Konopí a fotosyntéza

Luke Sumpter

Novinář specializující se na konopí a výzkumník v oblasti zdravotních věd

Luke Sumpter

Naposledy aktualizováno: 29 Květen 2020

Nechte AI vysvětlit tuto stránku

Vyberte svůj oblíbený nástroj AI pro rychlé shrnutí.

ChatGPT

Perplexity

Claude

Rostliny konopí potřebují ke zdravému růstu několik vnějších zdrojů. Nutně vyžadují živiny, aby mohly vytvářet bílkoviny, stavět buněčné stěny a řídit nejrůznější biochemické procesy. Potřebují také vodu, která tyto látky rozpouští a dopravuje tam, kde jsou zrovna potřeba. Všechny tyto faktory se podílejí na zdravém růstu a vývoji rostlin. Hlavní hnací síla růstu se však neskrývá v žádné láhvi ani v kompostu. Přichází ze slunce (nebo z výkonného osvětlení v pěstírně). Pojďme si tento zásadní proces rozebrat podrobněji.

CO JE TO FOTOSYNTÉZA?

Samotný název fotosyntéza napovídá, o co jde. „Foto“ znamená světlo a „syntéza“ označuje vytváření organických sloučenin. Rostliny tedy dokážou přeměnit světlo na biochemickou energii, kterou potřebují k životu. Jak to ale dělají? Mají k tomu velmi propracovanou biologickou výbavu. Abychom tento proces pochopili, musíme se vydat až na buněčnou úroveň.

Fotosyntéza probíhá především v listech, konkrétně ve specializovaných buňkách zvaných mezofylové buňky. Ty vytvářejí vrstvu těsně pod povrchem listu a jejich úkolem je zachytávat světlo. Obsahují drobné organely zvané chloroplasty, plné barviva chlorofylu – látky, která rostlinám dodává jejich zelenou barvu. Jako pigment má chlorofyl schopnost pohlcovat světlo. Rostliny si tuto molekulu „ukládají“ do sloupcovitých struktur zvaných tylakoidy. Prostor mezi nimi se nazývá stroma.

Fotosyntéza se dělí na dvě hlavní fáze: světelné (na světle závislé) reakce a temnostní (na světle nezávislé) reakce. Prvním krokem světelných reakcí je vstup oxidu uhličitého (CO₂) a vody (H₂O) do listu. CO₂ proniká drobnými průduchy zvanými stomata a transpirační proud vytahuje vodu vzhůru pletivy zvanými xylém.

Poté fotony ze slunce (nebo z vašich pěstebních světel) narážejí do molekul chlorofylu. Elektrony v nich pohltí energii a přejdou do „vzbuzeného“ stavu. Následuje sled světelných reakcí, který nakonec vede k uložení energie ve formě ATP (buněčná energetická „měna“) a NADPH (přenášeč elektronů). Všechny tyto děje probíhají v membráně tylakoidů.

Tyto molekuly se následně využijí v takzvaném Calvinově cyklu (tedy ve světlem nezávislých reakcích), který probíhá ve stromatu. Zde se pomocí nich „fixuje“ oxid uhličitý a vznikají tříuhlíkaté cukerné molekuly. Ty se pak spojují do našeho sladkého kamaráda, cukru glukóza. Tento jednoduchý cukr rostlina využívá jako zdroj energie i jako stavební kámen pro větší, strukturální sacharidy.

Kvalita světla: Watt, lumen, PAR a PPFD

Už víme, proč rostliny potřebují světlo k tomu, aby mohly provádět fotosyntézu. Jsou ale některé zdroje světla pro tento proces vhodnější než jiné? Odpověď zní ano. Ve většině částí světa jsou fotony ze slunce víc než dostačující k zajištění fotosyntézy. Pěstitelé v indoor pěstírnách si však musí zajistit osvětlení, které dodá rostlinám dostatek energie pro zdravý růst a vývoj.

Existuje řada různých typů indoor pěstebních světel – například LED, HID nebo zářivky. Každý typ má své silné i slabé stránky, ale nejdůležitějším parametrem je vždy celková kvalita světla.

Wattáž

Při výběru osvětlení je potřeba sledovat především příkon ve wattech, tedy množství spotřebované elektrické energie. Pokud je příkon příliš nízký, světlo nevyzáří dostatek světla pro optimální růst a vývoj rostlin. Světla s intenzitou přibližně 400–600 W/m² obvykle stačí k dosažení solidní domácí úrody. Výkonnější světla s intenzitou 1000 W a více na m² dokážou vytlačit tvorbu květů na samotnou hranici možností.

Lumen

Groweři mohou kvalitu světla posoudit několika různými způsoby. Základním nástrojem je luxmetr, který ukazuje, kolik světla dopadá na konkrétní místo v pěstebním prostoru. Lux vyjadřuje počet lumenů – tedy množství světla vyzářeného zdrojem – vztažený k určité ploše. Luxmetr měří takové spektrum světla, jaké vnímá lidské oko, takže neposkytuje přesnou hodnotu světla, které mohou využít rostliny. Přesto ale domácím pěstitelům dává dobrý přehled o tom, kolik světla jejich porost dostává. Během vegetativní fáze se snažte udržet intenzitu kolem 40 000 luxů a ve fázi květu zhruba 60 000 luxů.

PAR a PPFD

Lux je sice užitečná jednotka, ale co když chcete znát skutečnou „pěstební sílu“ konkrétní lampy? V tu chvíli přichází na řadu PAR (photosynthetically available radiation – fotosynteticky využitelné záření). PAR označuje světlo v rozsahu 400–700nm, které rostliny využívají k fotosyntéze. Jednotka pro měření PAR – mikromoly za sekundu (μ/mol/s) – pěstitelům říká, kolik fotonů v tomto rozsahu dopadá každou vteřinu na listy jejich rostlin. Tomu se říká PPFD (photosynthetic photon flux density, hustota toku fotosynteticky aktivních fotonů).

PAR lze změřit pomocí PAR měřiče. Tyto přístroje využívají senzory, které zachycují světlo v rozsahu 400–700nm. Průměrnou hodnotu PPFD získáte tak, že provedete měření v různých místech koruny porostu ve stejné výšce. Cílem by mělo být přibližně 350μ/mol/s ve vegetativní fázi a kolem 850μ/mol/s v období květu.

Seriózní výrobci světel by měli tyto údaje poskytovat. Aby byly hodnoty PPFD skutečně vypovídající, ujistěte se, že vám firma dodá vzdálenost mezi korunou porostu a zdrojem světla, více naměřených hodnot, jejich průměr a také poměr min:max.

Optimální podmínky pro fotosyntézu

Intenzita světla není jediným faktorem, který dokáže fotosyntézu „nakopnout“. Výzkumy ukazují, že proces výrazně ovlivňuje také teplota a oxid uhličitý.

Fotosyntéza je závislá na celé řadě enzymů, které zajišťují biochemické reakce. Tyto bílkoviny při nízkých teplotách (0–10 °C) nepracují efektivně, což zpomaluje rychlost fotosyntézy a nakonec vede k zakrnělému růstu. Stejně tak i příliš vysoké teploty (nad 20 °C) tyto klíčové enzymy omezují. Nejlépe fungují v rozmezí 10–20 °C.

Zajímavé je, že vyšší obsah CO₂ umožňuje rostlinám konopí snášet o něco teplejší podmínky. Zvýšená koncentrace plynu navíc může ve spojení se silným osvětlením fotosyntézu ještě více podpořit. Čím více světla list dostává, tím více uhlíku potřebuje k přeměně energie na cukry. Pokud používáte 600W světla v relativně malé pěstírně, máte dostatečný výkon na to, abyste uvažovali o obohacení vzduchu CO₂. Groweři mohou pomocí tlakových lahví zvýšit hladinu CO₂ na optimálních 1 500–2 000 ppm. Jednodušší variantou je přidávání rozpustných tablet přímo do substrátu.

Jak může rychlost fotosyntézy ovlivnit obsah kanabinoidů

Dává smysl, že vyšší rychlost fotosyntézy umožňuje rostlinám vytvářet víc energie a tím i více kanabinoidů. K tomuto tématu ale zatím neexistuje mnoho studií a zdá se, že v něm hraje roli řada jemných rozdílů. Například jedna studie ukázala, že několik ekotypů konopí sice vykazovalo vyšší fotosyntetickou aktivitu v teplejším klimatu, ale obsah kanabinoidů u nich narostl při pěstování v chladnějších podmínkách. K jasnějším závěrům je proto potřeba více výzkumu.

Ví se také, že při stejném světelném výkonu dokážou různé typy osvětlení vyvolat odlišné kanabinoidní profily. Výzkum ukazuje, že výbojky HPS (high-pressure sodium) produkovaly vyšší hmotnost suchých květů, zatímco LED osvětlení vedlo k vyšším hladinám kanabinoidů CBG, THC a CBD.

Existuje rozdíl mezi fotoperiodickými a samonakvétacími odrůdami, pokud jde o fotosyntézu?

Fotoperiodické a samonakvétací odrůdy reagují na světlo odlišně. Oba typy sice fotosyntetizují stejným způsobem, ale fotoperiodické odrůdy potřebují ke spuštění květu změnu světelného režimu. Během vegetativní fáze je pěstitelé obvykle nechávají pod světlem 18 hodin denně a 6 hodin jim dopřávají tmu. Přepnutí na režim 12 hodin světla a 12 hodin tmy pak rostliny přiměje zakvést. Pokud dostávají více světla, zůstávají ve vegetativní fázi v podstatě neomezeně dlouho.

Naprostý opak platí u samonakvétacích odrůd, které začnou kvést bez ohledu na změny prostředí. Snášejí světelný cyklus 24 hodin denně po celý život a přesto vytvářejí květy. Díky tomu mají samonakvétací odrůdy během květu více času k fotosyntéze. Stále ale potřebují určité období tmy na dýchání. Za optimální se pro indoor pěstování autos považuje režim 20 hodin světla a 4 hodin tmy po celé období růstu.