedaan naar dit onderwerp en mogelijk ligt het genuanceerder dan dit. Onderzoek heeft bijvoorbeeld aangetoond dat verschillende ecotypes wiet een verhoogde fotosynthesesnelheid laten zien in een warmer klimaat, terwijl het gehalte cannabinoïden toeneemt bij een lagere temperatuur. Er zijn meer studies nodig om duidelijkheid te geven.

Ook is bekend dat planten variërende cannabinoïde-profielen produceren onder verschillende lampen met dezelfde lichtintensiteit. Onderzoek toont aan dat HPS-lampen (hogedruknatrium) een zwaarder eindgewicht opleveren, terwijl LEDs zorgen voor een hoger niveau van de cannabinoïden CBG, THC en CBD.

IS ER OP DIT GEBIED EEN VERSCHIL TUSSEN FOTOPERIODIEKE SOORTEN EN AUTOFLOWERS?

Fotoperiodieke soorten en autoflowers reageren verschillend op licht. Bij beide vindt de fotosynthese op dezelfde manier plaats. Fotoperiode soorten vereisen echter een verandering in de lichtcyclus om te kunnen bloeien. Telers kiezen bij fotoperiodieke strains in het vegetatieve stadium meestal voor een lichtschema van 18 uur licht aan en 6 uur licht uit. De bloei wekken ze op door over te schakelen op een schema van 12/12. Ontvangen de planten meer licht? Dan blijven ze oneindig in de vegetatieve fase.

Autoflowers bloeien echter automatisch, zonder invloed van buitenaf. Het is mogelijk ze hun hele levenscyclus 24 uur per dag licht te geven; ze gaan vanzelf over tot de bloei. Dit betekent dat autoflowering soorten meer kans hebben om fotosynthese uit te voeren in de bloeitijd. Toch hebben ze een periode van duisternis nodig om te ademen. Het optimale schema voor autoflowers binnen is 20 uur licht aan en 4 uur licht uit. Dit houd je de gehele kweek vol.