KP 56: Používání UV záření při pěstování konopí

Používání přídavného UV záření při pěstování konopí má vést k vyššímu obsahu kanabinoidů. Reálné přínosy používání UV záření jsou ale diskutabilní a proto rozhodl dnešní epizodu věnovat tomuto tématu.

V 56. epizodě se dozvíte

• Co je UV záření a jaké je jeho základní rozdělení
• K čemu se UV záření dá při pěstování využít
• Výsledky pokusů zaměřených na přínos používání UV záření
• Jak rostliny konopí UV záření vnímají
• Které technologie jsou pro přidávání UV záření vhodné

Pěstování konopí není vždy legální a jeho pravidla upravuje v ČR Zákon č. 167/1998 sb. Zjistěte si, jaké zákony platí v místě, kde byste chtěli konopí pěstovat.

Odkazy na zmíněné studie

Všechny studie jsou v angličtině:

• Zvýšení toku fotonů UV záření minimálně ovlivnily koncentraci kanabinoidů v odrůdě s vysokým obsahem CBD (Elevated UV photon fluxes minimally affected cannabinoid concentration in a high-CBD cultivar) Autoři: Westmoreland F. Mitchell , Kusuma Paul , Bugbee Bruce Zdroj: Frontiers in Plant Science 14/2023
• Výnos pěstovaného konopí uvnitř se zvyšoval proporcionálně s intenzitou světla, ale ultrafialové záření neovlivnilo výnos ani obsah kanabinoidů (Indoor grown cannabis yield increased proportionally with light intensity, but ultraviolet radiation did not affect yield or cannabinoid content) Autoři: Llewellyn David , Golem Scott , Foley Elizabeth , Dinka Steve , Jones A. Maxwell P. , Zheng Youbin Zdroj: Frontiers in Plant Science 13/2022
• Výnos květu konopí a koncentrace kanabinoidů se nezvýšily vystavením krátkovlnnému UV-B záření (Cannabis Inflorescence Yield and Cannabinoid Concentration Are Not Increased With Exposure to Short-Wavelength Ultraviolet-B Radiation) Autoři: Rodriguez-Morrison Victoria , Llewellyn David , Zheng Youbin Zdroj: Frontiers in Plant Science 12/2021
• Hodnocení přístupů ke kontrole choroby padlí na rostlinách Cannabis sativa L. (marihuana) Scott, C., & Punja, Z. K. (2021). Evaluation of disease management approaches for powdery mildew on Cannabis sativa L. (marijuana) plants. Canadian Journal of Plant Pathology, 43(3), 394–412.

Přepis podcastu

Ve čtvrté epizodě KP jsem se zmínil o používání UV záření pro zvýšení obsahu pryskyřice. Čím víc vytvoří rostliny pryskyřice, tím větší se dá předpokládat obsahu účinných látek, tedy i kanabinoidů a terpenů. V posledních dvou letech sleduji nárůst propagace používání UV záření, kdy hodně výrobců osvětlení inzeruje obsah UV spektra v jejich osvětleních, které má právě vést k vyšší úrodě nebo k vyššímu obsahu kanabinoidů.

Reálné přínosy používání UV záření jsou ale dost diskutabilní. Na tohle téma už bylo provedeno několik studií a já jsem se proto rozhodl dnešní epizodu věnovat právě tomuhle tématu.

Co je UV záření

V první řadě si musíme zopakovat, co je to UV záření. O UV záření asi už slyšel každý, minimálně v souvislosti s některými jeho účinky na lidské zdraví. Kupujeme si opalovací krémy nebo brýle s UV ochranou atd, takže není to úplně neznámá věc. Důležité je vědět, že UV záření se dělí do tří skupin.

• UV–A záření s rozsahem vlnových délek 315–400 nm
• UV-B záření v rozsahu 280–315 nm
• UV-C záření v oblasti 100–280 nm.

Z fyzikálního hlediska se jedná o elektromagnetické záření sousedící se spodní hranicí viditelného světla, to znamená s oblastí, kterou vidíme jako modré světlo. Modré světelné spektrum zahrnuje vlnové délky 400-500 nm. Z toho se dá soudit, že světelný zdroj, který vyzařuje světlo o vlnových délkách nad 400 nm neobsahuje žádné UV záření. Říkám to proto, že někteří výrobci inzerují, že jejich světlo vyzařuje UV-A záření a v technické specifikaci mají vypsané jen vlnové délky nad 400 nm. Takže tam žádné UV záření být nemůže.

Kdybyste se podívali na spektrum viditelného světla, tak vlevo vedle něj, vedle modrého světla byste našli UV-A záření, dále vlevo UV-B záření a nejvíce vlevo UV-C záření, které má nejkratší vlnové délky. Potom už je rentgenové záření a za ním gama záření, ale s tím už není radno si zahrávat vůbec.

Nositelem UV záření jsou fotony a zajímavé je, že čím kratší je vlnová délka, tím větší energii foton nese. To má hodně důležitý vliv na jeho biologické účinky.

Zatímco UV-A záření je relativně neškodné, UV-C záření díky tomu množství energie může poškodit DNA a RNA organismů, takže se výborně hodí jako desinfekce. Pro srovnání foton nesoucí světlo o vlnové délce 365 nm, takže UV-A záření, nese energii přibližně 3,4 elektrovoltu, foton UV-C záření o vlnové délce 254 nm nese energii přibližně 4,89 elektrovoltu, což je 44 % více. Takže prostě jeden foton má větší množství energie.

Zjednodušeně se dá říci, že UV-A záření je pro organismy žijící na Zemi nejméně škodlivé, UV-B je trochu více škodlivé a UV-C je velmi nebezpečné. Za normálních okolností UV-C záření na zemi nedopadá, protože všechno zachytí atmosféra. Takže naprostá většina pozemských organismů nemá přirozenou obranu proti tomuto záření, protože nebylo třeba si ji vytvářet.

Přínos UV-C záření pro pěstitele konopí je především ve schopnosti hubit mikroorganismy, například spory padlí nebo jiných houbových chorob. Dávka použitého UV-C záření ale nesmí být příliš velká, protože při nadměrném vystavení UV-C záření dochází i k poškození rostlin. Na první pohled se nadměrné vystavení UV-C záření projevuje třeba deformováním listů a dalšími morfologickými změnami. V žádném případě není možné používat UV-C záření pro pěstování za účelem zvýšení produkce kanabinoidů nebo celkové úrody. Nic by se tím nezlepšilo, naopak rostliny by vykazovaly různé růstové vady.

Při používání UV-C záření proti chorobám je třeba používat ochranné pomůcky a pamatovat na to, že toto záření je škodlivé i pro lidi. Pro zabránění výskytu chorob stačí většinou krátkodobé ozáření. Já třeba používám světlo Clean Light a tam stačí opravdu pár vteřin k dosažení požadovaného účinku. Clean Light zahrnuje reflektor s držákem a vy každý den rostliny pár vteřin ozáříte UV-C zářením ze vzdálenosti zhruba 10 centimetrů. To UV-C záření je dobré používat i mezi dvěma sklizněmi k dezinfekci pěstebního prostoru, abyste zahubili nechtěné patogeny. K tomu zase používám UV-C sterilizátor místností od firmy Phillips. Stál okolo tisíce korun a je skvělý pro dezinfekci jakýchkoliv místností zhruba do 50 m2.

UV-A a UV-B záření

Pojďme se ale podívat na zbylé dvě oblasti ultrafialového záření, které se pro pěstování použít dají, tedy UV-A a UV-B záření. O těch se totiž ve spojitosti se zvýšením obsahu kanabinoidů nebo úrody mluví nejčastěji.

Některé starší studie z 80 let mluví o tom, že UV-A záření zvyšuje produkci CBD, CBG, THC a THCV. Nicméně, v osmdesátých letech nebylo konopí zdaleka tak potentní jako je dneska. A už jsem se několikrát setkal s tím, že procentuální nárůst obsahu kanabinoidů je procentuálně mnohem vyšší u nízko potentních odrůd, ale u vysoce potentních odrůd se takový nárůst nepodaří.

Jednou ze studií, o kterou se opírá tvrzení, že UV záření dokáže nějak zásadně zvýšit podíl THC je práce Johna Lyndona z roku 1987. V jeho pokusu došlo ke zvýšení obsahu THC v květech u rostlin vystavených po dobu 40 dnů UV-B záření z 2,5 % na 3,1 %. Ten nárůst tedy činil celých 25 %.

V absolutním čísle je to ale jenom 0,6 % THC. Pokud by u odrůdy konopí s THC třeba 20 % došlo ke obsahu THC o 25 %, byla by to pecka. Kdyby ale zvýšení absolutního obsahu THC o 0,6 %, nebyl by to nijak zásadní nárůst. A to je u konopí poměrně specifické. Rozdíl v obsahu hlavních kanabinoidů v rozmezí 0,5 % v absolutních číslech není nic výjimečného ani v případě nízko potentních, ani v případě vysoce potentních odrůd.

Když třeba máte odrůdu s obsahem THC 1 % a snažíte se nějak povzbudit rostlinu ke zvýšení produkce pryskyřice nebo kanabinoidů, může se vám při opakovaných pokusech podařit docílit nárůstu o 30 % a získat úrodu s obsahem THC 1,3 %. Když ale stejný postup vyzkoušíte u odrůdy dosahující obsahu THC 15 %, tak k nárůstu o 30 % s největší pravděpodobností nedojde. A to je třeba brát v potaz při hodnocení některých zejména starších pokusů.

Mluvím teď z vlastní zkušenosti, kdy jsem testovali konkrétní přípravek na zvýšení produkce kanabinoidů a ten výsledek byl opakovaně mnohem lepší u nízko potentních odrůd než u těch vysoce potentních.

Další důležitá věc při vyhodnocování účinnosti přidávání UV záření je fakt, že oblast fotosynteticky aktivního záření je sice pevně vymezena do oblasti 400-700 nm, ale to neznamená, že světlo přiléhající k tomuto rozmezí na rostliny nepůsobí. Už v sedmdesátých letech, kdy bylo fotosynteticky aktivní záření vymezeno na základě práce Dr. Keitha McCree bylo zřejmé, že na fotosyntézu mohou působit i UV a Far red světlo, ale jejich vliv se předpokládal minimální ve srovnání s přijatým rozmezím.

Prakticky ale platí, že když k vašemu stávajícímu osvětlení přidáte další osvětlení s UV-A spektrem blízko modrého spektra, zvýšíte v podstatě výkon osvětlení, které se může podílet na fotosyntéze. Můžete potom mít větší výnos, ale při přepočtu výnosu na množství spotřebované elektřiny se může efektivita pěstování naopak o něco snížit nebo zůstat stejná.

Za poslední dobu jsem pročetl několik praktických studií na téma používání UV záření a také jsem sledoval pokus v jedné pěstírně, která se na testování vlivu UV-A a UV-B záření zaměřila. Výsledky vás možná překvapí.

Vnímání UV záření rostlinami

Ještě než se k nim ale dostanu, tak bych rád připomněl, jak rostliny UV záření vnímají, protože to dost pomůže k porozumění celého konceptu používání ultrafialového záření pro pěstování.

Pro oblast UV-A záření nemají rostliny žádné specifické receptory, ale detekují je s pomocí kryptochromů, které jsou určené i pro detekci modrého světla. Jsou totiž citlivé na vlnové délky 320-500 nm.

Kryoptochromy jsou ale jen fotoreceptory, které se neúčastní přímo fotosyntézy. Ovlivňují ale reakce rostlin na zmíněné vlnové délky a můžou tak ovlivnit průběh fotosyntézy nepřímo. Můžou například na základě detekce konkrétních vlnových délek rostlině dát signál, aby změnila způsob nebo rychlost růstu atd.

Takže UV-A záření může do jisté míry ovlivnit morfologii rostlin, a navíc, protože je v těsné blízkosti PAR spektra, se může podílet přímo na fotosyntéze, i když ne nijak významným způsobem. Předpokládá se, že UV-A může do určité míry stimulovat obranný mechanismus rostlin a podporovat tím produkci pryskyřice. Přidáním UV-A záření tedy opravdu můžeme na rostliny zapůsobit. Otázka je, jestli je to efektivní z hlediska výnosu.

Pro UV-B záření mají rostliny samostatný receptor, který se jmenuje velmi poeticky a to UVR8. A ten spouští obranné reakce rostlin. Předpoklad je tedy ten, že UV-B záření u konopí zrychlí proces tvorby pryskyřice potažmo sekundárních metabolitů, tedy například kanabinoidů, a ta zvýšená produkce by měla ochránit rostlinu před poškozením od UV-B zářením. To dává logiku.

Při použití LED technologie je ale přidávání UV-B záření neefektivní. LED diody pro UV-B jsou jednak drahé, a jednak mají mnohem menší účinnost, jo? Při získávání UV-A záření mají LED diody efektivitu přeměny elektřiny na světlo celých 50 %, ale u UV-B záření je to jen 10 %, a navíc mají diody pro tohle spektrum desetkrát kratší životnost. Takže přidávat UV-B záření se tedy jednoznačně více vyplatí s pomocí fluorescenčních výbojek, ne LED zdrojů. Já za chvilku ještě některé ty technologie porovnám podle konkrétních nabízených produktů.

Pokusy

Tak, teoreticky bychom tedy nějaká vodítka, proč UV-A a UV-B záření používat měli, teď se podíváme na praxi.

Časopis Frontiers in Plant Science zveřejnil studii týmu z kanadské University v Guelphu zaměřenou na environmentální vědu. Tamní Vědci testovali vliv změny intenzity osvětlení na úrodu konopí a zároveň vliv UV-A a UV-B záření. Tahle studie byla publikována 27. října 2022 a odkaz na ní najdete v článku k této epizodě konopného podcastu buď přímo v popisu nebo na www.pestovat.cz v sekci články. https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2022.974018/full

Badatelé rozdělili rostliny do tří skupin. Ta první byla ozářena hustotou fotosynteticky aktivních fotonů, tedy už známé zkratky PPFD, v hodnotě 600 μmol/m2s a to 12 hodin denně po dobu 45 dnů.

Druhá skupina k tomuto osvětlení navíc dostala 50 μmol/m2s UV–A záření s nejvyšším výkonem v oblasti 385 nm. I tohle záření dostávaly rostliny 12 hodin denně po dobu 45 dnů. Celkem tedy byla hustota fotonů, schválně neříkám fotosynteticky aktivních, protože fotony UV-A záření nejsou považovány za fotosynteticky aktivní, ale celková hustota fotonů u druhé skupiny byla 650 μmol/m2s.

Třetí skupina dostala také PPFD v hodnotě 600 μmol/m2s 12 hodin denně po dobu 45 dnů, a k tomu navíc 3 μmol/m2s z osvětlení obsahující UV–A i UV–B záření. Tentokrát také 12 hodin denně, ale pouze během posledních 20 dnů pěstebního cyklu.

I když byla skupina rostliny pěstovaná s přídavným UV-A zářením osvětlena větším množstvím světla, 600+50 μmol/m2s, nedošlo k nárůstu produkce THC ve srovnání se skupinou bez přídavného osvětlení. To znamená, že efektivita pěstování se při použití UV-A záření nezvýšila, ale naopak snížila, protože pro dosažení stejného množství THC bylo spotřebováno více elektřiny.

Naopak u třetí skupiny, kde bylo použito přídavné osvětlení UV-A + UV-B došlo k nárůstu produkce THC o více než 30 %. To zní sice famózně, ale má to jeden háček. Ten nárůst byl markantní jenom na větších okvětních listech, ale při rozborech celých květů se takový nárůst obsahu THC nepotvrdil, respektive byl pouze do 10 %, což nelze považovat za potvrzení toho, že je důsledkem výhradně působení toho UV záření. Ty rozdíly v obsahu kanabinoidů jsou i v rámci jedné rostliny takové, že 10 % není nic zásadního. Jestli máte obsah THC 15 nebo 16,5 % není prostě tak velký rozdíl a objevuje se běžně i v rámci jedné rostliny.

Další pokus zaměřený na vliv UV-A záření jsem sledoval v experimentální pěstírně firmy Sanlight, kde dokonce opakované pokusy ukazují, že větší podíl UV-A záření s nejvyšším výkonem v oblasti 365 nm vede k poklesu produkce terpenů. O potenciálně negativním vlivu UV-A záření na terpeny už jsem slyšel několikrát. UV-A záření má prý schopnost zrychlovat fotooxidaci terpenů, která může vést k jejich degradaci nebo přeměně na jiné chemické sloučeniny.

Další studie, tentokrát zaměřená čistě na využití UV-B záření s cílem zvýšit produkci kanabinoidů je opět z Univerzity v Guelphu. Výzkumníci v tomto případě použily u hlavního osvětlení dávku PPFD 225-400 μmol/m2s a k němu přidali různou dávku UV-B záření o vlnové délce 287 nm. To UV-B záření na rostliny svítilo 3,5 hodiny denně a jen ve fázi kvetení. Teoreticky by přidání UV-B mělo vést ke zvýšení obsahu kanabinoidů. Pro pokus byly použité tentokrát odrůdy s vyrovnaným podílem THC a CBD, protože chtěli vědět, jestli dojde ke zvýšení produkce obou hlavních kanabinoidů.

Pokus ale dopadl úplně naopak, než vědci očekávali a než bych očekával i já. Podíl THC a CBD totiž vůbec nestoupl, ale dokonce došlo k jeho poklesu. Rostliny vystavené UV-B záření navíc rostly pomaleji, měly deformované listy a předčasně dozrávaly. Zajímavé je, že použili opravdu malou dávku UV-B, a to 0.01 do 0.8 µmol/m²/s, což představovalo maximálně 0,2 % z celkového osvětlení. Odkaz na studii zase dávám na web, tak si to můžete v originále přečíst.

Účinnost UV-A a UV-B záření na zvýšení produkce kanabinoidů nebo zvýšení celkové úrody tedy rozhodně není jednoznačná.

Hlavním problémem některých pokusů s UV zářením je to, že počítají pouze eventuální nárůst hmotnosti úrody, ale nepočítají s efektivitou. Když prostě přidáte světlo, měli byste mít větší úrodu, nicméně za cenu větších nákladů. A potom tedy stojí za zvážení, jestli byste neměli ještě větší úrodu při přidání světla v jen v oblasti PAR.

Každopádně výzkum vlivu UV záření na pěstování konopí určitě bude pokračovat a já ho budu s velkým očekáváním sledovat a určitě vám dám vědět, pokud se dozvím něco nového. Ten vliv UV záření je třeba sledovat v opravdu plně kontrolovaných podmínkách, pokusy několikrát opakovat, a ještě musíme vzít v potaz, že různé odrůdy mohou na UV záření reagovat různým způsobem.

Z těch studií se dlouhodobě zdá, že největší smysl dává použití UV-B záření, ale o skutečné ekonomické efektivitě se dá dost pochybovat. Ale jak říkám, ještě je třeba na toto téma udělat řadu dalších pokusů.

Já jsem se podíval na nabídku přídavného UV osvětlení v českých obchodech a vybral jsem takové čtyři modely, které jsem trochu srovnal na základě dat, které k nim výrobci zveřejnili. Sám jsem tyto světla nijak neměřil, takže jsem odkázaný pouze na to, co o nich zveřejnili sami výrobci.

SunPro UV A+B 50W (TRICHOM)

• 390 nm (UV-A) a 310 nm (UV-B)
• Největší výkon bude pravděpodobně v oblasti v těsné blízkosti PAR spektra.
• Výrobce úplně nespecifikuje jaký je podíl toho UV-A a jaký je podíl UV-B, ale myslím, že UV-B tam moc nebude.
• Cena 4424,-
• Běžné Sunpro BudLed 720 W 5249,- takže vzhledem k ceně bych zvažoval, jestli nekoupit silnější hlavní osvětlení s nezískal lepší úrodu pouhým přidáním světla.

Secret Jardin Cosmorrow® UV LED 20W

• 1.led řada: 6500K = 446 nm = Modré světlo
• 2.led line: 365nm UV-A
• 3.led line: 6500K = 446 nm = Modré světlo
• UV záření je tady tedy opravdu málo a jedná se pouze o UV-A záření.
• Za 659 Kč si tedy kupujete hlavně přídavné modré světlo.

Lumatek LED UV Bar 30W

• Nespecifikované vlnové délky, pouze uvedené známé rozsahy UV-A a UV-B záření, bez specifikace toho, jaké vlnové délky vyzařují použité diody.
• Je tam ale napsáno, že světlo zahrnuje osm diod UV-B o výkonu 100mW, z čehož se dá usuzovat, že celkový výkon v oblasti UV-B je 0,8 W
• UV-A záření by mělo vyzařovat 40 UV-A diod bez specifikace vlnových délek o výkonu 1200 mW což dělá přibližně 48 W
• Celkově mi tedy podle tohoto výpočtu vychází příkon skoro 50 W, nikoliv 30, takže buďto je chyba v popisu nebo někde jinde.
• Cena za tento 30W model, který je jako doplňkový k osvětlení Lumatek je něco pře 5.000,-

LuxElite PlantUV 24 W

Pro srovnání mám tady světlo využívající Fluorescenční technologii LuxElite PlantUV 24 W

• 2,88 W UV-B, což je zdaleka nejvíce a
• 7,2 W UV-A záření
• Cena 1899,- včetně reflektoru.

Vidíte, že z hlediska UV-B záření je fluorescenční technologie jednoznačně nejvýhodnější. Stojí o dost méně a má největší výkon.

Těch přídavných světel slibující UV záření a další specifická spektra je samozřejmě na trhu mnohem více. Slibují zvýšení obsahu účinných látek a zvýšení hmotnosti úrody. Pamatujte ale především na efektivitu a jestli už chcete UV záření vyzkoušet, přesvědčte se, že se skutečně jedná o UV záření v oblasti, kterou hledáte a také zvolte správnou technologii.

Téma UV záření je z mého pohledu vyčerpáno, já se s vámi pomalu rozloučím, ale ještě bych vám chtěl připomenout, abyste mě sledovali na Facebooku, Instagramu a YouTube. Občas dělám na sítích nějaké soutěže, tak se vám to může vyplatit. No a nezapomeňte navštívit ano www.pestovat.cz, určitě se mrkněte na nabídku online kurzů nebo si kupte některou z mých knížek. Děkuji vám za pozornost, buďte zdrávi a mějte se krásně. Ahoj.