LED verlichting in kassen: met minder energie meer bloemen en groenten van betere kwaliteit Leo Marcelis
Hoogleraar Tuinbouw en Productfysiologie
Glastuinbouw: Nederland is wereldleider. Teelt van groenten, bloemen en planten
Glastuinbouw: Steeds meer licht.
3000
Vermogen (W/m2)
Areaal (ha)
Hogedruk natrium (SONt) is de standaard
2000
1000
60
40
20
0
0 1996
2001
2006
Jaar
2011
1996
2001
2006
2011
Jaar
Uit: Van der Knijff et al., 2006 Van der Velden & Smit 2013
Waarom belichting ?
Betere concurrentiepositie door ● jaarrondproductie of productievervroeging ● betere kwaliteit
Hogere productie Meer stuurmogelijkheden van gewas
Gelijkmatiger arbeidsfilm
Hoe kwantificeer je licht?
Waarneming menselijk oog : Lumen
(Lux = lumen/m2)
Lichtenergie-stroom: Watt / m2 Fotonen-stroom: µmol m-2 s-1 Conversiefactor afhankelijk van lichtkleur Zon: 125 mmol m-2 s-1 ≈ 27 W m-2 ≈ 10.000 lux
Verschil in gevoeligheid menselijk oog / plant bij gelijke foton-stroom per golflengte
oog (lux)
PAR
Belichting tuinbouw: μmol/m2/s van belang, lux, lumen zegt niets! Licht natriumlampen is geel/oranje: zeer goed zichtbaar voor mens & dier
plant PAR (μmol m-2 s-)
De rol van licht plantkundig bezien
Lichthoeveelheid:
energieleverancier voor fotosynthese = basis voor groei
Daglengte: bloei (soms ook groei) Lichtkleur: plantvorm, knopuitloop, abortie, allerlei ontwikkelingsprocessen
Energie: temperatuur en verdamping
Licht: de motor voor plantgroei
Energieleverancier voor fotosynthese = productie van suikers = groei
Meer suikers veelal ook betere kwaliteit
Fotosynthese kunnen we monitoren met sensoren (fluorescentiemetingen)
Alleen belichten op efficiency hoog is
momenten dat fotosynthese
continu fotosynthese van plant monitoren
Tomaat
Geen GL
de c
no v
ok t
se p
au g
ju li
m
aa rt ap ril m ei ju ni
Met GL
fe b
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
ja n
Opbrengst (kg/m2)
Met groeilicht (GL): hele jaar door goede productie (en goede kwaliteit)
TOMSIM model; 188 μmol m-2 s-1 ≈ 14.500 lux; lampen uit bij 300 W m-2 globale straling; 6 uur nacht; niet gebruikt in zomer; 500 ppm CO2
Invloed lichtniveau op productkwaliteit
Meer licht (met name in herfst en winter) ● Kortere teeltduur (reactietijd korter) ● Meer bloemschermen ● Zwaardere bloemschermen met meer bloemen Kalanchoe blossfeldiana
21oC
μmol.m-².s-1: 60
90
140
200
Energie: op weg naar klimaatneutraal Is LED de oplossing? Nu nog heel veel energie nodig
SONt circa 1.8 mmol licht / J elektriciteit
Nieuwste LED: 2.3 mmol licht / J elektriciteit nog belangrijker: meer groei per mol licht
LED belichting
Groot perspectief ● Energie efficiënt ● kleur ● Positie, lichtverdeling ● Geen warmtestraling (soms voordeel, soms nadeel)
● Timing
Nadeel: prijs
Hybride SONt en LED bij tomaat
Hybride belichting – SON boven, LED tussenlicht Dueck et al. 2010
Aanpassingen
Hybrid-top
Interlighting
LED-top
HPS
Spectrale efficiëntie fotosynthese bij roos 10-30% hogere efficiëntie bij rood licht in Prestige
ras Akito
ras Prestige
Driever & Snel 2012
Stuurlicht & kleuring door UV
- UV
+ UV
- UV
+ UV
Foto: onderzoek Beßler, LVG Ahlem
- UV
+ UV Hemming et al. 2006
Stuurlicht & Beheersing van ziekten (Meeldauw)
Rood licht lijkt meeldauw tegen te gaan Invloed van rood licht op meeldauw Blad oppervlak met meeldauw (%)
3 2.5
a
2 1.5 1
b
a
0.5 0 0
15
75
Licht intensiteit (µmol m -2 s-1)
Hofland et al. 2012
Stuurlicht & vruchtkwaliteit bij tomaat
LED belichting op trossen verhoogt vitamine C gehalte in tomaat
Ras TyTy
Ras Conchita
Labrie, Driever & Verkerke 2010
Compactheid van planten is te sturen door lichtkleur (Petunia)
Rood/blauw-LED 80/20
SON
zonlicht (Plasmalamp)
Van Ieperen et al. 2010
Afkappen natuurlijke dag (geen schemering) plant blijft korter
8 uur Daglengte
8 uur daglengte + 1 uur verrood
Natuurlijke daglengte
Bron: Dr. Theo Blom, Universiteit van Guelph, Ontaria, Canada
Plantfabrieken – De toekomst?
Licht beïnvloedt groei en kwaliteit planten of veel manieren
Mogelijkheden zijn groot; Kennis neemt rap toe Uitgebreide faciliteiten bij Wageningen UR om mogelijkheden van LED licht bij planten te onderzoeken en toepasbaar te maken
Conclusies
Glastuinbouw op weg naar ‘Meer met minder’ Energiegebruik voor belichting moet drastisch omlaag Productie en kwaliteit hoger Toekomst voor LEDs LED licht beter te benutten door spectrum, lichtverdeling, timing, ontbreken warmtestraling
Bedankt voor uw aandacht Met dank aan mijn collega’s: Tom Dueck, Ep Heuvelink, Wim van Ieperen,
Caroline Labrie, Jantineke Hofland Jan Snel
