Preprint zu Chronobotánica aplicada · in Arbeit
Zirkadiane Resonanz bei Cannabis sativa. Ertrag, Morphologie und Harz unter vier Perioden mit gepaarten Klonen.
E. I. Vitor · Team Supercannabis · Supercycler-Netzwerk · Mitwirkende
Zusammenfassung
Dieser Versuch prüft vier Perioden aus Licht und Dunkelheit, von 24, 26, 27 und 28 Stunden, an vier Genetiken von Cannabis sativa, mit Klonen, die auf die Arme verteilt sind. Die Hypothese besagt, dass eine äußere Periode nahe bei 27 Stunden mit Unterschieden im Ertrag, in der Morphologie und in der chemischen Zusammensetzung zusammenhängen könnte.
Die Hauptvariable ist das Trockengewicht der Blüte pro Pflanze beim Erreichen eines vor Beginn deklarierten Reifekriteriums, definiert über den Zustand der Trichome in einer festen Zone. Die Schnitttermine unterscheiden sich zwischen den Armen, und die Tage bis zum Schnitt werden als zusätzliche Variable ausgewertet. Erfasst werden außerdem die Umgebung, die Treue zum ausgeführten Zeitplan, die Morphologie und eine Reihe zur Chemie. Die Vorhersagen wurden vor dem Aufbau registriert, und die Ergebnisse werden zusammen mit den Grenzen des Designs veröffentlicht.
Schlagwörter. Chronobotánica aplicada, zirkadiane Resonanz, Periode T, Photoperiode, Cannabis sativa, supercycle, Präregistrierung, offene Wissenschaft.
1. Einleitung geschlossen
Der Photoperiodismus beschreibt die Reaktion der Pflanzen auf die relative Dauer von Licht und Dunkelheit innerhalb eines Tages von 24 Stunden. Die Chronobiologie dagegen beschreibt das Verhältnis zwischen der Periode des äußeren Zyklus und der endogenen Periode der Uhr des Organismus. Dieses Verhältnis, untersucht an Kulturpflanzen und als Steuergröße des Anbaus manipuliert, nennen wir Chronobotánica aplicada, und sie ist der Rahmen dieses Versuchs und des begleitenden Preprints. Unter einem Zyklus von 24 Stunden fallen beide Beschreibungen zusammen und lassen sich nicht unterscheiden, denn die Dauer des Tages und die der Nacht sind gekoppelt und ergeben zusammen eine Konstante.
Die zirkadiane Resonanz, an Drosophila melanogaster von Pittendrigh und Minis (1972) formuliert, besagt, dass die Fitness des Organismus maximal ist, wenn die äußere Periode mit der endogenen übereinstimmt. Bei Pflanzen zeigten Dodd und Kollegen (2005), dass Genotypen von Arabidopsis, deren Uhr zum äußeren Zyklus passt, mehr Chlorophyll enthalten, mehr Kohlenstoff fixieren und besser überleben. Anton-Sales und Kollegen (2026) brachten das Prinzip bei Salat in die Produktion und berichteten Zuwächse an Biomasse zwischen 11% und 29% unter einem Zyklus von 27 Stunden bei gleichwertiger täglicher Lichtsumme. Núñez Ocaña und Kollegen (2025) berichteten bei derselben Kultur das Ausbleiben eines Effekts unter Perioden von 20 bis 28 Stunden, mit Kohlenhydratrhythmen, die an den angewandten Zyklus akklimatisiert waren.
Es wurde keine Literatur gefunden, die von 24 Stunden abweichende Perioden an einer Blütenkultur prüft und dabei Ertrag und Sekundärmetabolite misst. Der vorliegende Versuch prüft vier Perioden an Cannabis sativa in einem Blockdesign nach Genotyp, mit zwischen den Behandlungen gepaarten Klonen. Die Arbeitshypothese besagt, dass die endogene Periode der Art nahe bei 27 Stunden liegt und dass ein äußerer Zyklus dieser Dauer mit einem höheren Ertrag pro Pflanze einhergeht als ein Zyklus von 24 Stunden, und zwar auch dann, wenn er weniger Licht pro Kalendertag erhält.
2. Material und Methoden geschlossen
2.1 Versuchsdesign
Vollständiges Blockdesign, mit dem Genotyp als Block und der Periode des Zyklus als Behandlungsfaktor in vier Stufen. Jede Stufe läuft in einer eigenen Kabine, sodass die Kabine mit der Behandlung konfundiert ist. Jeder Block steuert eine Pflanze zu jeder Behandlung bei, womit die Versuchseinheit die Pflanze ist und die Replikationseinheit der Genotyp, mit n gleich vier Genotypen je Behandlung. Der Versuch findet an einem einzigen Standort und mit einem einzigen Betreiber statt, zwischen dem 1. September 2026 und dem Erntetermin jeder Pflanze.
2.2 Behandlungen
Die vier Behandlungen unterscheiden sich ausschließlich in der Dauer des Zyklus aus Licht und Dunkelheit. Alle übrigen Faktoren werden zwischen den Kabinen konstant gehalten. Die zeitliche Verankerung der vier Zyklen ist der 1. September 2026 um 17 Uhr argentinischer Zeit, und die Transitionen werden von dem in 2.4 beschriebenen Steuersystem ausgeführt und protokolliert.
| Behandlung | Periode T (h) | Licht / Dunkelheit (h) | Licht pro Kalendertag (h) | DLI geschätzt (mol·m⁻²·d⁻¹) |
|---|---|---|---|---|
| 12/12 | 24 | 12 / 12 | 12,00 | 29,2 |
| 13/13 | 26 | 13 / 13 | 12,00 | 29,2 |
| 13/14 | 27 | 13 / 14 | 11,56 | 28,1 |
| 14/14 | 28 | 14 / 14 | 12,00 | 29,2 |
Das Licht pro Kalendertag ergibt sich aus der Dauer der Lichtphase geteilt durch die Gesamtperiode und multipliziert mit 24. Die tägliche Lichtsumme ist eine Schätzung, abgeleitet aus dem vom Hersteller der Leuchte deklarierten Photonenfluss, und keine Messung, wie in 2.4 ausgeführt.
2.3 Pflanzenmaterial
Vier Genotypen von Cannabis sativa, alle photoperiodisch und vegetativ vermehrt. Jeder Genotyp steuert einen Klon zu jeder der vier Behandlungen bei, sodass die zwischen den Behandlungen verglichenen Individuen genetisch identisch sind. Die Genotypen sind Sweet 16 (Lit Farms, Project 4516 × Grandi Candy, deklarierte Blüte von 63 Tagen), Lemon Cherry Fire F2 (Tiki Seeds, Lemon Cherry Gelato × Zerbert, F2, ohne publizierte Blütezeit), SC-G01 (Akzession mit nicht verifizierter Abstammung, erhalten als Klonmaterial ohne Dokumentation) und Hell-echo (Berryfreak × Freakshow, ohne publizierte Blütezeit). Jede Kabine beherbergt außerdem einen Behälter mit Chrysanthemum als explorative Beobachtung einer zweiten Kurztagart, außerhalb der Hauptvariablen.
2.4 Anbaubedingungen
Jede Behandlung belegt eine geschlossene Kabine von 1,00 × 1,00 × 2,00 m, mit 1,00 m² Anbaufläche, 2,00 m³ Volumen, weißem Innenraum und erzwungener Lufterneuerung. Die vier Kabinen sind konstruktiv identisch.
Beleuchtung durch eine Leuchte LEDVANCE Plant Growth SP mit 300 W pro Kabine, mit deklariertem Photonenfluss von 750 µmol·s⁻¹, einer Effizienz von 2,5 µmol·J⁻¹ und einem Spektrum von 4000 K plus 5000 K mit zusätzlicher Spitze bei 660 nm, in einer Bauform mit zehn Leisten von 580 × 580 × 46 mm und nominal 115° Abstrahlwinkel. Die Leuchte lässt keine Dimmung zu. Die Leistungsdichte beträgt 300 W·m⁻². Unter der Annahme einer Rückhaltung von 90% des Photonenflusses innerhalb der Kabine beträgt das geschätzte mittlere PPFD 675 µmol·m⁻²·s⁻¹. Dieser Wert und die täglichen Lichtsummen in Tabelle 1 sind Ableitungen aus dem deklarierten Photonenfluss und keine Messungen. Die PPFD wurde in Höhe des Kronendachs mit einem PAR-Messgerät gemessen. Sie lag zu Beginn der Blüte bei 600 µmol·m⁻²·s⁻¹ und liegt seit dem 3. Oktober 2026 in allen vier Kabinen stabil bei 750 µmol·m⁻²·s⁻¹. Die Annahme zur Rückhaltung ist vermutlich optimistisch, denn bei 115° Abstrahlwinkel stammt ein Teil des Photonenflusses, der die Mitte der Kabine erreicht, aus der Reflexion an mattweißen Wänden.
Schaltung durch einen einzigen Shelly Pro 4PM, mit einem Kanal je Kabine, gesteuert von der Plattform Supercycler im Modus supercycle, mit Messung des Stromverbrauchs pro Kanal. Die Zeitplantreue wird gegen das Lichtaktionsprotokoll geprüft, das die erwartete und die bestätigte Transition jedes Ereignisses festhält. Lufterneuerung durch einen Doppelturbinen-Abluftventilator mit 6 Zoll im Dauerbetrieb und Umwälzung durch einen oszillierenden Ventilator mit 6 Zoll, ebenfalls im Dauerbetrieb.
Handelsübliches Substrat Growers Original in erster Nutzung, beim Aufbau am 17. August 2026 mit Great White (Plant Success) beimpft und für alle Pflanzen und alle Kabinen homogen vorbereitet. Plastiktöpfe mit 10 L. Die fünf Töpfe jeder Kabine stehen in Quincunx-Anordnung, mit den vier Cannabis-Klonen an den Eckpunkten und dem Behälter mit Chrysanthemen in der Mitte. Bis zum 16. September 2026 wurde von Hand gegossen, seitdem läuft eine programmierte Tropfbewässerung mit drei Bewässerungen pro Lichtzyklus und gleich vielen Stunden ohne Wasser in den vier Behandlungen, mit Uhrzeit und Dauer jeder Bewässerung protokolliert. Die Düngung folgt einem Schema für kurze Blüte, wird mit der Bewässerung ausgebracht und ist am ausgeführten Zyklus indexiert.
2.5 Erfasste Variablen
Die primäre Zielvariable ist das Trockengewicht der Blütenstände pro Pflanze, bestimmt mit einer Waage mit 0,1 g Auflösung, sobald das Blütenfeuchtemessgerät 12% anzeigt. Die Trocknung erfolgt in einer Kammer bei 14 °C und 65% relativer Luftfeuchte, mit allen Pflanzen im selben Raum. Die Ablesung jeder Wägung wird protokolliert. Das Frischgewicht wird erfasst und nicht für Schlussfolgerungen verwendet.
Sekundäre Variablen. Tage vom Wechsel in die Blüte bis zur Ernte, Anzahl der ausgeführten Zyklen und angesammelte Lichtstunden je Pflanze. Temperatur, relative Luftfeuchte und Dampfdruckdefizit, durchgehend je Kabine erfasst mit einem als primär ausgewiesenen Sensor in der vorderen linken Ecke auf 1 m Höhe. Stromverbrauch je Kabine. Morphologie, mit Fotografie mit Maßstab und Erfassung von Blütenansätzen, Kelchlänge und Narben, ergänzt durch eine Kamera, die alle fünf Minuten ein Bild aufnimmt. Reihe von THC und CBD über NIR-Feldspektroskopie, gelesen als relativer Trend, mit einer Probe aus dem oberen Drittel der apikalen Cola, von gleichwertiger Masse, eine je Genotyp und Behandlung, bei der Ernte entnommen, dazu eine Referenzbestimmung in einem externen Labor.
2.6 Erntekriterium
Die Ernte erfolgt pro Pflanze, sobald ein vor Beginn des Versuchs festgelegtes Reifekriterium erreicht ist. Das Kriterium ist der mit der Lupe beobachtete Zustand der Drüsentrichome in einer festen Zone, dem oberen Drittel der apikalen Cola, die mit der Zone der chemischen Probenahme übereinstimmt. Geerntet wird, sobald die Trichome in dieser Zone nicht mehr mehrheitlich klar sind und die ersten bernsteinfarbenen erscheinen. Jede Ernteentscheidung wird mit einer Fotografie der beobachteten Zone und mit Datum dokumentiert.
Unter verlängerten Perioden kann die Trichompopulation durch die fortgesetzte Bildung von Blütengewebe heterogen bleiben, sodass das Kriterium den Zustand der deklarierten Zone beschreibt und nicht den der ganzen Pflanze. Aus diesem Grund werden die Variablen aus Abschnitt 2.5 zur angesammelten Zeit gemeinsam mit der primären Variablen ausgewertet. Erreicht eine Pflanze das Kriterium nicht, gilt eine vor der ersten Ernte deklarierte Kalenderobergrenze, und ihr Gewicht wird gesondert ausgewertet. Die vorherige Erwartung, nicht präregistriert und nicht als Vorhersage bewertet, setzt die Ernte zwischen Tag 65 und 70 für die Behandlung mit 24 h an, zwischen Tag 68 und 70 für die mit 27 h, zwischen Tag 75 und 80 für die mit 26 h und ohne definiertes Fenster für die mit 28 h.
2.7 Ausschlüsse
Eine Pflanze, die stirbt oder männliche Blüten bildet, wird von der primären Variablen ausgeschlossen und mit ihrer Behandlung, ihrem Genotyp und dem Tag des Ereignisses berichtet. Sie wird nicht durch eine andere Pflanze ersetzt. Die Häufung von Ausschlussereignissen in einer Behandlung wird als Ergebnis dieser Behandlung mitgeteilt und nicht als Datenverlust.
3. Datenauswertung offen
Das Design liefert eine Beobachtung je Kombination aus Genotyp und Behandlung und lässt daher keinen Mittelwertvergleich mit Schätzung der Varianz innerhalb der Zelle zu. Die vorgesehene Auswertung stützt sich auf die Reihenfolge der vier Behandlungen innerhalb jedes Blocks. Bei vier Behandlungen gibt es vierundzwanzig mögliche Reihenfolgen, und die Hypothese benennt eine davon, sodass sich die Wahrscheinlichkeit, sie zufällig in allen vier Blöcken gleichzeitig zu beobachten, unter der Nullhypothese der Austauschbarkeit exakt berechnen lässt. Das Verfahren entspricht einem Permutationstest von minimaler Größe.
Noch festzulegen sind die primäre Prüfgröße, das Kriterium der Normalisierung, falls eines angewandt wird, die Behandlung der Daten der zweiten Art und das Vorgehen beim Bericht über ausgeschlossene Pflanzen und fehlende Daten. Diese Entscheidungen werden in diesem Dokument mit Datum und Autorschaft vermerkt, bevor das erste Trockengewicht bestimmt wird.
Offener Abschnitt. Methodische Vorschläge können über das Formular am Fuß dieser Seite eingereicht werden. Was davon übernommen wird, bleibt mit Datum und Autorschaft im Änderungsprotokoll vermerkt.
4. Ergebnisse ausstehend
Ausstehend. Die Ergebnisse werden zum Abschluss des Versuchs in dieses Dokument aufgenommen, mit den Primärdaten, der angewandten Auswertung und den auf der Seite aufgeführten Grenzen. Sie werden veröffentlicht, in welche Richtung sie auch gehen.
Literatur
- Anton-Sales, C., Benckhuysen, L., Peker, B., Jeuken, M. & Bonnema, G. (2026). Matching circadian rhythms to light–dark cycles increases lettuce yield by 29% in vertical farms without additional energy input. Journal of Experimental Botany, 77, 5336–5349. 10.1093/jxb/erag222 ↗
- Dodd, A. N., Salathia, N., Hall, A., Kévei, E., Tóth, R., Nagy, F., Hibberd, J. M., Millar, A. J. & Webb, A. A. R. (2005). Plant circadian clocks increase photosynthesis, growth, survival, and competitive advantage. Science, 309(5734), 630–633. 10.1126/science.1115581 ↗
- Graf, A., Schlereth, A., Stitt, M. & Smith, A. M. (2010). Circadian control of carbohydrate availability for growth in Arabidopsis plants at night. PNAS, 107(20), 9458–9463. 10.1073/pnas.0914299107 ↗
- Núñez Ocaña, D., Haanskorf, T., Yang, L., Sfondrini, E., Reddy, A. T., Marcelis, L. F. M. & Heuvelink, E. (2025). Non-natural day length does not negatively affect lettuce growth as a result of acclimated carbohydrate rhythms. Scientia Horticulturae, 350, 114291. 10.1016/j.scienta.2025.114291 ↗
- Pittendrigh, C. S. & Minis, D. H. (1972). Circadian systems: longevity as a function of circadian resonance in Drosophila melanogaster. PNAS, 69(6), 1537–1539. 10.1073/pnas.69.6.1537 ↗
- Vitor, E. I. (2025). The Supercycle Hypothesis. Foundations of Chronobotánica Temporal Morphogenesis in Plants. Zenodo, versión preprint-beta-8, 7 de agosto de 2025. 10.5281/zenodo.16763824 ↗
Die sechs Literaturangaben wurden am 2. September 2026 gegen doi.org geprüft. Jeder Eintrag verlinkt auf seinen DOI.
Stand des Dokuments
| Teil | Stand |
|---|---|
| Vorgeschichte und Literatur | geschlossen Gesichtet und mit erklärter Reichweite veröffentlicht. |
| Hypothese | geschlossen Registriert am 16. August 2026. |
| Vorhersagen und Design | geschlossen Registriert am 16. August 2026, vor dem Aufbau und ohne erhobene Daten. |
| Plan der Auswertung | offen Wird vereinbart und registriert, bevor das erste Trockengewicht bestimmt wird. |
| Ergebnisse | offen Werden zum Abschluss des Versuchs veröffentlicht, mit den Daten, der Methode und den Grenzen. |
Die Autorenliste wird mit der Veröffentlichung der Ergebnisse geschlossen. Personen, die einen methodischen Beitrag leisten, der in das Dokument aufgenommen wird, oder eine angemeldete Replikation durchführen, werden entsprechend ihrem dokumentierten Beitrag als Mitwirkende geführt.
Jede Änderung nach der Veröffentlichung wird im Änderungsprotokoll am Ende der Seite vermerkt, mit Datum, Beschreibung und vorherigem Wortlaut.