PPFD: Wie viel Licht kommt wirklich bei der Pflanze an?

Was PPFD misst – und was der Photonenfluss ist

PPFD steht für Photosynthetic Photon Flux Density, auf Deutsch photosynthetische Photonenflussdichte. Sie gibt an, wie viele Photonen aus dem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm pro Sekunde auf einen Quadratmeter treffen, in Mikromol pro Quadratmeter und Sekunde (µmol/m²/s). Für die Photosynthese zählt die Zahl der Photonen, nicht ihre Helligkeit für das menschliche Auge. Deshalb wird Pflanzenlicht in Photonen gemessen und nicht in Lux.

Der Photonenfluss (PPF, Photosynthetic Photon Flux) ist dagegen eine Eigenschaft der Lampe. Er beschreibt, wie viele nutzbare Photonen die Leuchte insgesamt pro Sekunde abgibt, angegeben in µmol/s. Die PPFD entsteht erst, wenn sich dieser Fluss auf eine Fläche verteilt.

Ein Rechenbeispiel: Eine Leuchte mit 1.000 µmol/s hängt über 1,2 × 1,2 m, also 1,44 m². Erreichen angenommen 85 % der Photonen die Pflanzen, ergibt das im Mittel rund 590 µmol/m²/s (1.000 × 0,85 ÷ 1,44). Der Rest trifft Wände, Lücken oder den Boden. Eine Analyse der Utah State University kommt zu dem Schluss, dass die Lichtkosten am niedrigsten sind, wenn eine effiziente Leuchte und ein geschlossenes Blätterdach zusammenkommen, das möglichst viele Photonen einfängt.

Richtwerte je Wachstumsphase

Die folgenden Werte sind Richtwerte für den Indoor-Anbau unter typischen Bedingungen. Sorte, Temperatur und CO₂-Gehalt verschieben das Optimum; die Tageslichtsumme (DLI) ergibt sich aus PPFD und Lichtstunden.

Die Lichtmenge beeinflusst auch die Wuchsform. In einer Studie der University of Guelph wuchsen Stecklinge drei Wochen lang bei 135 bis 1.430 µmol/m²/s: Mit steigender PPFD wurden die Internodien kürzer und die Blätter kleiner, die Pflanzen also kompakter.

In der Blüte stieg der Ertrag in einer Klimakammerstudie derselben Arbeitsgruppe linear bis zur höchsten getesteten PPFD von 1.800 µmol/m²/s, obwohl die Photosynthese einzelner Blätter schon deutlich früher sättigte. Das bedeutet nicht, dass solche Werte im Zelt sinnvoll sind. Blattmessungen an Cannabis zeigten, dass die Photosynthese bei 30 °C nur bis etwa 1.500 µmol/m²/s zunahm und dass hohe Temperatur zusammen mit sehr hoher PPFD die Blattleistung verschlechterte. Mehr Licht nützt nur, wenn Klima, Wasser, Nährstoffe und CO₂ mithalten.

PPFD richtig messen

Verlässlich misst ein Quantensensor, auch PAR-Sensor genannt. Er zählt Photonen zwischen 400 und 700 nm und gewichtet schräg einfallendes Licht korrekt (Kosinuskorrektur). Gemessen wird waagerecht auf Höhe der Triebspitzen, nachdem die Lampe einige Minuten gelaufen ist.

1. Teile die Anbaufläche in ein Raster, zum Beispiel 3 × 3 Punkte pro Quadratmeter.

2. Miss an jedem Punkt auf Kronenhöhe und notiere die Werte.

3. Vergleiche Mittelwert, Minimum und Maximum, nicht nur den Wert direkt unter der Lampe.

4. Miss nach jeder Änderung von Aufhängehöhe oder Dimmung erneut.

Luxmeter und Smartphone-Apps messen Helligkeit, gewichtet nach der Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Eine Umrechnung in PPFD ist nur näherungsweise möglich und hängt vom Spektrum ab: Bei Sonnenlicht entsprechen 10.000 lx etwa 190 µmol/m²/s, unter Natriumdampflampen nur etwa 120 µmol/m²/s. Für weiße LEDs gelten wieder andere Faktoren. Warum das so ist, erklärt der Artikel zu PAR.

Warum der Mittelwert nicht alles ist

Die meisten Leuchten erzeugen in der Mitte die höchste PPFD, zu den Rändern fällt sie ab. Pflanzen am Rand wachsen dann langsamer und bilden lockerere Blüten. Eine Rastermessung zeigt, ob eine andere Aufhängehöhe, eine zusätzliche Leuchte oder das Umstellen der Pflanzen hilft.

Die Höhe verändert die Verteilung: Tief gehängt konzentriert sich das Licht stärker unter der Leuchte, höher gehängt wird es gleichmäßiger, im Mittel aber schwächer. Deshalb sollte die Lichtverteilung in der Höhe bestimmt werden, in der die Pflanzen tatsächlich wachsen. Praktische Hinweise dazu stehen im Artikel Abstand zur Pflanze.

PPFD ist außerdem eine Momentaufnahme. Wie viel Licht eine Pflanze über den ganzen Tag bekommt, beschreibt die Tageslichtsumme (DLI). Weitere Grundlagen findest du in der Kategorie Licht-Grundlagen.

Typische Fehler und Fehldeutungen

• Watt mit Licht gleichsetzen. Die Leistungsaufnahme sagt erst zusammen mit der Effizienz in µmol/J etwas über den Photonenfluss aus, siehe LED-Leistung.

• PPF und PPFD verwechseln. Ein Wert in µmol/s beschreibt die ganze Lampe, ein Wert in µmol/m²/s die Lichtmenge pro Fläche.

• Nur in der Mitte messen. Der Spitzenwert unter der Lampe überschätzt die mittlere PPFD oft deutlich.

• Richtwerte als Ziel um jeden Preis sehen. Hohe PPFD bringt nur mehr Ertrag, wenn Temperatur, Wasser, Nährstoffe und CO₂ mithalten.

• Sprünge statt Schritte. Wer die Intensität plötzlich stark erhöht, riskiert Lichtstress. Besser über einige Tage steigern und die obersten Blätter beobachten.

• Luxwerte anderer Grower übernehmen. Je nach Spektrum stehen hinter demselben Luxwert sehr unterschiedliche PPFD-Werte.