Zoeken

Doel: Ontwikkeling van breed toepasbare fundamentele kennis over de effecten van de spectrale samenstelling van belichting in combinatie met de fotoperiode (daglengte). Projectbeschrijving: Belichten met LED in plaats van met SON-t lampen biedt veruit de grootste kans om het elektraverbruik te beperken met behoud van een hoge productiviteit. LED-belichting begint nu ook een grote vlucht te nemen. Daarbij wordt ook pijnlijk zichtbaar hoeveel fundamentele kennis nog ontbreekt om LED succesvol toe te kunnen passen. Bij allerlei gewassen blijkt dat het ‘standaard rood/blauw spectrum’ dat eerder bij tomaat wordt toegepast geen goede resultaten geeft. Er ontstaan problemen met de fotosynthese, met de plantvorm, en met de bloei. Dit remt de verdere opmars van LED. Dat is jammer, want met de juiste kennis van zaken liggen er juist hele grote kansen die door de keuze in spectrum met LED kunnen worden gerealiseerd. Het afgelopen jaar is in het (voorgaande) gewas-overstijgende project “Fundamentele kennisontwikkeling LED-belichting voor praktische toepassing in de kas” intensief onderzoek gedaan naar effecten van fotoperiode en lichtspectrum aan de gewassen aubergine, paprika, aardbei, gerbera en lisianthus. Dit heeft tot belangrijke nieuwe inzichten geleid. Het voorstel is om dit project voort te zetten omdat er nog belangrijke vragen zijn en ook om geen tijd te verliezen. Het onderzoek vindt plaats in de nieuwe klimaatcellen van Plant LIghting waarin daglicht vrijwel perfect wordt nagebootst: Aubergine: In het vorige onderzoek bleek de fotosynthese-schade (en productie) van aubergine door zowel daglengte als door lichtspectrum te worden beïnvloed. Ook blijkt dat de schade erger wordt bij een groter overschot aan assimilaten. In dit vervolg willen we de opgedane fundamentele inzichten verder uitdiepen en toepasbaar te maken, om zo tot een belichtingsstrategie te komen waarbij aubergine wel jaarrond en energiezuinig geteeld kan worden. In klimaatcellen met daglichtsimulatoren wordt twee proefrondes gedaan (er zijn reeds 4 gedaan). In de eerste proefronde wordt zes of acht klimaat-units de effecten van daglengte, lichtspectrum en lichtintensiteit op de plantontwikkeling en fotosynthese getoetst. In de tweede rond wordt in een grotere klimaatcel langduriger geteeld (tot en met ~7 oogstweken) met twee zones voor verschillende belichtingsstrategien. Paprika: Stengelstrekking, voldoende zetting en behoud van een goede bladkwaliteit zijn een uitdaging bij jaarrond belichte paprikateelt. Uit het afgelopen onderzoek waar deze aanvraag op voortbouwt, blijkt met het lichtspectrum de gewasstrekking te sturen, en blijken zowel spectrum als daglengte een sterke invloed te hebben op de bladkwaliteit, huidmondjesopening en verdamping, en uiteindelijk ook op de productiviteit. In kasproeven is de aflopen jaren een hoge etmaaltemperatuur van 24°C aangehouden in de winter, met name om voldoende stengelstrekking te behouden. Een lagere etmaaltemperatuur maakt fossielvrij telen makkelijker, en heeft plantkundige voordelen. Dit denkmodel wordt getoetst in twee klimaatkamers bij twee verschillende lichtspectra. Aardbei: In belichte aardbeienteelten onder glas is de productie per mol licht relatief erg laag. Dit komt voornamelijk door (1) een te lage lichtinterceptie en (2) een te korte oogstperiode t.o.v. de gehele teeltduur. Controle over de strekking van blad- en bloemstelen en over de bloei zijn de sleutel tot een succesvolle jaarrondteelt. Uiteindelijk moet in balans geteeld kunnen worden met een gecontroleerde en zo gelijkmatig mogelijke trosaanleg over een lange periode. In het onderzoek waar deze aanvraag op voortbouwt is het gelukt om juni-dragers, waarbij bloei geïnduceerd wordt bij korte-dag, te laten bloeien bij lange-dag. Daarnaast is het gelukt om doordragers, waarbij bloei juist geïnduceerd wordt bij lange-dag, trager bloemtrossen te laten aanleggen bij lange-dag door spectrale sturing. In de tweede proefronde van dat onderzoek wordt die kennis verder uitgediept en gefocust op de noodzakelijke betere strekking van de bladstelen voor voldoende lichtinterceptie. In dit vervolg wordt die tweede proefronde verlengd en een nieuwe proefronde voorgesteld met 6 belichtingsbehandelingen op het ‘misleiding’ van het bloeisignaal en op strekking van de bladstelen. Gerbera staat bekend als een kwantitatieve korte-dag plant. Dit maakt dat de doelstelling van zoveel mogelijk assimilatenaanmaak (source) door de daglengte te verlengen haaks staat op de doelstelling om voldoende bloemen (sinks) te induceren. Uit het afgelopen onderzoek is naar voren gekomen dat gerbera wel degelijk evenveel bloemtakken kan aanleggen bij lange dag als bij korte dag, door de dag met een aantal verschillende kleurenspectra te verlengen. Hieruit is de vraag naar voren gekomen of gerbera wel daadwerkelijk een korte-dag plant is. Mogelijk geldt de korte-dag respons alleen bij een bepaald spectrum, of is er sprake van interacties met planttemperatuur, en/of met lichtsom (alleen bij een hoge lichtsom is er een korte-dag respons?). Een antwoord op deze fundamentele vragen over de fysiologie van gerbera vraagt verlenging van dit onderzoek. Met deze aanvraag wordt de huidige proefronde verlengd waar zes belichtingsbehandelingen getoetst worden die basale vragen over de bloei inductie van gerbera moeten beantwoorden: wat zijn de zuivere effecten van daglengte, lichtsom en temperatuur? Daarnaast wordt nog een proefronde voorgesteld. Bij alstroemeria onder hybride belichting is de bladkwaliteit in de winter vaak onvoldoende. In de praktijk is geconstateerd dat op momenten dat korter belicht wordt dan de gebruikelijke 18 uur, minder problemen met bladkwaliteit optreden. Bij een hoge uitstraling verergeren de problemen met bladkwaliteit. De uitdaging is om de oorzaak van de problemen met bladkwaliteit te vinden. Is een lange daglengte schadelijk voor het fotosysteem, evenals bij tomaat en aubergine? Of is er een probleem met verdamping bij lange daglengte en/of bij bepaalde spectra belichting, zoals ook bij paprika gemeten is in het afgelopen project? Met gerichte belichtingsbehandelingen wordt in dit onderzoek getoetst hoe de bladkwaliteit, fotosynthese, huidmondjesopening en verdamping reageren op verschillende lichtspectra bij verschillende fotoperiodes. Projectnummer: E21007

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. 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: Huidmondjes: ‘Live’ de huidmondjesgeleidbaarheid via de energiebalansmethode in beeld brengen ten opzichte van de gewenste huidmondjesgeleidbaarheid via een fotosynthesemodel. 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