Ep Heuvelink & Leo Marcelis Wageningen UR: Leerstoel Tuinbouwproductieketens WUR Glastuinbouw

Transcriptie

1 Haal meer uit licht! Ep Heuvelink & Leo Marcelis Wageningen UR: Leerstoel Tuinbouwproductieketens WUR Glastuinbouw Met medewerking van: Anja Dieleman, Tom Dueck, Sander Hogewoning, Govert Trouwborst Bijeenkomst Westland Energie Services 23 augustus 2007

2 Wat komt er aan de orde? Ontwikkelingen en tendensen Waarom assimilatiebelichting Rol van licht plantkundig bezien Onderzoeksresultaten Verbeteren lichtbenutting Minimaal 95% afschermen

3 Waarom assimilatiebelichting? Betere concurrentiepositie door jaarrondproductie of productievervroeging betere kwaliteit Hogere productie Meer stuurmogelijkheden van gewas Gelijkmatiger arbeidsfilm

4 Met groeilicht (GL): veel regelmatiger productie (188 µmol m 2 s lux) Opbrengst (kg/m2) Tomaat Geen GL Met GL 1 0 jan feb maart april mei juni juli aug sep okt nov dec TOMSIM model; 500 ppm CO 2 ; lampen uit bij 300 W m 2 globale straling; 6 uur nacht; niet gebruikt in zomer

5 Areaal belichting neemt jaarlijks toe Gewasverschillen: roos: 95%, chrysant 65%, potplanten: 18%, tomaat 10% in 2006 Bron: van der Knijff et al LEI, Den Haag

6 Belichtingsintensiteit per gewas (globale schatting voor moderne bedrijven) Jaar Roos (µmol m 2 s 1 ) Chrysant (µmol m 2 s 1 ) Tomaat (µmol m 2 s 1 ) Areaal toename: groenten: in ha, in 2006 bijna 200 ha chrysant: 15% in 2000, nu 65% Belichtingsuren: roos 4000 uur; chrysant, tomaat: 2500 uur

7 Hoe kwantificeer je licht? Waarneming menselijk oog : Lumen (Lux = lumen/m 2 ) Lichtenergie stroom: Watt/ m 2 Fotonen stroom: mol m 2 s µmol m 2 s 1 27 W m lux 400 J cm 2 dag 1 buiten 10 uur lux

8 Verschil in gevoeligheid menselijk oog / plant bij gelijke foton stroom per golflengte PAR oog (lux) plant PAR ( mol m 2 s 1 ) Belichting tuinbouw: mol/s/m2 van belang, lux zegt niets! Licht natriumlampen is geel/oranje: zeer goed zichtbaar voor mens/dier Bron: KEMA

9 De rol van licht plantkundig bezien (1) Lichthoeveelheid: energieleverancier voor fotosynthese = basis voor groei Daglengte: bloei (soms ook groei, tomaat minimale nachtlengte nodig) Lichtkleur: plantvorm, knopuitloop, abortie, allerlei ontwikkelingsprocessen

10 De rol van licht plantkundig bezien (2) Energieleverancier voor fotosynthese = productie van assimilaten = groei Meer assimilaten, veelal betere kwaliteit (bijv. minder loos, meer vertakking potplanten)

11 Kalanchoe blossfeldiana Invloed lichtniveau op productkwaliteit Meer licht (met name in herfst en winter) Kortere teeltduur (reactietijd korter) Meer bloemschermen Zwaardere bloemschermen met meer bloemen 21 o C mol.m ².s 1 :

12 De rol van licht plantkundig bezien (3) Daglengte effect (b.v. chrysant en kalanchoë zijn kortedag planten) Een kortere daglengte in de zomer geeft bij gerbera tot 28 procent meer bloemen (DLV, 2006) Lichtkleur: plantontwikkeling

13 Lichtkleur: Rood/verrood verhouding (met name aan eind lichtperiode) Lage rood/verrood (of belichten met verrood): Strekking, toename bladoppervlak, afname bladdikte Minder vertakking, remming knopuitloop Tomaat klimaatkamers betere ontwikkeling met verrood nabelichting Hoge rood/verrood Minder abortie bloemen en vruchten Betere vertakking

14 Afkappen natuurlijke dag (geen schemering) plant blijft korter 8 uur 8 uur daglengte Natuurlijke Daglengte + 1 uur verrood daglengte Bron: Dr. Theo Blom, Universiteit van Guelph, Ontaria, Canada

15 Lichtkleur: Blauw licht Remming lengtegroei, kleiner, dikkere blad Stimuleert opengaan huidmondjes anthocyaanvorming

16 Lichtkleur: experiment Fuchsia oranje oranje wit wit +dif dif +dif dif Oranje betekent: weinig blauw

17 Lichtkleur: UV Bevordert secundaire plantenstoffen Gezondheidsbevorderende stoffen Afharden / weerbaarder Blad en bloemkleur

18 Onderzoeksresultaten Vaste belichting tomaat Mobiel licht paprika

19 Belichtingsproef tomaat in 2006 Kernvragen: Optimale belichtingsduur: de laatste 3 uur belichting leveren onvoldoende meerproductie? Korter intensief belichten of langduriger met lage intensiteit belichten?

20 Proefopzet 4 kasafdelingen van 144 m 2 Plantdatum 20 oktober (zaaidatum 7 september) Plantdichtheid: 2.5 planten per m 2 Stengeldichtheid: 3.3 stengels per m 2 Ras: Ever (op Maxifort) Belichting: SON T Greenpower (600W, 400V)

21 Behandelingen (tot week 14) Nr Lichtduur Lichtintensiteit Lichtsom Licht aan (uur) mol/m 2 /s lux mol/m 2 /dag (uur) :00 16: :00 16: :00 16: :00 16:00

22 18 januari 2006

23 Aandeel lampen (% van totale stralingssom PAR) 12 H 15 H 18 H 18 L Belichtingsperiode Hele teelt (week 30)

24 Productie (t/m week 20) H H H L 21.4 cumulatief versgewicht tomaten (kg m -2 ) week

25 Productie (t/m week 30; einde proef) cumulatief versgewicht tomaten (kg m -2 ) H 15 H 18 H 18 L week

26 Productie gerelateerd aan totale lichtsom (t/m wk 20) Cumulatieve vruchtproductie (kg FW m -2 ) X H H H L 20% X 8% Cumulatieve straling in de kas (mol PAR m -2 )

27 Conclusies Hoogste productie bij 18 uur belichten met hoge lichtintensiteit Ca. 6 weken naeffect 15 uur 162 mol m 2 s 1 hogere productie dan 18 uur 135 mol m 2 s 1 (zelfde lichtsom)

28 Mobiele belichting Walking lights Waarom? Lagere kosten Want veel minder lampen per ha Er werd beweerd dat zelfde productieverhoging gehaald kon worden als met vaste installatie

29 Comparing mobile and fixed lamps Vergelijken vaste en mobiele belichting Opbrengst Yield (kg/m²) per m 2 ) Week number vast mobiel combinatie fixed mobile combination Lichtniveau 60 µmol m 2 s 1

30 Eindoordeel mobiele belichting geen meerproductie t.o.v. vaste belichting bij zelfde belichtingssom (roos, paprika, tomaat) mobiel belichting: geen toekomst want kosten per eenheid extra licht liggen hoger!

31 Plantkundige verbetering van belichtingsefficiëntie: Hoe? Betere timing van belichting Betere plaatsing van belichting Lichtkleur Betere lichtonderschepping door gewas Afstemming andere teeltfactoren

32 Timing: Houdt rekening met etmaalpatronen Fotosynthesecapaciteit na start belichting Netto fotosynthese (µmol m-2 s-1) lampen aan 0:00 1:00 2:00 3:00 tijdstip van de dag (uur:min) Eerste 30 minuten lagere fotosynthese niet direct alle lampen aan (metingen tomaat)

33 Timing: Houdt rekening met etmaalpatronen Fotosynthese (steeds gemeten bij 150 mol m 2 s 1 ) neemt af gedurende de dag bij roos Netto fotosynthese (µmol m -2 s -1 ) april 2007 Belichting 70 mol PAR m 2 s 1 Van 4 tot 9 uur cv. Grand Prix 0 10:00 14:00 18:00 22:00 2:00 6:00 10:00 Tijd (uur:min) Alleen belichten als fotosynthese efficiëntie hoog is

34 Timing: Houdt rekening met etmaalpatronen (bij tomaat geen afname gedurende de dag) 30 Netto fotosynthese (µmol m -2 s -1 ) H 15 H 18 H 18 L Lampen uit 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 tijdstip van de dag (uur:min) Netto fotosynthesecapaciteit dec/jan/feb/juli

35 Timing: Houdt rekening met gewasstand en gewasfase Vruchtgroenten: niet vanaf planten volop belichten want dan gewas uit balans Gewassen met fluctuaties in source/sink (roos op snee, paprika): niet te veel licht als source/sink hoog is

36 Plaatsing aandacht voor verticale licht en temperatuurverdeling aanpassing rijstructuur aanpassing armatuur tussenbelichting Tussenbelichting zou lichtbenuttingsefficiëntie kunnen verbeteren, want betere lichtverdeling in het gewas

37 Plaatsing: Tussenbelichting

38 Maximale bladfotosynthesesnelheid neemt sterk af dieper in een gewas tussenbelichting zinloos? juli, van den Berg netto fotosynthese (µmol CO2/m2/s) Lichtniveau PAR (W/m2) Metingen op 5 hoogten in paprikagewas 1 = onder, 5 = boven

39 Tomaat horizontaal geteeld om effect van afnemend licht in het gewas te onderscheiden van bladleeftijd Fotosynthese Pmax ( µmol ( mol CO 2 m /m 2 2 s) s 1 ) tomato plants grown horizontally in greenhouse Bladleeftijd leaf age (days) (dagen) Vrijwel constante fotosynthese gedurende 70 dagen! data from Govert Trouwborst Data Govert Trouwborst

40 Plaatsing: Tussenbelichting Onderzoek op IJsland 100% licht van boven (100%) versus boven (55%) en tussenbelichting (45%) bij tomaat 18 uur per dag 6.5% productie toename gemeten Onderzoek bij komkommer in Finland: 6 8% productietoename Proef in Nederland: geen productieverhoging, wel betere kwaliteit door tussenbelichting bij komkommer

41 Tussenbelichting met LEDs

42 Nadelen assimilatie belichting met natriumlampen Grote warmteafgifte (probleem bij lichthinderscherm) Armaturen blokkeren deel natuurlijke instraling Lichtkleur wordt niet optimaal geabsorbeerd door gewas Lichtvervuiling naar omgeving

43 Mogelijk alternatief: Light Emitting Diodes (LEDs) Diverse toepassingen Geen stralingswarmte Lichtkleur kiezen Lange levensduur (~ branduren) Nu nog minder efficient (<20%) dan hogedruk natriumlamp (~33%)) Bron foto s: KEMA

44 Afstemming teeltfactoren: interactie licht en temperatuur 40 Bladfotosynthese Photosynthesis (µmol CO2 m -2 s -1 ) umol m-2 s umol m-2 s umol m-2 s umol m-2 s umol m-2 s-1 Temperature ( C)

45 Afstemming teeltfactoren Belichting veelal hogere plantdichtheid optimaal Effect op fotosynthese groter bij hoge CO 2 concentratie en temperatuur Afstemming aanbod en vraag assimilaten Meer licht, meer assimilaten hogere temperatuur voor hogere assimilatenvraag Voorkom schaduwwerking door belichting. Begin optimalisatie bij natuurlijk licht

46 Hogere plantdichtheden bij hogere lichtintensiteiten Gebruik van een gewasgroeimodel voor snijchrysant om plantdichtheden per plantweek te bepalen, waarbij takgewicht gelijk blijft aan wat met 49 µmol m -2 s -1 behaald wordt

47 Takgewicht bij referentieplantdichtheden en 49 µmol m -2 s -1 assimilatiebelichting Takgewicht (g) Plant week

48 Totaal gewasgewicht volgens model bij 5 niveaus van assimilatiebelichting Total drooggewicht (g m -2 ) µmol m -2 s µmol m -2 s µmol m -2 s µmol m -2 s µmol m -2 s Plant week

49 Optimale plantdichtheden bij 4 niveaus voor assimilatiebelichting en referentie plantdichtheden bij 49 µmol m 2 s 1 Plantdichtheid (plants m -2 ) Plant week 104 µmol m -2 s µmol m -2 s µmol m -2 s µmol m -2 s µmol m -2 s -1

50 Tegengaan Lichthinder (1) Plan van aanpak lichtemmissie: LTO Glaskracht en Stichting Natuur en Milieu; wordt opgenomen in Besluit Glastuinbouw (wettelijke status) Per 1/1/2008: 95% afschermen in donkerperiode van zes uur of licht uit november t/m maart: tot uur april, september, oktober: tot 2.00 uur Na donkerperiode scherm zoveel mogelijk benutten Problemen: hoge temperatuur (en RV?)

51 Tegengaan Lichthinder (2) Onderzoek van sept mei rozenbedrijven & 1 tomatenbedrijf Geen problemen met oplopende RV of teruglopende verdamping bij belichting onder bovenscherm Grotere horizontale temperatuurverschillen bij volledig gesloten scherm of kier 5% (langdurig) Klimaatregeling via ventilatie boven gesloten doek leidt tot onrustige beweging van ramen > pas regeling aan

52 Tegengaan Lichthinder (3) 100% doek met 2 3% kier gunstiger dan 95% doek (homogener klimaat) Lampen geven veel warmte, dus buizen minder warm maar: * temperatuurgradient (onderin eventueel te koud) * WKK, dus warmte moet kas in als buffer vol is

53 Afsluitende opmerkingen Inzet assimilatiebelichting sterk toegenomen; zet verder door. Belichting vraagt om aangepast teeltsysteem Tussenbelichting kan productie verhogen LEDs veelbelovend maar nu nog inefficiënt! Er zijn nog groot aantal deels niet goed bekende mogelijkheden tot verhoging lichtefficiëntie Spanningsveld tussen energieverkoop en tuinbouwproductie

54 Dank voor uw aandacht

55 Rekenvoorbeeld 125 µmol m 2 s 1 27 W m lux Straling buiten: 400 J cm 2 dag 1 (midden februari) (50% is licht; 75% kastransmissie) 400 J/cm 2 /dag straling buiten geeft 400 x 50% x 75% = 150 J/cm 2 /dag licht binnen. 150 J/cm 2 /dag = / 100= 6.9 mol m 2 dag 1 Natriumlampen: lux (188 µmol m -2 s -1 ) 10 uur / = 6.8 mol m 2 dag 1