Welk effect heeft dynamisch belichten met led in opkweek?

Als gevolg van een sterk wisselend aanbod van wind en zon zijn elektriciteitsprijzen variabel. Dynamisch belichten, inspelend op goedkopere uren voor stroom-inkoop, kan dus rendabel zijn. Onder andere voor plantopkweek wordt gekeken wat effecten daarvan op de plantontwikkeling zijn.

Niet alleen teeltbedrijven, maar ook plantenkwekers schakelen over naar led-belichting, vanwege hoge energiekosten. Het is extra gunstig als vooral wordt belicht in periodes dat elektriciteit het goedkoopst is, en dat lampen meer uit gaan bij hoge stroom-inkoopprijzen. Onduidelijk is echter welk effect dit dynamisch belichten heeft op plantmateriaal tijdens de opkweek, en waar de grenzen liggen waarbij dit zonder nadelen kan worden toegepast. Want het afleveren van een plant die voldoet aan de telerswensen blijft prioriteit houden.

De businessunit glastuinbouw van Wageningen University & Research in Bleiswijk doet daarom onderzoek naar teeltrecepten rond dynamisch belichten. Plantenkwekers kunnen daar kennis uit halen om jonge planten in de praktijk flexibeler te belichten.

Verschil in gewasreactie

In eerder onderzoek bij jonge minitomaten bleek dat wisselingen in het lichtaanbod daar geen probleem vormden, mits een minimumlichtniveau werd aangehouden. Dit hoeft echter niet voor alle gewassen te gelden. In het IDC-led is daarom recent een onderzoek met jonge komkommerplanten uitgevoerd, in het kader van het programma Kas als Energiebron.

Alle planten kregen daar dezelfde totale hoeveelheid licht per etmaal toegediend, in een teeltruimte zonder daglicht. De onderzoekers gebruikten led-armaturen met een 10% blauw, 10% groen, 80% rood en daarbij 10% verrood-spectrum. Tegenover continu belichten met 125 µmol/m²/s belichtten ze in een andere behandeling om het half uur aan/uit met 250 µmol. Daartussenin werden nog andere varianten in lichtwisselingen per hele of halve uren beproefd tijdens de belichtingsperiode tussen 6.00 uur en 22.00 uur.

Komkommerplanten bleken sterker te reageren dan tomaat. Conclusie is dat extremere lichtwisselingen resulteren in korter blijvende planten met kleinere bladeren die lichtgroener van kleur blijven. Hoe extremer de lichtverschillen als gevolg van het aan/uit-schakelen, des te sterker deze effecten optraden. Zo reageerden komkommerplanten sterker op het om het halfuur afwisselen tussen 220 en 30 µmol/m²/s, dan op het elk halfuur wisselen tussen 155 en 95 micromol.

Minder biomassa

De mate van effect tussen de behandelingen kwam ook naar voren bij de totale biomassa van de plant, die aan het eind van de proef via een destructieve drooggewicht-meting werd bepaald. Daar bleek de biomassa tot 40% lager te zijn bij veel wisselingen in licht-aanbod, ten opzichte van continu belichten. Tussen het per uur of het per halfuur afwisselen van dat lichtaanbod zat geen of nauwelijks verschil in effect.

De combinatie van elkaar versterkende effecten, van een kleiner bladoppervlak en ook nog eens lichtgroener blad, resulteert in een lager chlorofyl-gehalte in de plant. Dat betekent minder lichtabsorptie door het blad, en dus minder fotosynthese, wat nadelig is voor de plantgroei. Het korter blijven van de plant zou eveneens nadelig kunnen zijn. Anderzijds kan het in sommige opkweeksituaties ook juist wenselijk zijn, bijvoorbeeld in periodes waarbij planten normaal te veel dreigen te strekken. Dan zouden lichtwisselingen misschien juist de plantlengtegroei kunnen remmen.

Herstelperiode creëren

De opties om variabel te kunnen kiezen welke uren op een dag de belichting wel of niet aan gaat, afhankelijk van stroomprijzen, blijkt dus beperkt. Daarom is de proef uitgebreid, door te kijken of de plant zich weet te  herstellen als een aantal dagen continu wordt belicht, opvolgend aan de periode van lichtwisselingen.

Telkens hebben de onderzoekers per behandeling bij drie opeenvolgende bladeren chlorofylmetingen verricht. Na 12 dagen telen bij wisselende hoeveelheden lichtaanbod, bleek de fotosynthese-capaciteit drie dagen na het opvolgend omschakelen naar dagelijks continu belichten vrijwel volledig te herstellen. En nieuwe plantendelen ontwikkelen zich ‘normaal’. Wel blijven de effecten van het wisselend belichten in de plant zitten, zoals kleiner blad, kortere planten en minder biomassa.

Ook keken de onderzoekers naar kortere herstelperiodes, van een of drie dagen continu belichten na eenzelfde aantal dagen wisselend belichten. Daaruit bleek dat de hersteltijd te kort was om de chlorofylaanmaak weer op het niveau terug te krijgen als bij steeds dagelijks continu belichten. De bladeren bleven dus lichtgroen.

Lees verder onder de foto

Sterk wisselend belichten in de tijd heeft effect op de fotosynthese en plantgroei. Foto: Peter Visser

Lichtabsorptie

Aan het einde van de proef is bij alle behandelingen ook de lichtabsorptie nog gemeten, bij bladeren in het laboratorium. Die lichtabsorptie blijkt de lijn van het chlorofylmetingen te volgen. Bij continu belichten bleek 78% van het licht dat op een blad valt geabsorbeerd te worden. Bij om en om een half uur niet belichten en dan weer een halfuur op de dubbele capaciteit, lag de lichtbenutting 7% lager: een fors verschil met oog op gevolgen voor de biomassa-aanmaak.

Aan de hand van zowel lichtabsorptie als het aangeboden lichtspectrum valt de fotosynthese te berekenen, oftewel wat de plant met het aangeboden licht weet te doen. Daaruit blijkt dat de maximale fotosynthese bij lichthoeveelheid-wisselingen lager ligt dan bij continu belichten.

Nieuw onderzoek

Alles bij elkaar genomen lijken er kansen te zijn om een mate van dynamische belichting in te kunnen zetten als economische teeltmaatregel zonder een al te negatief effect, met name aan het begin van de dag. Wel is nog onbekend wat eventuele naijl-effecten zijn van dynamisch belichten, bijvoorbeeld op de eerste bloei of de vruchtzetting. Dit is voor de plantopkweek uiteraard wel van groot belang.

Inmiddels hebben de onderzoekers een nieuwe proef met tomaat uitgevoerd, die dynamisch belichten met 100 µmol/m²/s vergelijkt met 300 µmol. Hier nemen zij geen effect op plantlengte waar, zoals hierboven bij komkommer beschreven. De minder sterk belichte tomatenplanten blijven lichter van kleur, maar de bij 300 µmol opgekweekte planten vertonen meer oedeem.