PAR: Was ist photosynthetisch aktive Strahlung?

Was PAR bedeutet

PAR steht für Photosynthetically Active Radiation, auf Deutsch photosynthetisch aktive Strahlung. Gemeint ist der Teil des Lichts, den Pflanzen für die Photosynthese nutzen können. Nach der gängigen Definition umfasst er Wellenlängen von 400 bis 700 nm – von Blau (400–500 nm) über Grün (500–600 nm) bis Rot (600–700 nm).

Die Grenze geht auf Messungen des Pflanzenphysiologen Keith McCree Anfang der 1970er-Jahre zurück. Er bestimmte an Kulturpflanzen, wie stark Licht verschiedener Wellenlängen die Photosynthese antreibt, und prüfte, welche Definition die gemessene Blattphotosynthese am besten vorhersagt. Das Ergebnis war die Zählung von Photonen zwischen 400 und 700 nm, die bis heute Standard ist.

Wichtig: PAR ist keine Einheit, sondern ein Wellenlängenbereich. Wie viel PAR ankommt, wird als Photonenflussdichte angegeben, also als PPFD in µmol/m²/s, oder als Tagessumme (DLI) in mol/m²/Tag.

Photonen statt Energie: Warum gezählt wird

Die Photosynthese läuft pro Photon ab: Ein absorbiertes Photon kann eine bestimmte Menge chemischer Arbeit anstoßen, egal ob es energiereich blau oder energieärmer rot ist. Deshalb misst man Pflanzenlicht in Photonen und nicht in Watt pro Quadratmeter. Ältere Messgeräte und Wetterdaten geben PAR teils noch als Energie an; für Sonnenlicht entspricht 1 W/m² im PAR-Bereich etwa 4,6 µmol/m²/s, für Natriumdampflicht etwa 5,0 µmol/m²/s.

Daraus folgt ein praktischer Effekt: Bei gleicher Strahlungsenergie enthält rotes Licht mehr Photonen als blaues. Theoretisch lassen sich mit einem Joule Energie rund 3,8 µmol blaue Photonen (450 nm) erzeugen, aber rund 5,5 µmol rote (660 nm). Das ist ein Grund, warum viele Pflanzenleuchten einen hohen Rotanteil haben.

Innerhalb des PAR-Bereichs sind nicht alle Photonen gleich wirksam. Blaue Photonen treiben die Photosynthese rund 20 % weniger effizient an als rote bei 660 nm, grüne bis zu 10 % weniger. Grüne Photonen dringen dafür tiefer in das Blätterdach ein. Die PAR-Definition zählt alle Photonen gleich – eine bewusste Vereinfachung, die sich in der Praxis bewährt hat. Wie die Farbanteile Wuchs und Form beeinflussen, beschreibt der Artikel Lichtspektrum.

Warum Lux für Pflanzenlicht nicht taugt

Lux misst Helligkeit, gewichtet nach der Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Das Auge reagiert am stärksten auf Gelbgrün um 550 nm und kaum auf tiefes Rot oder Blau. Für Pflanzen ist diese Gewichtung falsch: Rotes Licht, das für die Photosynthese besonders wertvoll ist, zählt beim Luxwert wenig.

Deshalb gibt es keinen festen Umrechnungsfaktor. Er hängt vom Spektrum der Lichtquelle ab:

Die Werte stammen aus einer Zusammenstellung für Pflanzenwachstumskammern und gelten nur ungefähr, weil sich die Spektren einzelner Lampen unterscheiden. Für weiße LEDs liegt der Faktor je nach Farbtemperatur und Rotanteil wieder anders. Ein Luxmeter taugt daher höchstens für relative Vergleiche an derselben Lampe.

Grenzen der Definition: Far-Red, UV und ePAR

Photonen oberhalb von 700 nm (Far-Red) treiben die Photosynthese allein kaum an. In Kombination mit kürzeren Wellenlängen sieht das anders aus: In Versuchen der Utah State University mit 14 Kulturarten steigerte zusätzliches Far-Red bis zu einem Anteil von 40 % die Photosynthese des gesamten Bestands genauso stark wie zusätzliche PAR-Photonen. Die Autoren schlagen deshalb vor, den Bereich auf 400 bis 750 nm zu erweitern und ihn ePAR (extended PAR) zu nennen.

Far-Red hat allerdings noch eine zweite Wirkung: Es signalisiert Schatten und kann Streckungswachstum auslösen. Mehr Far-Red ist also nicht automatisch besser. UV-Strahlung unter 400 nm gehört weder zu PAR noch zu ePAR; sie wirkt vor allem über eigene Rezeptoren auf Wuchsform und Inhaltsstoffe.

Für die Praxis heißt das: Achte bei Datenblättern darauf, welcher Wellenlängenbereich gemeint ist. Eine Effizienz- oder PPFD-Angabe inklusive Far-Red fällt höher aus als derselbe Wert nach klassischer PAR-Definition. Weitere Grundlagen findest du in der Kategorie Licht-Grundlagen.

Typische Fehler und Missverständnisse

• PAR als Einheit verwenden. „500 PAR“ ist ungenau. Gemeint ist meist eine PPFD von 500 µmol/m²/s.

• Luxwerte in PPFD umrechnen, als gäbe es einen festen Faktor. Der Faktor schwankt je nach Lichtquelle erheblich.

• Glauben, Pflanzen nutzten nur Rot und Blau. Grünes Licht wird ebenfalls genutzt, nur etwas weniger effizient.

• ePAR- und PAR-Werte vergleichen. Angaben mit Far-Red sind nicht direkt mit klassischen 400–700-nm-Werten vergleichbar.

• Strahlungsleistung in W/m² mit Photonen gleichsetzen. Gleiche Energie bedeutet je nach Farbe unterschiedlich viele Photonen.