Sander Hogewoning - Energiek2020

Benutting gecombineerde effecten groeilicht en stuurlicht:
een nieuwe kans
Sander Hogewoning,
Plant Lighting B.V.
info@plantlighting.nl
www.plantlighting.nl
02 juli 2013

• Dr. ir. Sander Hogewoning & Dr. ir. Govert Trouwborst
• Onderzoek en advies
• Expertise o.a.:
• fotosynthese
• plantreacties op lichtkleur
• lichtbronnen (o.a. LED)
• stuurlicht
• huidmondjesgedrag (verdamping en CO 2 )
wetenschap
praktijk
Missie : Vertaling wetenschappelijke kennis naar praktijk-innovaties

Eigenschappen zonlicht

Groot verschil in lichtsom over het seizoen
20
Irradiance (MJ m -2 day -1 )
15
10
5
0
50 100 150 200 250 300 350
Day

Relative quantum flux
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
full sun september (13h)
cloudy sky september (13h)
0.0
400 500 600 700
Wavelength (nm)
800
Relative quantum flux
3 June 2010 clear sky 19.45h (373 umol/m2s)
3 June 2010 clear sky 21.00h (63 umol/m2s)
3 June 2010 clear sky 22.05h (6 umol/m2s)
400 450 500 550 600 650 700 750
Wavelength (nm)
• Weinig verschil in daglicht-spectrum zonnig en bewolkt weer (links)
• Weinig verschil over de seizoenen
• Tijdens schemering verandert het daglicht-spectrum (rechts)

Licht: Assimilatie & Plantsturing
• Lichtfotosyntheseproductie
• Lichtsignaal over de omgeving van de plant
• signaal wordt afgegeven via lichtspectrum-gevoelige fotorereptoren
• 3 typen fotoreceptoren:
• fytochromen (o.a. detectie buurplanten)
• cryptochromen (o.a. aanpassing aan hoge lichtintensiteit)
• fototropinen (o.a. richting licht)
• Prikkeling van die fotoreceptoren reguleert aanmaak planthormonen
• Hormoonbalans reguleert allerlei processen
• o.a. strekking, bloei-inductie, verdeling assimilaten, afrijpsnelheid

Spectrum groeilicht lampen
Natuurlijk Zonlicht
SON-T
LED Rood/Blauw
400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
Waarin verschilt licht-spectrum lampen van zonlicht
Wat zijn de gevolgen voor een gewas

Kan je groeilicht en stuurlicht los van elkaar zien
• Wel in zin van de ‘klassieke’ toepassing:
• Toepassing veelal met lage intensiteiten
• meestal als dagverlenging bij Korte- en Lange Dag planten
• Indirect wel een effect op assimilatie, o.a. door effect op bladoppervlakte
• Niet in de zin van het feit dat iedere groeilamp ook als stuurlicht werkt
• Verschil effect zonnespectrum en lampspectrum kan voor- of nadelig zijn
• Nieuwe kans: Zoek de ideale combinatie
• betere benutting van assimilatielichtefficiënter gebruik energie!
• betere productkwaliteit
• relatief lage investeringen voor stuurlicht

Case:
Energiebesparing met combinatie
van groeilicht en stuurlicht
in de opkweek

2009: 2 weken bij 100 µmol m -2 s -1 in klimaatkamer:
Hogedruk natrium TL licht kunst-zonlicht
Totale biomassa plant (g)
HPS TL ZON
611 b 440 c 1001 a
Hogewoning et al. 2010. Journal of Experimental Botany 61, 1267-1276
Oorzaak: lichtonderschepping!
Onderzoek: Sander Hogewoning, Peter Douwstra, Govert Trouwborst, Jan Snel, Wim van Ieperen en Jeremy Harbinson

Basisgedachte
• Snellere productie door ander lichtspectrum = kans voor energiebesparing
• Geen hogere fotosynthese per m 2 blad, maar gunstigere morfologie voor
lichtonderschepping
• Efficiënter gebruik van kunstlicht, maar ook van natuurlijk licht
• Hogere plantfotosynthese
• Vereenvoudiging van ‘ideale’ kunstzonlicht voor praktijktoepassing
• Kunstzonlicht ideaal voor onderzoek, maar te duur voor commerciële teelten
• Belangrijkste doelgroep: open gewassen
• Meer actieve LAI = meer productie
• o.a. uitgangsmateriaal, bladgroenten, bepaalde siergewassen

Okt-Dec 2011: Praktijkproef belichting opkweek
komkommer en tomaat bij Plantenkwekerij van der Lugt
Zonlicht-Plasmalamp
Zwavel-Plasmalamp
SON-T
LED Rood/Blauw
LED Rood/Blauw/Verrood
400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
Finaciering onderzoek opkweek: 2011-2012 :

December 2011:
LED R/B
LED R/B/FR
-R/B/FR: 15% meer blad, 23% meer bladoppervlakte.
-Let ook op de bladoriëntatie.
Uitvoering onderzoek opkweek: 2011-2012 :
Kwekerij y
‘de Springplank’

Effect golflengte licht op inactief (Pr) en actief (Pfr) fytochroom
• Behandeling RBFR: 50-60% meer energieverbruik/m 2 t.o.v. SON-T
• gebruik rode LED’s vergt veel verrode LED’s voor juiste balans fytochromen
• LED-belichting ook fors hogere investering t.o.v. SON-T
• Dus leuke kennisontwikkeling, maar niet toepasbaar
• PSS-Model: Veel minder verrood nodig in combinatie met SON-T!
• Onderzoek 2012-2013: Gaat deze theorie op

Financiers en uitvoerders vervolgonderzoek 2012-2013:
Financiering:
Bijdrage in natura:
Kwekerij
‘de Springplank’
Kwekerij
Sandeland
Projectuitvoering:

• Belichting draait mee in ‘praktijkteelt’ bij van der Lugt
• Komkommer (2 rassen) en paprika (behandelingen in duplo)
• Sturing op versnelde opkweek (FR) en compactheid (blauw)

Komkommer cv. ‘Proloog’ na 15 of 20 dagen belichten
Controle +10 µmol FR +14.5 µmol FR + 2.5 µmol FR nabelichting
Belichting: 20 dagen 15 dagen 15 dagen 15 dagen

SON-T
(controle)
Zaaidatum:
19-12- 2012
SON-T &
verrood +
Zaaidatum:
22-12- 2012
SON-T &
verrood ++
Zaaidatum:
22-12- 2012
Verrood
nabelichting
Zaaidatum:
22-12- 2012
Waarnemingen oogst 18 januari 2013 (SON-T 21 dagen belicht, overig 16 dagen, dus 31% korter)
Vergewicht plant (g) 58.5 c 56.3 cd 53.8 d (-8%) 50.9 e (-13%)
Drogestof plant (g) 3.35 b 3.13 c (-7%) 3.08 cd (-8%) 2.91 d (-13%)
Drogestof blad (g) 2.14 b 1.83 c (-14%) 1.80 c (-16%) 1.75 c (-18%)
Drogestof stengel (g) 1.21 cd 1.30 b (+7%) 1.28 bc 1.17 d
Aantal bladeren 6.8 c 6.1 d (-11%) 6.0 d (-11%) 6.0 d (-13%)
Bladoppervlak (cm 2 ) 1299 b 1174 c (-10%) 1124 cd (-14%) 1086 d (-16%)
LMA (g/m2) 16.5 a 15.6 b (-5%) 16.0 ab 16.1 ab
Bladsteellengte (cm) 12.1 d 15.9 a (+31%) 15.9 a (+31%) 13.1 c (8%)
Hypocotyllengte (cm) 5.0 e 9.1 b (+82%) 10.6 a (+112%) 8.7 b (+73%)
Plantlengte (cm) 39.4 d 55.0 b (+40%) 55.0 b (40%) 50.8 c (+29%)
• FR+ evenveel versgewicht als controle na een 5 dagen kortere belichtingsperiode
• Toename hypocotyllengte gehalveerd als FR 5 dagen later aangaat! (data komen in rapport)

Samenvattend: effect verrood op plantsturing
• PSS-model werkt! Plantvorm bleek goed te voorspellen door te rekenen
aan verhoudingen van de lichtspectra.
• Teeltversnelling door FR soort-en rasafhankelijk
• Lage dosis FR bleek effectiever dan hoge dosis
• Hoge dosis vooral (ongewenste) extra strekking
• Nabelichting leidt vooral tot strekking en niet zozeer tot snellere ontwikkeling
• Versnelde opkweek met FR gaat altijd gepaard met minder compacte
plantvorm
• Mening telers

Aandeel energie in warmte en licht
Energie-input (MJ)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Energie cumulatief (warmte en belichting)
Energie in warmte (MJ)
Energie in belichting (MJ)
fractie licht/totaal
41 43 45 47 49 51 1 3 5 7 9
Weeknr
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
fractie energie voor belichting
• Op basis van heel belichtingsseizoen ‘11/’12 lag dit op 85%.

Balans
• Verlies:
• Extra energie verrood belichting: ± 15%.
• NB met nieuwste 1000W SON-T gaat % verrood omlaag.
• Winst:
• Teeltduurverkorting van 3 dagen (Proloog): 3/20=15%
• Balans:
• Energiebesparing van 15% op warmte.
• 0.85*15%=12.8% energiebesparing

Hoe verder
• Resultaten onderzoek duidelijk: versnelde
opkweek kan
• Versnelde opkweek=minder compacte plant
• Effect verschilt per soort/ras
• Bal ligt nu bij de teler.....

Dank voor uw aandacht!
Contact:
Sander Hogewoning
06-14271525
info@plantlighting.nl
&
Govert Trouwborst
06-10990094
govert@plantlighting.nl
www.plantlighting.nl