BIJ DE ÏNRICIilING VAN FYTOTRONS

Nationale Raad voor Landbouwkundig Onderzoek

TNO

MOGELIJKHEDEN EN MOEILUKHEDEN

BIJ

DE ÏNRICIilING VAN

FYTOTRONS

Rapport

samengesteld door de Commissie voor Fytotrons

rNo/68/158

TNO

1.

MOGELIJKIIEDETü EN MOETLIJKHEDET{

BÏJ

DE INRICHTING VAN

FYTOTRONS

Rapporü

samengestel-d

door de

Commissie

voor Fytotrons

fNO

Inhoud.

vooraf f, Inleidend.e beschouwingen 1. Doel van het rapport 2. Definities van klinaatruimten If . Enkele karakterístieke verschi-l-l-en tussen de onstandighed.en in het vrije veld, in kassen en in klimaatruinten IIï. Mogelijkheden van klimaatruimten IV. Biologische aspecten en technische l-imi-taties van de regeling van milieufactoren V,Joord

1. 2. 3. 4. 5.

z 4

3 7

4 6

8

Luchtcirculatíe

I

Koofzuurvoorziening Tenperatuur Luchtvochtigheid

o

10

Licht

1t

V. Algenene voorzieningen 1. Gebouw en installaties 2. Voorzieningen voor de planten t. Personeelsvoorzieningen Aanhangsel: Lj-jst van in bewerking zijnde

rNo/68/158

12

14 14 16

17

supplementen

1B

Vri

oord vooraf

2.

"

Levende organismen zijn afhankelijk van hun milieu" Het is dan ook niet verwonderfijk dat onderzoekers d.ie met deze organismen v¿erken een levendige belangstelli-ng hebben voor vorderingen van de techniek die de kunstmatige regulatie van de milieuomstandigheden voortdurend perfectioneren, en dat zij vaak de behoefte hebben om deze nieuwe verworvenheden bij hun onderzoek Loe te passen.

Kunstmatige regeling van klimaatsfactoren eist echter dure en ingewikkelde technische voorzieningen en schept ook een rrtenigte problemen van andere aard. De Nationale Raad Landbouwkundig Onderzoek TNO, die zich via aanvragen voor dergelijke apparatuur met deze problematiek geconfronteerd zieL,, heeft de behoefte gevoeld om hj-erover nader te worden ingeli-cht. Zij heeft hiertoe uit de personen d.ie reeds enige ervaring hebben met de toepassing van kfimaatregeling bij het landbouwkundig onderzoek een commissie samengesteld. Hierin hebben op dit moment zitting: Prof.Dr.Ir. J. Doorenbos als voorzitter Dr.Ir. H.N, Hasselo als secretaris Dr, Th. Alberda Drs. A.Yi.K.van Beek Dr.Ir. P. Gaastra A,A. Steiner Deze commissie heeft als voornaamste taken (a) het bijeenbrengen err verspreiden van informatie over kfimaatregeling bij het l-andbouwkund.ig ond.erzoek, in het bi jzonder over fytotrons; (¡) het adviseren over aanvragen van klimaalruimten, in het bi-jzonder met belrekking tot de vraag, of het programma van eisen vol-doende duidelijk is en in overeenstemming met het te verrichten onderzoek. A1s onderd.eel van d.e vervulfing van haar voorlichtende taak heeft de Commissie een Rapport sanengesteld" In kort bestek geeft dit Rapport overzicht van de voornaarnste probJ-emen die zich bij het inrichten van en opereren me! een l-ytotron voordoen" Het is bed-oel-d als een eerste oriäntatie. De Commissie stelL zích voor, binnen zo kort mogelijke lijcl een aantal supplementen op dit Rapport te doen verschijnen, waarin op bepaalde aspecten dieper wordt ingegaan. Een lijst van de supplementen die op dit moment in voorbereiding zijn is aan het Rapport toegevoegd" I'lamens de Commissie

J.

Fytotrons

Doorenbos,

Voorzitter.

TNO

3.

I. fnl-eidende beschougi-E9l 'l

. Doel van het rapport Bii het ond.erzoek met planten rnaakt men op steeds groter schaa] gebruik van mili-eus die grotendeels of geheeJ- kunstmatig zijn. Het ontwerpen van de hiertoe benodigd.e instal-l-ati-es brengt zeer veelproblemen met zich mede, zowel- van biol-ogische, techni-sche als organisatorische aaid. Voor de onderzoeker die dergeh-jke instal-laties aanvraagt is het noodzakeliik hieromtrent goed geinformeerd te zijn. Dit kternt temeer daar hij op goed.e gronden zal moeten aantonen waarom bepaald.e eisen word-en gesteld.. Niet alleen zulLen de belej-dsinstanties de kosten, die steeds aanzLenlijk zijn, graag zo gering mogeJ-ijk wil-Ien houden, maar ook de technische ontwerper zal zicLt pas ten volle aan de verwezenlijking van d.e -vaak lastíg te real-iseren- eisen geven, i-ndien men hem kan overtuigen van ile noodzaak hiervan. Doel van dit rapport is ond-erzoekers, die het aanvragen van fond.sen voor een dergelijke apparatuur overwegen, een overzicht te geven van de problemen, waarmede zij te maken zul-l-en krijgen. Met nadruk zij erop gewezen, Cat dit sl-echts een eerste oriëntatie mogelijk maakt. Pas in de supplementen zal iets dieper op enkele aspecten word.en ingegaan. Ook hiermede word-en echter geen paskÌare oplossingen van d.e vel-e problemen gegeven. Hel ontvrerpen van klimaatruinten blijft in het algeneen een gecompliceerde zaak, die eigenlijk all-een tot een goed einde kan vrorden gebracht door een nau\lve sanenwerking tussen ond.erzoeker en ontwerper, waarbij de l-aatste zo mogelijk geen binding rnet leveranciers moet hebben.

2. Definities van kl-imaatruirnten Kfimaatkas: natuurl-ijk licht;

temperatuur en eventueel- andere rni-lieufactoren ge c ondit ioneerdKlinaatkast: een min of meer verpJ-aatsbare, gesl.oten opstelling Tvaarin behal-ve andere nil-ieufactoren ook het licht is geconditioneerd. Klimaatkarner: een -oermanente constructie v¡aarin eveneens licht en andere mi-lieufactoren zijn gecondi-tioneerd Fytotron: Samenstel van klj-naatruimten, lvaarin een reek.s verschiflend gecondj-tioneerde mil-ieus kan worden gereal-iseerd

"

4.

If. Enkele karakteristieke verschi'l I en tussen d.e omsta:rdigheden in het vrije veld.. i_n kassen, en in kl-imaaùka-tners en kl-imaatkasten. natuurlijke omstandigheden word.en o.m. gekenmerkt door een sterke correlatie tussen enkel-e beJ-angri jke factoren (tictrtÍntensiteit, lucht- en bodentemperatuur, relatieve fuchtvochtigheid), waardoor het moeilijk is om het effect van de afzonderlijke factoren op de plant vast te stellen, vooral rrranneeï hct verfoop van cle hierdoor beinvloede processen niet word.t gemeten. Een anCer kenmerk van het natuurlijke klinaat is d.e sterke variatie van milj-eufactoren. Lichtintensiteit, temperatuur en fuchtvochtigheid vertonen een dagelijkse en jaarlijkse gangr terviijl o.fl. door een wisselend.e bewol-hingsgraad ook sterke variaties op korte termijn optreden. De bezwaren van deze variabilì-teit vooral voor kortdurende proeven spreken voot ztcltzelf . Door toepassing van kassen en kli-maatkaners kunnen de variabiliteit van de ongevingsfactcren en hun onderlinge correlaties geheel of gedeeltetj-jk worden opgeheven. Het is dan nogeJ-j-jk goed reproduceerbaar plantmateriaal te verkrijgen, De doorbreking van d.e correfaties opent de nogelijkheid om de invloed van d.e afzonderlijke factoren op de groei en ontwikkefing van d,e plant te bestuderen. Voor het direct op de praktijk aansfuitende onderzoek kan de toepassing va¡ klimaatkaners of kasten ¡ninder gevuenst zijn, ondat vaak de zekerheid ontbreekt dat de verkregen planten geli-jkwaardig zijn aan planten di-e onder natuurfijke omstand-igheden of in kassen ztjn opgegroeid. De oorzaken hiervan r¡Iorden vaak onvofd.oende onderkend., en d.e verantwoordelijke cond.ities kunnen bovend.ien vaak niet of slechts gebrekhi-g gereprod.uceerd worden. Enkel-e hiervan zíjnz De

factoren. Een nil-ieu dat zowel- een a. dagelijkse gang a1s op korte termijn optred.ende variaties vertoont kan op verschill-ende fysiologische processen een ander effect hebben dan dat van gemíd.delde, constante condities. nauw geIn kassen j-s de dagetijkse gang van de l-ichtintensi-teit correleerd met de natuurlijke clagelijkse Bangr terurijl die van de temperatuur en relatieve luchtvochtigheid. (R.V.) kan worden beheerst. De variaties op korte ternijn ('tkl-imatolo6ische ruislr) tfi¡ven echter bestaan, zowel voor de l-ichtintensiteit afs voor de temperatuur en de R.V.

5, Tn klinegilkaners en kasten worclt ::reestal- gestreefC. naar eerr zo constant niogelijk, eventueel êén maal- per etrnaal wisselend klimaat. Het heeft r,veinig zin on ter verkrijging van een rrnatuurlijk'r klirnaat een zekere gelei-deJ-ijk verropend.e dagelijkse gang of een ilklimatolo-

gische ruisll te intrcd-uceren, ondat verschill-ende van de nog volgende punten het bereiken van eenrrnatuurJ-ijkfr k'l imaat zeer moeilijk of onmogelijk maken. Dit geldt uiùeraard niet Tr/anneer het effect van dergelijke variaties het onderr¡/erp van stucÌi-e is.

b.

rel-atie tussen l-uchù- en bodemter:rperatuurn Deze relatie is uiteraard. voor verschil-l-ende processen van groot be1an6. Fiij bepaalt o.m. de verhouding tussen de groei van boveh- en ond.ergrond-se del-en. Tussen l-ucht- en bodentenperatuur kunnen grote verschillen optred-en v,¡anneer d-e boclemtenperatuur niet direct v¡ordt geregeld. Bij een onbed.ekte grond reageert de tenperatuur van de bovenste lagen van de grond betrekkelijk snel op veranderi-ng van cle instralJ-ng en van c1e luchtternperatuur. Bij een bedekte grond voltrekken ziclt d.e tenperatuurveranderingen in de natuur geleidelijker. In kassen en klinaatka-mers is d.e tenperatuur van het v¡ortehnilieu sterk afha¡kel-i-jk van het voJ-une van het rrortelnilieu: vol-l-e grond, iablet, 1lot. Het nai jJ-en van de bc¡cle¡rtemperatuur bi j een verandering van d.e luchttemperatuur r,vordt vaak sterk ond.erschat. Dit l-eidt tot een sfechte d.efinitie varÌ de groeion:stanCigheden, vooral ',/'Ianneer de actuel-e temperatuur van het vuortelnil-ieu niet r,vord.t ger:eten, en vlanneer proeven v,¡orclen vergeleken lvaarin b.v. verschillende potDe

formaten worden toegepast.

c.

De verdeling van d.e strafingsenerqie over c'le orAanen van d-e pl-ant. Deze verdeling is vooraf van belang voor de bijdrage van de verschillend.e

bl-aderen aan de fotosynthese en Ce transi:iratie van de gehele plant. De verd.eling hangt enerzi-jds af van de helderheidsverdeling van de her:rel of van het lalrpenplafond, anCerzijd-s van de ruir",rtetijke verdel-ing en oriðntatie van de blad.eren. Voor dezelfde gewasstructuur lr¡ordt i-n kassen de dagelijkse gang van de natuurlijke s'bralingsverdel-i-ng dicht 'benaclerd. In karners en kasien is de hel-derh.eiilsverdeling van het lanpenplafond over het al-gemeen sterk afvrijlcencl v¿rn die van de hemel. Bovendien zi-jn in kamers en kasten horizontale en verticale lichtgradiénten niet te verr-iijden, tervrijl cleze gradiënten j-n daglicht ni-et o¡treclen. De natuurlijke fichtverdeling kan híerdoor niet word-en i{ereproduceerd.

d.. De kwaliùeit,van de straling. In þe"S. word.t de kwaliteit van het daglicht dicht benad.erd, terwijl in kamers en kasten d.e kwal-it,eit van het kunstl-icht daarvan sterk kan afv¿ijken. Voor de consequenties hiervan voor de verhouding tussen fotosynthese en transpiratie en voor formatieve p"ocessen wordt hier verwezen naar het betreffend.e supplement.

e. De overdrachtscoëfficj-enten voor koo]-zuuï.r waterdary en warnte. De luchtbeweging rondom d.e pl-antenorganen bepaalt mede de uitwissel-ing van koo1zlrurt waterd.amp en warmte van cleze organen met d-e omgeving en daard.oor de fotosynthese- en transpiratiesnelheid en de temperatuur van deze organen . Deze uitwisselingsr:rogeli jkhei-d. lvord.t gekarakteriseerd door de z.g. overdrachtscoäfficienten, die o.llto een functie zijn van de structuur van het gewas, en van de snelheid van de l-ucht en andere aerodynanrische grootheden boven en in het gev;as. i,iJaarschijnl-ijk worclt de transpiratie meer door veriatie van de overdrachtsco'dfficienten beinvloed dan de fotosynthese en cle planttemperatuur. ZoweJ in kassen afs in kl-imaatkarners en kfinaatkasten is het praktj-sch onmogelijk de in de natuur voorkomende profielen van de overdrachtscoëfficienten te reprod.uceren.

f.

koolzuurconcentratie. De fotosynthesesnelheid wordt behal-ve door d.e lichtintensiteit en cle overdrachtscoäfficient voor CO2, bepaald door het CO2-gehal-te in de fucht, fn d.e natuur is het CO2-gehal-te betrekhelijk constant. In goed gesloten klinaalrui-nten kan bij een geringe l-uchtverversing het CO2-gehalte ì-ager zíjn dan in de natuur, ï\ranneer althans niet kunstnatig CO2 wordt toe.qediend. De

ïïf . l4ogeli.ìkheden van kl-irnaatruimten In kassen kan de l-ichtintensiteit niet worden beheerst. Een voordeel van het rnin of meer natuurli-jke tichtkl-inaat is echter dat verschill-ende net het licht sanenhangende condities een meer rrnatuurlijkerl pJ-antengroei nogeJ-ijk maken dan in klinaatkasten of kanners het geval is. Het gaat hi-erbij on de lichtverd,eling over de organen van de plant, de l-ichtkwaliteit, de dagelijkse en jaarlijkse gang van de lichtintensiteitt de trklimatologische ruislf . lYanneer de kassen voorzien zijn van een goede regeling van de l-ucht- en boderntemperatuur (eventueel- door toepassing van geforceerde l-uchtkoeling) dan kunnen enkele belangrijke omgevingsfactoren toch onafhankelijk van elkaar geregel-d worden.

7. Een voord.eel van kassen is ook dat d.oor het vaak grote oppervlak met een geïuas kan worden gewerkt, waarbij de concurrentie tussen de planten

in de natuur voorkomend.e concurrentie kan benaderen. Voora1 voor het direct op de prakti-jk gerichte onderzoek kunnen kassen d.aarom vaak bruikbaarder resultaten geven dan kl-imaatkamers en kasten. Klinaatka¡rers en kasten bieden primair de volgende mogelijkheden: âo De reproduceerbare condities naken het nogetijk op ied.er gewenst moment te beschikken over pJ-anten met vergelijkbare eigenschappen. Dit is van belang b.v. voor bepaafde vormen van biocherilisch, entomol-ogisch en fytopathologl-sch onderzoek. Vaak kan men hierbij volstaan met êên klimaatkamer of kast. b. Door onafhankelijke variatie van d.e omgevingsfactoren over een groot traject kan meer j-nzidrrt worden verkregen i_n de wijze rrâarop verschj-l-Iende processen bijdragen aan de groei en ontwikkeling van d.e planten. Iliervoor is een reeks k1imaatkaners of kasten, dus een fytotron, d.e

nod.ig.

ce Het creëren van extreme cond.ities of van condities met, een specifielce werking op de plantr b.v. voor heü onderzoek van de winterhardheid, hienrustbreking, bloeiinductie door daglengt.e- of koud.ebehandeling. Omdat in deze gevallen slechts één factor een overheersend.e ro1 speelt, kunnen kamers en kasüen ook voor dergelijke, direct op d,e praktijk gerichte onderzoekingen worden gebruikt. Vaak kan met één kalrer of kastvnrdel volstaan. Enkele niet-biorogische aspecten van kl-imaatkaaers en kasten Voor beide gel-d.t: - dat sommige onderd.elen van de apparatuur snel- kunnen verouderen t zowel door vord.eringen in het onderzoek (er rijzen andere problemen dan die waarvoor ze ontworpen is) afs i-n d.e techniek (er btijken betere kunstmatige milieus mogelijk) ; - dat de aanl-eg en exploitatie duur zj-jn - atthans in absolute zin, n-iet noodzakelijkerwi-js \rìlanneer kosten en arbeid worden betrokken op de resultaten; - d.at gemakkelijk storingen kunnen optreden in de vaak gecompliceerde apparatuur.

-

Voordel-en van kl-imaatkasten: eventueel- kan nen op klej-ne schaal begi-nnen en proefondervindelijk vaststellen of de apparatuur aan de eisen voldoet;

a U.

- gemakkelJ-jker aan te leggen, te wijztgen of te vervangen dan kl-i¡raatkamers;

- in het ideal-e geval dienen kant en kf-aar gekochte kasten aan door d.e fabrikant opgegeven specificaties te vol-d.oen, terwijl aan zerfstandig ontworpen klirnaatkamers vaa-k onvolkomenheden kl-even d.ie van te voren niet waren voorzien. -

Nadefen van kl-imaatkasten; per eenheid van geconditioneerd. oppervlak aanmerkel-ijk duurd.er dan kl-inaatka.ners ; vaak hebben de kasten een geringe inhoud waardoor:

het r,rilieu verstoord wordt bi j manipulatie van de planten; de ruimte vaak ontbreekt. voor het aanbrengen van ¡leetapparatuur in de kasten of voor de toepassing van b.v. grindcuJ-tuur of bodemverwarni-ng;de planten minder gemakkelijk verplaatst kunnen rvorden on het effect van plaatselijk verschill-ende condit.ies te elir:iineren. ïV. Biologj-sche aspecten en technische l-irnitaties van de regel-ing van nifieufactoren Het traject waarover en de nauwkeurigheid waarmee de verschill-ende mil-ieufactoren noeten of kunnen word-en geregeld hangt enerzijds af van d.e eisen d.ie d.oor het onderzoek worden gesteld¡ anderzijds van de technische en financiöle nogelijkhed.en. Hi-eronder v,¡orden enkel-e van deze aspecten besproken.

circulat j-e Hierbij dient ond.erscheid te worden gernaakt tussen recirculatie van d.e lucht langs de conditioneringsapparatuur en luchtverversing. De recj-rculatiesnelheid vuordt bepaald door de tenperatuur- en l-uchtvochtigheid.sgradiänten d.ie kunnen worden getolereercl. I{i-j bedraagt gewoonlijk enkel-e hond.erden malen het kanervolume per uur. Luchtverversing i-s nodi-g om te voorkornen dat het koofzuurgehalte door de fotosynthetische kool-zuuropname te sterk zou dal-en. Bfj een d.ichte bezetting met planten is een toevoer van 10 tot 20 naal- het kamervolune per uur gewoonlijk voldoende orn te voorkornen dat het koolzuurgehalte meer ð.an 15% daal-t beneden het gehal-te van de verversingslucht (zie het betreffend-e supplernent). De luchtverversing is tevens nodig voor de afvoer van schadelijke of hinderlijke dampen of gassen cì.ie kunnen ontstaan door bespuitingen met insecticiden, door morsen met chemicaliën, door afgifte door toegepaste constructiemateríalen, bij toepassing van .t 1

.

Lucht

lt

b.v. C"OZ, enz.

9.

Door l-ekken in de ka.:ner en in de condj-tioneringsruinten v¡ordt lucht uit de ongeving in de klinaatruimten gebracht, r,vaardoor d-e temperatuurbeheersi-ng en de vocht- en koolzuurvoorziening sterk kunnen worden ontwricht. Er zijn gevallen bekend. waarin deze ongecontroleerde l-uchttoevoer de gecontroleerde l-uchtverversing verre overtrof. Beperking van d.e leldcen, maar ook control-e op de grootte van d.e lekken is dringende nood.zaak.

Bij de huidige graad van l-uchtverontreiniging i-s een behandeì-ing van de bi-nnenkomende lucht zodanig dal schadelijke gassen i¡/orden verwijderd (b.v. door actieve kool) op de rneeste plaatsen in ons land nog niet nodig. I¡/ef is het wenselj-jk de l-ucht door fifters te l-eiden om stof en insecten buiten te houden. De afmetingen van d.e kamer en de toegepaste recirculatiesnelheid bepalen d.e genidd,elde I-i-neai-re windsnefheid, Er ztjn vage aanwijzingen d.at de planten ongunstig reageren op wind.snelheden groter dan ca. 1OO cm/ sec. In de rneeste gevallen worden de temperatuur- en luchtvochtighei-dsgrad.iänten echter binnen acceptabele grenzen gehouden bij lagere snelheden.

0p pag. J werd er reed-s op gewezen dat d.e windsnelheid mede bepalend. is voor d.e waarde van d.e overd.rachtsco'efficienten voor koolzuur, waterdamp en r,varmte. V'/anneer variatie van d.e overdrachtsco?jfficienten geen onderïuerp van studie is, dient er bij vergelijkende proeven naar te worden gestreefd dat deze coëfficienten gelijkwaard-ig zi-jn. Het is daaro¡r riskant om verschiflencle winclsnel-heden toe te passen, ook aI zou dit uit een oogpunt van verschj-l in warmtebefasting toelaatbaar ziin. Binnen d.ezelfde kfímaatruinte kunnen verschillen optreclen j-n windsnetheid en turbulentiegraad, waardoor ook de overdrachtscoêfficienten uiteen kunnen lopen. In een actueel- geval liepen de potentiëIe transpiratiesnel-heden op verschillende plaatsen in dezel-fcle ruiärte een factor 2 tot J uÍteen. Het effect van deze verschil-Ien op de plant kan aanzienJ-ijk groter zi-jn dan het effect van variaties in tenperatuur of luchtvochtighei-d., vooral in het donker.

2. Koolzuurvoorziening. Voor de CO2-voorziening van de planten staan tlvee wegen open; het verversen van cle lucht, waarbij de toegelaten buitenlucht geacht wordt een gehalte van O.Ot% te bezitten, en kunstnatige toediening van CO2; b.v. uit cylinders. Bovendien kan de aanrvezigheid van de mens van invloed zijn op deze mil-ieufactor, d.aar hij ,0 à 70 a CAZ per uur produceert, terwijl een gesloten gev/asoppervlak p." ^2 grondoppervlak ca. 5 I COZ per u.ur opneemt "

10.

buitenfucht werd reeds i_n de vorige paragraaf besproken. Het COr-Behalte kan aanzienl-ijk hoger worden dan O.O3?'o ulanneer de verse lucht niet d.irect van buiten word.t aangevoerd. maar uit b.v. gangen, i¡raar regelmatig mensen vertoeven (de kans op schadeh-jke gassen v¡ordt dan ook groter). Het is nogelijk van normaal afwijkende CO2-concentraties te verkrijgen d.oor kunstnatige C02-voorzieni-ng, eventueef tevens door CO2 d-oor eenrrscrubber" weg te nemen. Bij kunstmatige toevoer van koolzuur kan het CO2-verlies door ongecontroleerde l-ekken zeer groot zijn. Bij een ntatig lekverlies van 5x het ka:::rervol-une per uur en bij een evenwj-chtsccncentratie van O.2% COa is het l-ekverlies co.¡ 1Ox de rnaxi¡raa] te verwachten fotosynthesesnel-heid" Het is daardoor onnogelijk de COropnane van d-e plant af te leiden uit de aal de klimaatkamer toegevoerde hoeveelheid. CO2, tenzij zeer speciafe technieken of voorzíeningen De benodi-gde toevoer van

worden toegepast.

J.

Ternperatuur

Technisch j-s j-edere temperatuur te realiseren. De noeilijkheden ontstaan doordat voor onderzoek aan levend rnateriaaf ook specifi-eke eisen aan de instrafing en de rel-atieve l-uchtvochti-gheid r¡rorden gesteld. Realisatie van b.v. een J-age temperatuur bij een hoge instraling, of hoge temperatuur gecombineerd met hoge l-uchtvochtJ-gheid,, zaI tot specj-fieke technische problernen leiden. Daarbij kont voor de onderzoeker nog de inoeilijkheid, dat de omgevingstenperatuur geconditioneerd wordt, doch d.at de planttemperatuur, waar het in het onderzoek om gaat, hiervan tengevolge van b.v. stralingsabsorptie en verdar,rping enkele graden kan afwj-jken. In het J-icht is bj-j lage tenperaturen hel verschi-l- ùussen pl-ant- en orûgevingstenperatuur groter dan bÈj hogere temperaturen, tenzij i-n het laatste geval een hoge relatieve voch'tigheid kan word.en gehandhaafd.

Het tenperatuurtraject van de gezanenlijke ruimten hangt uiteraard af van het onderzoeksobject. Il'ianneer ilen de invloed van de tenperatuur afs variabele bestudeert, kan men niet rnet ro¡aarden rond het verwachte optirnun volstaan naar moet riren ook relatief hoge en lage waarden in de reeks opnemen. Daar de extreme v¡aarden minder gevraagd v¡orden dan de normale.. zolt men geneigd. zijn hi-ervoor nj-nder of kl-einere ruinten op te nemen. Voorzichtigheid is hj.erbij geboden, omdat de lrrocessen bij l-age temperatuur langza-mer verlopen dan bij hoge, zodat de proefobjecten i.n de koud.e ruimten meer tijd vergen dan die in d-e rvarme.

11.

planten bl-ootsteflen aan een nachttemperatuur, di-e van d-e d.agtenperatuur afwijkt, dan is dit binnen één cel te realiseren. Dit geeft enige technische complicaties, doch het bespaart de arbeid van het verzetten of verrijden van de planten. Een bezwaar is dat het temperatuurverloop niet steeds vergelijkbaar isî riied-e omd.at het afhangt van de warntebel-asting van de cel. lVil nen een gecontrol-eerde verand-ering, dan is dit met een 'rgeprogrammeerdell regering te bereiken. Dit is echter zeer kostbaar, geconpJ-i-ceerd- en Cus 6evoelig voor storingen. Het is raadzaam, ook wanneer dag- en nachttemperatuur gelijk zijn de cel- over een zeker traject regelbaar te maken. Het verhoogt c1e (een ander onderzoek eist vaak ancrere temperaturen) en frexibiliteit bovendien opent het de mogelijkheid. otn Tvanneer 66n rui-nte van een reeks uitval-tr een andere op de betreffende ter,rperatuur te brengen zodat het materiaal niet verloren gaat. Binnen een ruinte vertoont de temperatuur steeds een zeker verloop. De grootte van de bj-nnen de ruinte optreC,ende temperatuurveïschj-ll-en is afhankelijk van aard. en snel-heid van cl-e luchtstroning en van de ingestraald.e energie. De gevolgen van de plaatselijke ternperatuurverschillen kunnen ten del-e worden opgeheven cLoor d.e planten regelmatig en volgens een bepaalC schema te verzetten. Uiteraard moet bij de plaatsing van de voelers van d.e tenperatuurregelaars met genoernde verschillen terdege rekening worden gehoud.en. De toegestane temperatuurafvrijking kan het best l'¡ord-en bezien in samenhang tret de plaatselijke verschil-'l en. Iiet heeft geen ziy¡ + 1/2"C te eisen vr¡anneer b.v. tengevolge van grote instrafing het leflrperatuurverschil- van in- en uitstronende lucht J"C bedraagt. Het effect van temperatuurvariatie op de nauwkeurigheid van de vochtigheidsregulatj-e wordt in de volgende paragraaf besproken. De tenperatuur van het wortel-rniJ-ieu eist specia.le aandacht" l.''/anneer men streeft naar gelijke bodem- eri luchttemperatuur, dient riren te bedenken dat C.e temperatuur van de boder:r docr absorptJ-e van straling af kan rvijken van die van d.e l-ucht. fn Ce zon kan de temperatuur van cle potgrond r,vel loC of neer ho6er zijn dan clie van d.e orirringende lucht. Ook het ongecontroleerde ernalopenrt van de bodeiltenperatuur bij de l-uchtteniperatuur bij wijzJ-ging van d.eze laatste (bínnen de cel of door verplaatsen van de planten) kan een probleern zijn.

VIil

men de

4)

4. Luchtl¡ochtigheid De luchtvochtigheid beinvloedt d.e plant op twee manieren; via het microkl-irnaat vlak bij de plantenorganen (van berang voor b"v. fytopathologische aantastingen) en al-s factor die ned.e de transpiratiesnel-heid en daardoor de waterbal-ans en de ternperatuur van d.e plant bepaalt. Variatie van de luchtvochtigheid geeft de mogeì-ijkheid. on bij overigens getijkblijvende ornstandigheden d.e iranspiratiesnel-heid onafhankelijk van de snelheid van andere processen te regelen. Omgekeerd dient men þ.r¡. bij het onderzoek van de invìoed. van d.e luchttemperatuur op andere processen, de vochtigheid zodanig te lciezen d.at de potentië]e transpiratiesnelheid bij d.e verschillende temperaturen c'lezelfde is. De hoogste v¡aarde van de rel-atieve luclitvochtigheid (R.V. ) dj-e ¡erei-kt kan worden bedraagt cào 9O%, De laagst bereikbare vyaard.e hangt af van de temperatuur en van d-e aard van het droogsysteem. Representatief voor met veel gebruikte systemen te behal-en minimur,rwaarden zijn: bij 3O"C câ¡ 3O%, bij lOoC ca. jO%. Bij lOoC bedraagt de verzadigingsspanning slechts 912 mrc., bij 30" echter JlrB m, zodaL het traject waarover de absofute vochtigheid gevarieerd. kan worden sterk afhangt van de temperatuur. Daar het dampspanningsdeficit d.e transpiratiesnelheid mede bepaalt, kan d.e transpiratie bij hogere tenperaturen over een veeÌ groter traject worden gevarieerd clan bij lage tenperaturen. Voor het tr.aject tussen JO en 90% R.V. bij ,10"C, varieert het darrrpspanningsdeficit tussen 416 en o r) rtm. Om bij JooC vergelijkbare potentiäJ-e transpiratiesnel-heclen te verkrijgen zou het deficit binnen d.ezel-fde grenzen rnoeten liggen, hetgeen overeenkont met een R.V.-traject van 85 tot 97%. Bij JO.C is het echter rnoeilijk on een R.V. boven 8! of 90% te realiseren, vuaaruit blijkt d-at bij ver uiteen lopende temperaturen slechts een zeer klein gemeenschappelijk traject van potenti'dl-e transpiratiesnelheden gerealiseerd kan worden, althans via regeling van d.e luchtvochtigheid. Een naurvkeurige regel-ing van de luchtvochtj-gheid is noeifijk te reafiseren orndat de verzadigingsspanning sterk afhangt van de temperatuur. Bij een temperatuur van JO.C en een R.V. van BO% l-eiclt een temperatuur-¡ariatie van 1'loC tot een variatie van d.e R"V. tussen /6 en

ó>7o.

Het vocht kan aan de l-ucht l.¡orden toegevoegC door injectie van stoon, door het voeren van l-ucht over ïr/arÍr. v¡ater en cLoor vernevel-ing. Wanneer bij vernevefing het water i-n de kl-inaatruinte verdainpt kan men l-ast krijgen van neerslag van zouten op de planten"

13.

5. Licht Met kunstlicht kan een goed reproduceerbaar l-ichtkl-imaat vr¡ord.en verkregen. om de dagelijkse instraling van kassen in de zomer te evenaren dienen zeer hoge ì-anpvernogens te worden geïnstall_eerd.. Fl-uorescentielampen zijn daarvoor niet geschikt, vrel- l-anpen rrret een grote oppervlaktehelderhei-d zoals hogedrukkwiklarnpen en Xenonlampen. De spectrafe samenstelling van kunstl-icht r,vi-jkt vooral in het fotomorfogenetisch en fotoperiodisch actieve gebì-ed vaak sterk af van de sanenstelling van dagli-cht. Tussen de laraptypes bestaan rel-atief grote verschillen, die kunnen leid.en tot een verschill-ende ontwikkeling van de planten bij overigens geJ-ijke omstandigheden. Fl-uorescentielampen ernitteren ivei-ni-g straling in het infrarood tussen /o0 en 2lOO rnp. Hierdoor is d.e verhoudj-ng tussen zichtbare en

infrarode straling groter clan in dagricht. Bij planten die in fluorescentielicht groeien kan de verhoudi-ng fotosynthese/transpiratie daardoor groùer zijn dan bij planten in kassen of in de natuur. Bii de keuze van de lampsoort spelen fysiologische, technische en financi'él-e factoren een ro1. Enkete van deze factoren zul_l_en in een apart supplement worden besproken. Eeri arrder sup--lement zal worden gev'rijd aan de behandeling van enkel-e facetten van d.e invl-oed van de lichtbron op

d-e

warmtebalans van klimaatkamers en r-anpenruimten.

1là

V. 1.

AfFemene voorzieningen

Gebouw en instal_l_aties

orntrent de bouv¡ van de bestaande fytotrons noet helaas -vyord.en opgernerkt dat het inschakelen van verschi-l-l-ende instaffatiebureaux, die ieder slechts een ged.eelte van de apparatunr aanbrachten, aanleì_dj_ng heeft gegeven tot verrr¡arde situaties. Het is nood.zakeli jk d-at onder 6énhoofdige en deskund.ige leicling een strenge coördinatie van de diverse v¡erkzaauheden v¡ordt nagestreefd. vraarbij er in het lrijzond.er op geJ-et moet vrorden, dat de diverse onderd.el-en goed gedi-r:rensioneerd en op de juiste wijze aan el_kaar aangepast lvorden. l¡t/at betreft de voor de apparatuur benodigd.e ruimte kan als eerste benadering worden aangeno¡ren d.at d.eze ninstens zo groot za1 l:roeten zijn al-s de te condj-tioneren ruinte. Overigens is d.e ruimte voor de klimatiseringsinsta]-l-atie afhankel_ijk van het gekozen systeear. 1.1[en kan ied'ere kamer van een eigen i-nslafl-atie voor zien, äraar het is ook flogeIiik om b.v. een aantal kamers aan te sluiten op een central-e koud.evoorziening waardoor de nachines opgesteld kunnen rvord-en in een centraÌe rnachinekañÌer. De keuze van het toe te passen systeen zal- in het algemeen afhangen van de grootte van het fytotron en van d.e aan het Ktinaat te st el-Ien eisen . Ook vcor Ce lampen moet een behoorlijke ruirnte v,¡orden geïeserveerd, zodat ond-erhoud en vervanging ge;:rakkelijk kunnen geschi-ed.en. Aangezien de lichtemi-ssie bij sornilige larirpsoorten afhankelijk is van de temperatuur, terwJ-jl- bovendien de v'rarmteoverd.racht van de lalrpruirnte naar de kamer beperkt dient te worden, is een zekere conditionering van de l-ampru-inte noodzakelijk. De wand. van glas of kunststof d,ie de lampruirute van de klimaatcel scheidt rloet ger,rakkeJ-ijk -schoon te houden z¡jn. Iiii grote instal-l-aties kan rnen cle inrichting van een central-e meeten regelkaner overwegen. Aangezien de verschilfenC-e cond.j-ties van de kl-inaatkaners in het al-gemeen gedurende enige tijci word.en gehand.haafd, lvaardoor ::nen niet voortdurend de regelinstellingen behoeft te veranderen, ziin de voordelen beperkt. Een nac-Lee} i"s dat dcor d-e afstancl tot de te conditioneren ruitnten bepaalcle regeJ-:::iechanisl:ien (¡.v. contactthernorneters ) niet kunnen v,¡orden toe3epast. '.ltanneer geen central-e neeten regelkamer wordt i-ngericht, is het noodzalcelijk dat alle bedieni-ngsorganen en de meetapparatuur voor ê6n kamer woz'den ondergebracht in één rneet- en regelpaneel.

15. Al-ggngginq van storingen zal in eerste instantie cp een centraalpaneel en/of cp de regel-panelen geschied,en. Voor afarrnering buiten de normal-e lverkuren dj-enen speciale voorzj-eningen te lvorden getroffen, die technisch vreinig rnoeiì-ijkheden geven, doch in het soci.-.le vlak d.es te rneer, zodat zii grondig bekeken en to'u het uiterste beperkt moeten worden. Een noodstroomvocrziening voor het geheJ-e complex zal in het algeneen in verband net het vereiste vernogen zeer lcostbaar zijn, zodat men zich moet beperken tot een eenvoud.ige install-atie (b.v, accubatterij) oui de al-armeringsinstalratie in bedrijf te houcl_en.

Tot nu toe zijn bij C,e bouw van f¡r-r,otrons voorzieningen voor een onafhankelijke tenperatuurregelint van het lvorts.Ln:Ll-Lgg van cle pÌanten niet of nauwelijhs getroffen. Toch client men ook clit as_¡rect terd.ege te overlvegen, o:irdat install-atie in een later stad.iur-t veel r,roeilijkheden kan veroorzalcen en tot ruiilteverfies kan leiden. Het verdient aanbeveling een central-e koelreiding aan te leggen, v,ra.ard-oor b.v. wis: consintanks ninder kliilaatruiinte vergen. Bij gebruik van grote hoeveerheden van voed.ingsoplossing kan lvorden aanbevolen een centrale tank (tci¡ voorlceur neer cLan één) aan te brengen met een vaste leidíng naar de kl-ima-atruinten. tÍen zal ilan ook de temperatuur van de oplossing in d-e tank in l¡eschcurr,ring noeten ner:ten, 0ver het wortel-nil-ieu in fytotrons zal- een apart supplenient verschijnen. Vfanneer de invloed van de daglengte en van verschil-lende d.ag- en nachttenperaturen een belangrijk facet is van het onderzoekprotrailna, verdient het overvregi-ng kamers met en zoncler verlichting toe te passen, d-ie paarsgewi-js op eenzelfCe temperatuur rvorden gehoud-en. Door verplaatsen van de planten kan dan een aantal- daglengtes en combinaties van dag- en nachttenperaturen lvorden verkregen, d.at veel grcter is dan

het beperkte aantal kamers. Het verplaatsen van de planten vrordt sterk vereenvoucli-gct, \ïanneer rren ze op !¡¿igentjeq teel-t. lt/agentjes zijn echter d.uur. Een bel-angrijke factor in de prijs zijn de zv¡enkwieltjes, rrvaaraan ho6e eisen worden gestel-d. z ze noeLen een groot draagverilog'en hebben en niet uit hun vorn raken, ook niet v¡anneer ze lange tijcl op 6érr punt worden l¡elast. Voorts dienen al-l-e onderdelen van het wagent je volkornen roestvrij te zíjn. Voor verstelbaarheid in hoogte bestaan verschiflenoe oplossingen, i.vaarbii zeer bruikbare. De kosten van het r,vagentje worcl-en er echter door verhoogd-, zodat nen niet dan na airpele overv,ieging tot verstelbaarheid dient te besluiten. Aan d.j-t aspecù zal een apart supplenent lvorden gelvi j d.

16,

planten gaat verrijden, noeten de gangen hieraan zijn aangepast I zíj moeten breed zi-jn, terwijl wand-en, d.eurposten, eytzo er tegen moeten kunnen dat er geregeld tegen opgebotst wordt. Gangen waar d.onkere kamers op uitko¡ren mogen geen natuurlijk l-icht ontvangen. Uiteraard mogen nergens d.rempels voorkomen. Voor een ongestoord verloop van het ond.erzoek i-s het noodzakelijk dat technische storingen in de apparatuur tot een ninimum worden beperkt. Dit kan nen bereiken Coor regelnatig en nauvúgezet onderhoud. Wanneer nren d,e

van de apparatuur volgens een scherla, d.at aan de hancl van d.e technische gegevens van de verschil-lende componenten rlient te word.en opgesteld.. Hierdoor zal tevens het vervangen van corrponenten gedurende vele bed-rijfsjaren van het fytotron kunnen worden voorliomen. Voor het vervangen van de Ìanpen zijn goede scheliats bekend-, clie het rnogel-ijk maken de bestraling i-n d.e tijd zoveel nogelijk constant te houcLen. Door standaardisatie van d.e apparatuur na te streven kan inen d.e onder-

klein houden. Het is van groot bel-ang dat de apparaten zo ruim staan opgesteld., dat zij gernakkeli-jk bereikbaar zi-jn voor de nood.zakeli-jke onderhoud.swerkzaamheden, en zo nodj-g ook geilakkelijk kunnen worclen tveBgevoerd en door andere vervangen. Voor de noodzakelijke constructie- en reparatj-ewerkzaamheden rnoet een werkplaats aanwezig zijn, rnet een bergruimte voor de reserveonderdelen. del-envoorraad

2. VoorzieninFen voor d.e planten Voor een efficient gebruik van kl-imaatkamers en -kasten is het wensel-ijk dat de proefplanten er niet langer in verblijven dan strikt noodzakelijk j-s. fn de regel di-ent men daarom over kassen te beschikken, waarin de planten voor en na de proef uorden op- resp. verdergekvr¡eekt. Vfanneer voor- en nabehandeling een beter beheerst lcti¡raat noodzakeJ-ijk maken, kan word-en overïuogen hiervoor één grote kl-i::laatruinte toe te passen. Voorts d-j-ent nen over een ruimte voor het oppotten e.d. van de planten te beschikken, alsmede over opslagruinte voor grond, potten enz. Chemísche bestrijdi-nß van ziekten en plagen rnoet in de kl-imaatruimten zoveel mogeJ-ijk worden vermed.en. Zonð,et vcrontreiniging van de omgeving is zij sfechts r.rogelijk ¡¡¡anneer speciale, en dus kostenverhogend.e, maatregelen worden getroffen, zoaLs aparte l-uchtafvoer direct naar buiten en luchtd.ichte afwerking van d.e kaner. Voor ziektebestrijd.ing dient men dus i-n het algemeen over een eparte ruinte te beschikken; eventueeJ- kan deze geconditioneerd- z:-jn.

17'

Ter voorkor:ring van infecties dient aIJ-e gebruikte ¡rateriaalzoveel mogelijk gesterj-Ìiseerd te kunnen worden, waartoe d.e nodige apparatuur en ruimte beschikbaar noet zíjn. Voor plantmateriaal d.at van buiten komt, in het bijzonder overjarige gewassen zoars fruitbomen,vastep1anten,bo1lenenkno11en,noeteena@ aanwezig zíjn. Men dient er op toe te zien dat nen bij het betreden van de rui-rnten en het manì-pureren van de ilranten aan kleding, schoeiser, haren enz. geen bestnetting neebrengt. Vast personeel client werkkleding te hebben die niet buiten het fytotron gedragen word.t. Be?psk moet zoveel- nogerijk lvorden geweerd, vooral in het zoilerhalfjaar. Tensfotte zij gewezen op de wenselijkheicl van rui-mten voor rneten, Ïrregen en eventueel- andere l-aboratoriunwerkzaamheden aan de planten, en voor het fotograferen van het materj_aal_. z

Pe

rsone el-svoo rzieningen

Kfimaatruimten en in het bijzond.er een ccmpl_ect fytotron zijn zeer atbeidsintensief . Algerneen real-iseert rnen zich dat technici beschikbaar noeten zijn orn de apparatuur in bedrijf te houden, en la_ boranten voor de dagelijkse verzorging van het proefmateriaaf. Dat d.oor de intensivering van het onc'lerzoek een grotere stroon van gegevens zaf binnenkomen en dat de verwerking hiervan personeel-svoorzieningen kan eisen (b.v. technische assistenten) wordt rvel eens over het hcofd ge_ zj-en.Ook de arbeid d.ie het kost om d.e ruinite schoon te houden wordt nog vrel eens vergeten. l4en dient er voor te zcrgen, dat d.e or:standigheclen rvaaïonC.er gewerkt wordt aantrekkelijk zijn voor het personeel_. Er werd. reeds op gewezen dat het noodzakeliik is clat zov,¡el de apparatuur a-l-s de plaatsen die regelnatig schoon genaakt moeten v¡orclen genakkeJ-ijk bereikbaar zíjn. Een belangrijk punt zijn de vrrerktijd.en. Ecn fytotron is continu in bedrijf ; het eist de noc.ige zorg ook op zon- en feesùcLagen en buiten de nortlale arbeid.suren. De sociale moeilijkheden clie dit kan scheppen dient nen niet te ond.erschatten; aanvankelijk is cle bereid.heid tot werk buiten cle gewone werktijclen in vofdoende rnate aanrvezig, d.och na é6n of enkefe jaren neemt d.e animo gewoonlijk merkbaar af.