KNAW

Onderzoek

StuurLED's en E-besp paprika (Dingemans)

Pagina-navigatie:


Wijzig gegevens


Titel StuurLED's en E-besp paprika (Dingemans)
Looptijd 10 / 2008 - 06 / 2009
Status Afgesloten
Onderzoeknummer OND1343110

Samenvatting

Doel De toepassing van LED-technologie staat sterk in de belangstelling, m.n. vanwege het verwachte lagere energieverbruik bij sommige gewassen. Uit eerdere resultaten lijkt paprika daarnaast positief te reageren op LED-belichting door het ontbreken van NIR en mogelijk ook door stuurlicht effecten. De verwachting is dat het effect kan leiden tot een hogere of gelijkmatiger productie. Enkele ondernemers in de tuinbouw zijn al gestart met LEDs op experimentele basis. Er zijn echter nog steeds twijfels over de hooggespannen verwachtingen met name op het gebied van de door fabrikanten aangegeven hoge quantum efficieÌ ntie. De belangrijkste vragen, die beantwoord zullen worden, betreffen het energetische rendement van het gebruik van LEDs in de kas, de voÌ oÌ r- en nadelen van ontbreken van NIR en de sturende effecten van â â smalle-band belichtingâ â in vergelijking met SONT-belichting. Doelstelling De doelstelling van dit voorstel is een beantwoording van de volgende vragen: Wat is de toegevoegde waarde van LED-belichting waaraan NIR ontbreekt? Wat zijn de effecten van assimilatiebelichting zonder NIR op het gewas? Wat is de energetische rendement van LEDs, cq is energiebesparing mogelijk door met LEDs te belichten voÌ oÌ r zonop? Is er een minimaal hoeveelheid blauw licht nodig voor de zetting en productie van paprika, waardoor het gewas kan beter ontwikkelen bij een lagere temperatuur? Deze vraagstukken zullen onderzocht worden met metingen en berekeningen op praktijkschaal. De resultaten van de metingen zullen direct worden toegepast in maandelijkse berekeningen die voorspellingen geven van de gewasontwikkeling en de productie op het bedrijf. Deze simulatie analyses richten zich op het verwachte specifieke effect van LED-belichting op de teelt van paprika in vergelijking met SON-T. Warmte effecten op fotosynthese en verdamping worden daarbij expliciet meegewogen. Tegelijkertijd worden metingen aan lichtonderschepping en fotosynthese onder de verschillende belichting-regiems uitgevoerd en vergeleken. Gewasontwikkeling en productie worden wekelijks gemonitored en vergeleken met de resultaten van de maandelijkse simulatie analyses. Daarnaast wordt de productie van paprika in de tralies met LED belichting vergeleken bij verschillende spectrale samenstelling en verschillende belichtingstijden. Vergelijkingen van het energieverbruik van de LEDs worden gewogen tegen de verwachte opbrengsteffecten. Werkwijze In het afgelopen winterseizoen is bij een paprikabedrijf geëxperimenteerd met LEDs. Uit de observaties opgedaan tijdens belichten vooral met blauw LEDs, zijn verwachtingen gewekt over de potentie van LEDs als stuurlicht t.b.v de zetting, en de afwezigheid van NIR straling. Om een aantal aspecten van energiebesparing bij de belichting van paprika te onderzoeken, worden een aantal licht- behandelingen boven paprika in afzonderlijke tralies op het bedrijf van Wim Dingemans vergeleken. Tussen de tralies met behandelingen is een tralie zonder (licht)behandeling om randeffecten zoveel mogelijk te voorkomen en via lichtmetingen vooraf aan het experiment, wordt besloten of het nodig is een verticale scherm tussen lichtbehandelingen te plaatsen. De behandelingen zijn: tralie zonder belichting (controle) tralie met SONT belichting (~ 65 µmol/m2/s) tralie met LED belichting, belichting met de dag mee(~ 40 µmol/m2/s, rood en 10% (?) blauw) tralie met LED belichting, belichting 4 uur voor zonop en verder met de dag mee (~ 40 µmol/m2/s, rood en 10% (?) blauw) tralie met alleen blauw LEDs, met een drempel van 20 µmol/m2/s Met deze behandelingen kunnen de volgende aspecten onderzocht worden: a. PAR/NIR, de warmte vraag. Vergelijking behandelingen 1, 2 en 3. Belichting met SONT gaat moeizaam in paprika, zeer waarschijnlijk doordat SONT teveel warmte (NIR) produceert. Daardoor worden bladeren kleiner en het gewas steeds generatiever, zodat er ter compensatie geschermd moet worden overdag om de temperatuur te sturen. Dat gaat ten koste van licht en energie. Door ondermeer bladtemperatuur te meten samen met een verticaal temperatuur gradiënt in het gewas, wordt het effect van NIR op het gewas onderzocht en gekwantificeerd. Het grote voordeel van LEDâ s is de afwezigheid van NIR waardoor de assimilatiebelichting veel effectiever is. b. Is energiebesparing mogelijk door te belichten voor zonop? Vergelijking behandelingen 1, 3 en 4. Door een aantal uren te belichting voor zonop wordt meer fotosynthese gerealiseerd en is het gewas eerder in staat optimaal te fotosynthetiseren (â opgewarmdâ ). Ook wordt gebruik gemaakt van goedkopere stroom. c. Het effect van blauw (stuur)licht op de gewasfysiologie. Vergelijking behandelingen 1, 2 en 5. Gedacht wordt dat er een minimaal hoeveelheid blauwlicht (drempelwaarde ~ 20 µmol/m2/s) nodig is om het gewas effectief te kunnen laten zetten, en verder ontwikkelen (stuurlicht). Hierdoor zou er met alleen een lage intensiteit van blauwlicht samen met (een lagere intensiteit) van SONT (minder energieverbruik), het gewas beter kunnen laten groeien en ontwikkelen bij een lagere temperatuur. Gewasregistraties en metingen in het gewas (Wageningen UR Glastuinbouw) Gewasregistratie wordt door Dingemans uitgevoerd volgens een vast protocol en ter beschikking gesteld aan WUR Glastuinbouw, die de analyses verzorgen. De volgende metingen en analyses worden uitgevoerd bij alle belichtingsystemen: Registreren van productie, zetting, en de overige standaard gewasregistraties (wekelijks). Meting van de lichtintensiteit boven het gewas en de lichtonderschepping (dec, febr, april) Meting van de bladfotosynthese op twee hoogten in het gewas Verticaal luchttemperatuur gradiënt (continu) Gewastemperatuur bovenin het gewas (continu) Uitgroei duur van de vruchten (periodiek) Watergift en drain Energieverbruik van de LEDs De ontwikkeling van het gewas wordt vervolgens geanalyseerd in relatie tot deze parameters en de model simulaties die hieraan vooraf zijn uitgevoerd. Model analyse (Plant Dynamics) Als onderbouwing van de experimenten worden tussentijdse modelmatige evaluaties verricht met een simulatiemodel dat Plant Dynamics ontwikkelde voor tomaat (Optomaat Explorer). Samen met Ecocurves wordt dit model (buiten het project) met eigen middelen omgebouwd voor paprika (Paprika Explorer). Binnen het project wordt het model vervolgens op licentiebasis als gereedschap gebruikt. Het model is ontwikkeld voor assimilatieprocessen (source) en vruchtgroeiprocessen (sink). Voor de parameterisatie hoeven slechts 6 parameters gemeten te worden. Parallel aan de experimenten zullen op basis van gewaswaarnemingen maandelijkse analyses worden verricht. De uitkomsten van modelberekeningen worden getoetst aan de fysiologische waarnemingen en de gemeten opbrengstcijfers. Als het model juiste voorspellingen geeft, kunnen vervolgens uitgebreide scenario analyses worden verricht. Dit zal met zekerheid (blijkt uit onze ervaring) antwoord geven op praktische vragen zoals: wat zou de opbrengst zijn geweest als we geen 10% NIR hadden maar 30%? Hoeveel energie kunnen we besparen als we alle assimilatiebelichting in de nacht toedienen ipv meelopend over de dag? Wat zou het effect zijn geweest van een hogere verhouding rood/blauw? Enz. Het optimaliseren van de lichtintensiteit is complex maar uitermate belangrijk om een zo hoog mogelijk energierendement te kunnen behalen. Als belangrijke aanvulling kunnen met het model gewenste eigenschappen van eventuele nieuwe cultivars worden geëvalueerd. Centraal in de scenario analyses staat natuurlijk de vraag: welke intensiteit en duur van de bijbelichting is economisch rendabel en welke lichtbron is energetisch het meest effectief om de gevraagde assimilatie te bereiken zonder het microklimaat dusdanig te verstoren dat de sinkactiviteit van de vruchten terugloopt? Het antwoord op deze vraag is uiteraard afhankelijk het seizoen en de kostprijs voor elektriciteit en exploitatie van de belichtingsinstallatie. Niet alleen het effect op de momentane opbrengst is daarbij van belang maar ook de na-effecten op later gevormde vruchten. Een te zware plantbelasting geeft bijvoorbeeld niet alleen een slechte zetting maar ook een vegetatieve groei. Dit vertaalt zich later in een lage assimilatie door een slechte vegetatieve opbouw van het gewas. Dit vertraagde effect van assimilaten onbalans wordt in Paprika Explorer meegewogen zodat een goede economische afweging van bepaalde maatregelen kan worden gemaakt. Het effect van de loskoppeling van NIR en PAR kan met het model effectief worden geëvalueerd. De efficiëntie van belichting voor de fotosynthese zal toenemen bij hogere temperatuur tot een bepaald optimum . Daarnaast heeft de temperatuur een positief effect op de uitgroeisnelheid van bladeren (betere lichtonderschepping) en de snelheid van vruchtgroei. Temperatuur is daardoor een belangrijke sturende factor waarmee de teelt geoptimaliseerd kan worden. Zeker in de belichte teelt is temperatuurregeling het stuur waarmee een te snelle slijtage van het gewas kan worden voorkomen. Met het Explorer model krijgt temperatuur een extra dimensie omdat bij de berekeningen gelijktijdig rekening wordt gehouden zowel met het effect op assimilatie als met het effect op vruchtgroei. 3. Gewasregistraties en metingen in het gewas. Resultaten Resultaten Het project zal resulteren in de volgende resultaten: Maandelijkse berekeningen van de effecten van de belichtingsystemen op de verwachte zetting en opbrengstverloop van paprika tijdens het belichtings seizoen. De scenario analyses wordt uitgevoerd op basis van de experimentele metingen op het bedrijf. Analyse van de metingen aan gewasontwikkeling en -processen aan paprika die bij LED-belichting systemen geteelt zijn Aanbevelingen voor de telers over mogelijkheden tot een verlaging van het energiegebruik door gebruikt te maken van LED-belichting en de effecten ervan op het gewas. Rapportage De resultaten zullen worden vastgelegd in een eindrapport De resultaten zullen worden gepubliceerd in een of meerdere artikelen in vakbladen en op websites.

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Betrokken organisaties

Betrokken personen

Projectleider Dr. T.A. Dueck

Bovenliggende onderzoeksactiviteit(en)


Omhoog
Ga terug naar de inhoud
Ga terug naar de site navigatie