Monitoring huidmondjes; voldoende opening onder LED-belichting

Beschrijving

Doel:

De doelstelling is kennisontwikkeling over het gedrag van huidmondjes onder LED-belichting, en het betrouwbaar kunnen meten en interpreteren van huidmondjesopening in een praktijksituatie. Door het kunnen meten van de huidmondjesopening kan door telers hierop geanticipeerd  worden door de belichting, warmte-input en CO2 dosering er op aan te passen. Ook wordt onderzocht wanneer de huidmondjesopening beperkend wordt voor de fotosynthese bij LED. 

Huidmondjes spelen een cruciale rol in de assimilaten-, vocht- en energiebalans. Een te beperkte opening remt de groei. Echter, als huidmondjes verder open staan dan nodig, dan leidt de extra verdamping tot onnodig energieverbruik. “Live” inzicht in de openingsstand van de huidmondjes is dus zeer gewenst. Recent is het project ‘Monitoring van huidmondjesopening in de kas’ afgerond. De hoofddoelstelling van dit onderzoek was de ontwikkeling van een robuuste, betrouwbare en betaalbare methode om huidmondjesgeleiding (Gs) in een kassituatie vast te stellen. Het is gebleken dat de stomatasensor dit in principe kan bieden. Voor een laag-verdampend gewas (in project voor voorbeeldgewas anthurium) is er nog wel een aanpassing nodig.

Aanpak:

WP1: Nut en noodzaak van huidmondjesopening onder LED-belichting bij voorbeeldgewas paprika: wat is de minimale energietoevoer?

Onder gecontroleerde omstandigheden (klimaatkamers) wordt voor een aantal scenario’s onder LED-belichting, al dan niet in combinatie met IR-stralers, de huidmondjesopening gemeten met fotosynthese-apparatuur en berekend via de energiebalans voor het gewas paprika (minimaal 5 weken). Er zal onder verschillende LED-spectra nagegaan worden of de huidmondjesopening onder full-LED beperkend is voor de fotosynthese. Indien beperkend zal worden onderzocht wat de minimale energietoevoer moet zijn, zodat de huidmondjesopening de fotosynthese niet meer beperkt. Op basis van de resultaten zal worden berekend wat de minimaal benodigde huidmondjesopening (Gs) zal moeten zijn bij een bepaald lichtniveau zodat de fotosynthese niet beperkt wordt.

WP2: Validatie-metingen aan de stomata-sensor die dan mede gevoed wordt door een netto stralingsmeter (voorbeeldgewas anthurium).

De ontwikkelde stomatasensor wordt met een aangepaste versie getoetst in de praktijk voor een half jaar. De sensor wordt uitgebreid met een netto-stralingsmeter. Tevens zal ook onderzocht worden of de planttemperatuur, die cruciaal is voor berekening van de Gs, beter bepaald kan worden met een thermografische camera in plaats van de gebruikelijke planttemperatuur-meter. Ook zal onderzocht worden of de ongewenste warmtelast die via infraroodstraling vanuit het schermdoek het gewas opwarmt vermeden kan worden door een andere type schermdoek te gebruiken. Hiervoor wordt bij verschillende telers met een mobiele opstelling gemeten.

In de rapportage zal worden weergegeven wat de benodigde Gs is gezien het lichtniveau (de ‘vangrail’ tussen noodzaak en overmaat). Het is uiteindelijk de bedoeling dat deze vangrail ‘live’ mee gaat lopen met de berekende huidmondjesopening, zodat de teler in een oogopslag kan zien hoe hij de huidmondjesstand moet interpreteren (voornemen Let’s Grow). Deze vangrail per lichtniveau geldt voor de meeste tuinbouwgewassen (C3-gewassen) en niet alleen voor de voorbeeldgewassen paprika en anthurium.

Let's grow draagt in kind bij aan dit project.

Resultaten

Voor Anthurium is gebleken dat de stomatasensor die gevoed wordt door een netto stralingsmeter schattingen van de huidmondjesgeleidbaarheid geeft die in dezelfde orde grootte liggen als die gemeten worden door nauwkeurige fotosynthese-apparatuur. Een belangrijk aandachtspunt blijft dat de betrouwbaarheid van de stomatasensor afhangt van de betrouwbaarheid en representativiteit van de meetpositie van alle gebruikte sensoren. Dit vraagt aandacht van de teler.

Voor paprika is er in een proefopstelling op vijf manieren een verschillend energie-aanbod gerealiseerd: Belichting met SON-T, LED 6% blauw, LED hoog PAR, LED 30% blauw en LED 6% blauw + warmtestraling. Alleen LED 30% blauw gaf een significant hogere huidmondjesgeleidbaarheid en fotosynthese, alle andere behandelingen verschilden hierin nauwelijks van elkaar, ondanks het verschil in aangeboden stralingsenergie. Het blijkt dat het lichtspectrum een grotere rol speelt dan de aangeboden stralingsenergie voor wat betreft de huidmondjesgeleidbaarheid. Dit suggereert dat waar huidmondjesbeperking van de fotosynthese optreedt, het percentage blauw in de lamp zal moeten worden opgevoerd. Het in kaart brengen van de energiebalans legde een belangrijke nuancering bloot. De resultaten van de gemeten en berekende huidmondjes-geleidbaarheid laten zien dat in deze proef niet het aanbod van energie leidend was in de huidmondjesgeleidbaarheid, maar de afvoer van energie: enerzijds via convectie, anderzijds via verdamping. Oorzaak en gevolg kunnen hierin formeel niet onderscheiden worden. In de behandelingen is gestreefd naar een gelijke luchttemperatuur. Bij de behandelingen SON-T en LED + warmte (hoge energie-input) lijkt het erop dat er een dusdanig hoge convectieve afdracht van energie was doordat de binnenkomende luchttemperatuur 2-3°C koeler was dan de bladtemperatuur, waardoor er nauwelijks verdamping plaats hoefde te vinden. Bij de behandeling LED 30% blauw waren de huidmondjes verder open, waardoor het erop lijkt dat de verdamping dusdanig hoog was dat de convectieve afdracht van energie automatisch laag is geworden. In de praktijk zal dus in de situatie van LED-belichting én een huidmondjesbeperking op de fotosynthese, allereerst de uitstraling (is afvoer van energie) moeten worden geminimaliseerd en de convectieve afdracht van energie moeten worden verkleind, zodat de verdamping de primaire afvoer van energie wordt. Pas als dit onvoldoende oplossing biedt, zal gedacht kunnen worden aan het verhogen van het percentage blauw in de belichting.

Voor beide gewassen was het doel om een ‘vangrail’ op te stellen voor de huidmondjesopening. Er zijn twee grote beperkingen van de fotosynthese bij een gegeven lichtniveau bij gewassen die verder onder gunstige omstandigheden groeien, namelijk het CO2-niveau in de kas en de huidmondjesgeleidbaarheid. Voor optimale sturing kunnen die effecten als volgt in beeld gebracht worden:

  1. Huidmondjes: ‘Live’ de huidmondjesgeleidbaarheid via de energiebalansmethode in beeld brengen ten opzichte van de gewenste huidmondjesgeleidbaarheid via een fotosynthesemodel.
  2. CO₂: Hiervoor moeten drie lijnen ‘live’ in beeld worden gebracht: (1) De maximaal haalbare fotosynthese bij CO₂-verzadiging, ten opzichte van (2) de door CO2 beperkte fotosynthese (dat is de maximaal haalbare fotosynthese gegeven het CO2-niveau in de kas). En (3) de ‘live’ fotosynthese die mogelijk ook door de huidmondjes wordt beperkt.

Het verdient aanbeveling om de fotosynthese van bladeren bovenin het gewas online in beeld te brengen. Dit kan door een betrouwbaar mechanistisch fotosynthesemodel mee te laten draaien op een dataplatform. Als afgeleide hiervan kunnen beperkingen in de fotosynthese in beeld worden gebracht. Als deze in beeld zijn, dan kunnen licht, CO2 en warmte efficiënter benut worden door te voorkomen dat de huidmondjes-geleidbaarheid beperkend is voor de fotosynthese. Anderzijds gaat warmte onnodig verloren als huidmondjes verder open staan dan nodig, doordat dan meer (latente) warmte moet worden afgelucht (ontvochtigen) of onnodig veel verneveld wordt. Het is dus een kwestie van sturen van de huidmondjesopening binnen de vangrails van noodzaak en overmaat.

Projectnummer 20143
Startdatum 01-04-20
Einddatum 31-12-21
Afgerond Ja
Budget €124.819
Uitvoerder Plant Lighting
Document

Meer onderzoeken en projecten

Energlik

Lopend

Doel: Aantonen dat een klimaatneutrale glastuinbouw en een economische rendabele glastuinbouw samen kunnen gaan, dat is de doelstelling van project…

Lees meer

Nieuw glas op de kas

Lopend

Doel: Dit project heeft als uitgangspunt om de haalbaarheid in kaart te brengen van nieuwe ontwikkelingen, zoals een gelamineerd kasdek en vacuümglas…

Lees meer