Belichten op assimilatenbalans bij siergewassen

Transcriptie

1 Belichten op assimilatenbalans bij siergewassen Sander Hogewoning Plant Lighting B.V. Energiekevent 11 april 2019

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

3 Inhoud Source/sink balans: hoe werkt het? Voorbeeld chrysant Voorbeeld bromelia

4 Source en sink: Plantbalans Idealiter is aanmaak assimilaten(=source) in balans met vraag naar assimilaten (sink) source vooral bepaald door: lichtonderschepping (LAI), licht, CO 2 en fotosynthese-eigenschappen blad sink vooral bepaald door: uitgroei scheuten, aantal bloemtakken/bloemen, ontwikkelingsstadium bloemen en temperatuur Te veel sink t.o.v. source? Lichte bloemen/ slappe bloemtakken met weinig bloemen. Bij bepaalde gewassen ook minder aanleg bloemtakken. Te veel source t.o.v. sink? slechte benutting groeifactoren (licht, CO 2 ). remming fotosynthese en/of uitscheiden suikers via wortels (exudaten), aanleg opslagreserves (wel of niet nuttig?).

5 Sturen op plantbalans Bij vruchtgroenten leeft al langer de gedachte dat de hoeveelheid licht zo precies mogelijk moet worden afgestemd op de vraag vanuit het gewas. 40 Joule per tros vuistregel Veel siergewassen hebben een gedetermineerde groei: de productie van en vraag naar assimilaten verandert steeds totdat de cyclus eindigt (oogst bloem/potplant). Sturen op assimilatenbalans is gemakkelijker bij hogedraad vruchtgroenten met ongedetermineerde groei: zetting en groei nieuwe vruchten blijft doorgaan en het gewas komt in balans: iedere week evenveel vruchten oogsten als dat er nieuwe zetten.

6 Berekening assimilatie gewas: een uitstapje naar vruchtgroenten

7 Werkelijk assimilatie berekenen m.b.v. model Hiervoor is het volgende benodigd: Klimaat per 5 minuten PAR (in kas) Temperatuur CO 2 LAI (= m 2 leaf area per m 2 greenhouse area) Lichtverdeling door gewas heen (3D) Fotosynthese-eigenschappen bladeren (3D) Resultaat na modelmatige berekening fotosynthese: momentane en cumulatieve productiviteit gewas (gram suikers/m 2 )

8 % extinctie Bepaling 3D lichtverdeling 3D lichtverdeling wordt gemeten in gewas en omgerekend in formule PAR gemeten boven gewas en LAI zijn input formule, model berekent actuele lichtverdeling. Als siergewas te klein om goed te meten, dan in ieder geval percentage lichtonderschepping door bladeren meten! Lichtuitdoving gewas % extinctie uitdoving januari uitdoving oktober LAI

9 CO 2 -opname (µmol/m 2 /s) Vervolgens meten 3D fotosynthese Respons bladeren op verschillende gewashoogtes op licht en CO lichtrespons CO 2 -opname paprika PAR (µmol/m 2 /s) topblad middenblad blad onderin Metingen met LI-6800 fotosynthese-meetapparatuur

10 CO 2 -opname (µmol/m 2 /s) CO 2 -opname (µmol/m2/s) Respons assimilatie op licht en CO 2 Fotosynthese-lichtrespons voor blad bovenin en het hele gewas: 55 blad- en gewasfotosynthese gewasfot k=0.66 LAI=3 fotosynthese topblad PAR (µmol/m 2 /s) Fotosynthese-CO 2 -respons: Fotosynthese-respons paprika op CO CO 2 kas (ppm)

11 De assimilatie van het gewas kan nu worden berekend. Zit er veel verschil tussen lichtsom en suikerproductie? Recent voorbeeld paprikaproef op volgende slide.

12 39_za 39_di 40_vr 40_ma 40_do 41_zo 41_wo 42_za 42_di 43_vr 43_ma 43_do 44_zo 44_wo 45_za 45_di 46_vr 46_ma 46_do 47_zo 47_wo 48_za 48_di 49_vr 49_ma 49_do Suiker (gram/dag) Par (mol/dag) PAR + Suikerproductie Suikerproductie (gram/dag) 10.1 Par (mol/dag) Verhouding licht/berekende assimilatie zeker niet 1:1! Dus vuistregel x Joules/cm 2 =y productie voldoet niet. Vanwege: (1) lichtresponscurve, (2) fluctuaties in CO 2 en (3) toename in LAI

13 Terug naar siergewassen met gedetermineerde groei Wat is de ideale balans bij verschillende siergewassen? Die balans zal variëren per moment in de teelt. Vaak volgens het ritme: 1. Jong plantje heeft nog weinig blad, dus vangt weinig licht op (weinig source) 2. Blad neemt toe dus steeds meer source 3. Ontstaan bloem(en): bladafsplitsing stopt, dus nieuwe bladeren en stengels vormen geen sink meer. Source/sink verhouding hoog. Wat doet plant met een teveel aan suikers? 4. Uitgroeiende bloem/bloemtakken vormen steeds grote sink, source blijft gelijk. 5. Beschaduwing blad door bloemen, dus afname source. Sink neemt ook af. Kennis over source/sink-balans per teeltfase maakt het mogelijk om te sturen op een energiezuinige teelt èn optimale kwaliteit. Belichting afstemmen op behoefte per teeltfase Temperatuur per teeltfase regelen (compartimenteren nodig)

14 Chrysant in balans (recent afgerond) Financiering: Gewascommisie Chyrsant Sponsoring stekken: Projectuitvoering:

15 Chrysant in balans Hoe verloopt de source/sink-balans per teeltfase? Liggen er kansen voor besparing op belichting? Voorbeeld van hoe source/sink balans in belichte chrysantenteelt bij planting in februari zou kunnen verlopen (Rappoldt en Schapendonk, 2017)

16 Chrysant in balans: aanpak Uitgebreide proef: 1. Kasproef voor bepaling source/sink balans bij verschillende plantdichtheden*temperaturen*rassen metingen LAI, 3D lichtverdeling en 3D fotosynthese voor bepalen source wekelijkse meting drooggewicht van alle plantorganen voor bepalen sink 2. Kasproef voor bepaling ontstaan opslagreserves 3. Model-parametrisatie en berekeningen. Maakt mogelijk te berekenen waar kansen liggen voor besparing op belichting, en nog veel meer

17 Proefopzet 2 cultivars Bacardi & Baltica 2 temperaturen 18 & 22 C (D/N) 5 plantdichtheden 17, 35, 52, 70 & 87 pl/m 2

18 Gewasontwikkeling Bacardi 22 C pl/m 2 35 pl/m 2

19 Gewasontwikkeling Bacardi 22 C pl/m 2 70 pl/m 2

20 Resultaten Gewasontwikkeling - Plantdichtheid heeft geen effect op de hoeveelheid bladeren - Bacardi verliest onderaan de stengel blad, meer dan Baltica - Plantdichtheid heeft slechts beperkt effect op gewicht hoofdstengel + bladeren (figuur niet op deze slide)

21 Resultaten Gewasontwikkeling 17 pl/m 2 52 pl/m 2 - Rond dag 40 weinig zijstengels bij de hoge plantdichtheden (moment verwachte sink limitatie) en al heel veel bij lage plantdichtheden! - 22 C ontwikkeld sneller zijstengels dan 18 C

22 Model geparametriseerd op basis van alle meetgegevens Uitgebreide uitleg modelberekeningen door Ecocurves en Photosyntax voert hier te ver. In het kort: Het is goed gelukt om met het model de effecten van verschillende omstandigheden op een teelt te simuleren Dit biedt veel mogelijkheden voor allerlei virtuele experimenten

23 Voorbeeld gesimuleerde source-sink balans Voorbeeld voor simulatie bij 18 C, plantafstand 48/m 2 in een vrij oude kas (lage transmissie), vaste daglichtdrempel van 390 W/m 2 Blauwe puntjes geven de variatie weer over de 12 berekende weerjaren. In deze vrij oude kas gemiddeld bijna altijd meer vraag naar assismilaten dan aanbod. in lichtere jaren soms wel overschot source! Uit andere simulaties komt ook naar voren: troschrysant benut licht zeer goed! als al gebruik gemaakt wordt van een variabele daglichtdrempel, dan is de mogelijkheid tot besparen beperkt

24 Bromelia in balans (lopend onderzoek) 2 soorten: Vriesea Evita & Guzmania Ostara 3 lichtintensiteiten (LED) :40, 80, & 120 µmol/m 2 /s 3 dagtemperaturen: 21, 24 & 27 C (nacht overal 21 C) Nu winterteelt bij 21 C in praktijk en weinig belichting. Is bij een tropische plant als bromelia de groei niet enorm te versnellen bij hogere temperatuur? Licht en warmte worden het best benut bij de juiste balans.

25 Respons drooggewicht op licht en temperatuur Plant drooggewicht (g) Plant drooggewicht (g) Guzmania 120 µmol/m2/s Guzmania 80 µmol/m2/s Vriesea geeft eenzelfde resultaat. Verrassend resultaat: bromelia volledig source-gelimiteerd bij huidige praktijkomstandigheden! Dagen na start proef (d) Guzmania 27 C Guzmania 24 C Curve tot aan vorming knop. Bloemen groeien nu uit en gaan sneller in de warmere kassen. Gaat vanaf nu temperatuur wel meer toename in droogewicht geven? Dagen 63 na 84 start 105 proef 126 (d)

26 Take home message Kennis over source/sink-balans gedurende het verloop van de teelt maakt teeltoptimalisatie mogelijk. Deze kennis is ook vereist om te kunnen rekenen aan een toekomstbestendige fossielvrije kas, waarin de belichting grotendeels voorziet in de warmtevraag, en de resterende warmtevraag voorzien wordt uit een andere bron (bijvoorbeeld warmtekoude-opslag + warmtepomp).

27 Contact Sander Hogewoning Plant Lighting BV Veilingweg PC Bunnik (NL)