Optimale benutting licht en CO 2 bij CAM-planten. Govert Trouwborst Plant Lighting B.V. Energiekevent 11 april 2019

Transcriptie

1 Optimale benutting licht en CO bij CAM-planten Govert Trouwborst Plant Lighting B.V. Energiekevent april 9

2 Team: Dr. ir. Sander Hogewoning, Dr. ir. Govert Trouwborst, Stefan van den Boogaart & Andre Krause Msc. Expertise o.a.: fotosynthese, verdamping en CO plantreacties op lichtkleur lichtbronnen (o.a. LED) en stuurlicht phenotyping Wij doen onderzoek voor: tuinders & veredelaars toeleveranciers kennisinstituten, overheid en belangenorganisaties wetenschap praktijk

3 Inhoud Inleiding CAM Licht en CO Phalaenopsis Licht en CO Kalanchoe Hoe toe te passen in de praktijk?

4 Aantal typen CAM-fotosynthese CAM-cycling: overdag C (huidmondjes open) en s nachts CO uit respiratie vastleggen als malaat Klassiek CAM: vier fasen CAM-idling: huidmondjes dag- en nacht gesloten, netto dus geen CO opname en ook geen verlies. Bij extreme droogte. Verder kunnen planten facultatief of obligaat CAM zijn. Facultatief: plant kan switchen tussen C en klassiek CAM afhankelijk van de omstandigheden (bijvoorbeeld Clusia) Obligaat: klassiek CAM als volwassen plant. Juveniele planten soms C of facultatief CAM (bijvoorbeeld Kalanchoë) Zinvol om dit te weten van je gewas i.v.m. belichten en CO doseren!

5 Klassieke CAM-fotosynthese - fasen Fase, nacht: Huidmondjes open en CO -opname: CO gebonden door enzym PEP- C en vastgelegd in malaat (appelzuur). Fase, overgang naar dag: Huidmondjes sluiten en start afbraak malaat. Mogelijk kortstondig (directe) C-fotosynthese. Fase, overdag: Gesloten huidmondjes + afbraak malaat. Vrijkomend CO door enzym Rubisco gebonden, vervolgens normale fotosynthese Fase, overgang dag naar nacht: Malaat op, huidmondjes gaan weer open en mogelijk kortstondig (directe) C-fotosynthese.

6 Phalaenopsis: Meten lichtbenutting (ETR), CO opname en huidmondjesopening

7 ETR (µmol/m /s) PAR (µmol/m /s) Patroon CO -opname en lichtbenutting (ETR) Phalaenopsis -uursmeting Sacramento: 8 mol 8 7 III IV I II III CO-opname PAR - : : : 8: : : : : : : 8: : : De uren dat lichtbenutting goed is (ETR hoog) vallen bij een plant samen met de uren dat: er malaat in het blad zit huidmondjes dicht zijn (bij droogte-stress langer dicht). Op die uren worden de meeste assimilaten aangemaakt en is de lichtbehoefte hoog! 8 7 -uursmeting Sacramento: 8 mol CO-opname ETR Maar licht uit op inefficiënte uren werkte niet! uur daglengte gaf meer CO opname blad dan. of. uur daglengte. Licht kan die uren wel gedimd worden! Dat geeft aanzienlijke elektrabesparing (±%) - : : : 8: : : : : : : 8: : : Voorbeeld uit onderzoek Plant Lighting -. Licht aan :-8:

8 Lichtintensiteit (µmol/m /s) Dimmen SON-T tijdens niet efficiënte uren Lichtverloop kunstdaglicht en SON-T over de dag Daglicht SON-T controle SON-T stuurlicht 8 : : : : 8: : : : : 8: : : :

9 Optimalisatie benutting daglicht Lichtintensiteit (µmol/m /s) Lichtintensiteit (µmol/m /s) CO - opname (μmol/m /s) CO - opname (μmol/m /s) Later starten belichting, daarom makkelijker lichtsom te behalen in belangrijkste fase van de dag Lichtverloop en CO -opname: controle 8 7 :-7: 8 Daglicht SON-T conventioneel CO-opname :-: Plantkundig goed, meeste licht in CAM-fase III, maar economisch? - : : : : 8: : : : : 8: : : : Lichtverloop en CO -opname: verschuiving licht naar CAM-fase III 7 8 Daglicht SON-T aangepast ritme CO-opname 8 - : : : : 8: : : : : 8: : : :

10 Opschalingsproef met rassen bij Ter Laak Drie cultivars geen verschil, Jewel % minder tweetakkers Winter kunstmatig verlengd en daardoor potentiële verschil uitvergroot Besparing elektra ruim %!

11 CO Phalaenopsis (proef zomer 7)

12 Wat voor CO -niveau? Dagsom CO - opname (mol) % RV 8% RV ppm. d. c 9 ppm. c.9 ab ppm.8 bc. a ppm.9 ab - Mate van huidmondjesopening (Gs) % RV 8% RV ppm. b. a 9 ppm.7 cd.9 bc ppm. e. de ppm. e - Interactie tussen RV en CO Bij hoge RV, CO doseren zinvol tot maximaal 9 ppm Bij lage RV, kan meer dan 9 ppm nog zinvol zijn. Niet hoger dan ppm. Advies: Als RV te laag wordt, dan een hoger CO -niveau geven of vice versa. Forse afname huidmondjesopening (Gs) door verhoogd CO Hoog CO remt dus vochttransport in de plant NB CO -opname staat niet gelijk aan groei Mogelijkheid van sink-limitatie, vooral in de opkweek

13 Phalaenopsis: Hoe belichten en CO -dosering in praktijk? Welke daglengte? uur. Voorlopig. uur bleek beter dan 9. uur,. uur en. uur... Wanneer lichtsom halen? in periode dat huidmondjes dicht zijn Wanneer CO doseren? CO doseren in periode dat huidmondjes open zijn ( uur per dag): 9 ppm of meer bij lage RV Wanneer zijn de huidmondjes dicht? ~-. uur na aangaan licht (daglicht of lamplicht) gedurende 8- uur ritme kan variëren en hangt af van lichtsom. Beter om te meten! Hoeveel licht in die periode? minimaal mol. Of meer bij schuine bladstand/dicht gewas (/.7=.7) gemiddelde intensiteit 9 uur: µmol - 7 µmol (daglicht+lamplicht)

14 Licht en CO -benutting Kalanchoë: van C naar CAM proef 8 in klimaatkamers Plant Lighting in opdracht van Bayer / Nunhems

15 Kalanchoë van C naar CAM Dag LD: % C dag LD, net aangeslagen: enige CAM-activiteit Dag KD: laagste CAM-activiteit, erna toenemende activiteit standaard 8: : RV CV Hoog Laag Hoog Laag Hoog Laag Siberia Amarillo Saja

16 -uurspatroon beginnende CAM-fotosynthese PAR (µmol/m /s) PAR (µmol/m /s) Amarillo: : 7: 9: : : : : : 7: 9: : : : : 7: 9: : : : : : 7: 9: : : : - -uursmeting kalanchoe: 7 ppm, LRV, 8 dagen KD -uursmeting Kalanchoe: 7 ppm, HRV, 8 dagen KD s nachts nauwelijks CO -opname, wel vastlegging CO uit respiratie Overdag een middagdip in de C-fotosynthese, wel een hoge ETR voorbeeld van CAM-cycling Tijd Tijd Photo PARi Photo PARi

17 -uurspatroon beginnende CAM-fotosynthese PAR (µmol/m /s) PAR (µmol/m /s) Siberia: 8 7 -uursmeting Kalanchoe: 7 ppm, LRV, dagen KD Photo PARi 8 8 7: 9: : : - : : : 7: 9: : : : 7: - Tijd Bijdrage CAM en C ~/ 8 7 -uursmeting Kalanchoe: 7 ppm, HRV, dagen KD Photo PARi 8 8 7: 9: : : - : : : 7: 9: : : : 7: - s nachts CO -opname en overdag een forse middagdip in de C- fotosynthese, ETR hoog tijdens dip, dus CO komt dan vrij uit malaat Tijd

18 -uurspatroon volledig CAM (start ruim 7 wk KD) PAR (µmol/m /s) PAR (µmol/m /s) 7 -uursmeting Kalanchoe Amarillo: Laag RV CO-opname PAR IV I II III : : 8: : : : : : : 8: : : : 7 -uursmeting Kalanchoe Amarillo: Hoog RV CO-opname PAR : : 8: : : : : : : 8: : : : Hoog RV heeft overdag en s nachts hogere CO -opname: CAM/C:~%/% CO -dosering: Hier: tussen : en : uur huidmondjes dicht, dus geen zin! Die tijd doseringsverliezen via luchtramen het hoogst? Compartimenteren in KD-fase?

19 Belichting start dag (ruim 7 wk KD) PAR (µmol/m /s) ETR (µmol/m /s) Siberia meest extreme opstarteffect: Pas minuten na start dag, start CO -opname: hiermee rekening houden met belichting opschakelen. Rond : zijn huidmondjes dicht en ETR echt op stoom. Doordat hier al een trapsgewijze opschakeling is toegepast, zijn ETR-verliezen beperkt. -uursmeting Kalanchoe Siberia: Laag RV CO-opname PAR 8 -uursmeting Kalanchoe Siberia: Laag RV CO-opname ETR 8 - : 8: : - : 8: :

20 Belichting einde dag (ruim 7 wk KD) PAR (µmol/m /s) ETR (µmol/m /s) 7 -uursmeting Kalanchoe Amarillo: Laag RV CO-opname PAR 7 8 -uursmeting Kalanchoe Amarillo: Laag RV CO-opname ETR 8 - : : 8: : - : : 8: CO -opname wordt niet meer hoog. Verlaging in lichtniveau van 7 naar 9 µmol geeft maar een beperkte daling in de fotosynthese. Verlies aan lichtrendement (ETR) in de middag tussen :-: (7 µmol PAR), bij lager lichtniveau tussen :-8: geen afname meer in ETR. Enige afbouw in lichtintensiteit aan het einde van de dag lijkt gewenst.

21 Samenvatting Kalanchoë Ritme heel anders dan Phalaenopsis CO -doseren zinloos als huidmondjes dicht zijn Midden op de dag tijdens de CAM-fase RV is factor in de productiviteit: -% NB in proef -% versus 8% RV! Belichting randen dag Eerste half uur rustig aan Einde dag niet te hoog in lichtintensiteit waarschijnlijk niet hoger gaan dan 8 µmol PAR

22 Contact Govert Trouwborst Plant Lighting BV Veilingweg 98 PC Bunnik (NL)