LED-belichting staat volop in de aandacht. Uit eerder onderzoek blijkt al dat de lichtkleur effect heeft op plantprocessen. De volgende stap is om dynamische lichtrecepten te ontwikkelen, waarbij de lichtkleur wordt aangepast aan de behoefte van de plant op verschillende momenten van de dag of teeltfase. Het afgelopen jaar deden onderzoekers de eerste proeven met een dynamisch lichtrecept in de semi-praktijk. Tomatenplanten kregen een deel van de dag blauw of groen licht en voor de rest rood licht.
Dit onderzoek gebeurde in het kader van een breed, innovatief EU-onderzoeksproject, het HI-LED project, waarbij drie toepassingsgebieden voor LED’s centraal staan: de toepassing van licht(kleur) in de werkomgeving, in musea en in de glastuinbouw. In dit project worden nieuwe belichtingssystemen ontwikkeld, die zodanig stuurbaar zijn dat ze op ieder gewenst moment de gevraagde lichtkleur kunnen geven. Het vierjarige onderzoeksproject startte op 1 december 2012 en is nu praktisch ten einde.
Anja Dieleman is projectleidster wat betreft de glastuinbouw. Wageningen University & Research werkt in het project samen met Hortilux Schréder en het Spaanse onderzoeksinstituut IRTA. “IRTA kijkt naar de effecten van lichtkleur op de vruchtkwaliteit. Wij kijken naar het effect op het hele gewas. Hortilux levert de speciaal geproduceerde lampen. Voor gebruik van LED’s in musea en de werkomgeving zijn een paar lampen al voldoende. In de glastuinbouw spelen kosten en effectiviteit ook een belangrijke rol.”
Eerste oriëntatie
Het traject begon met de vraag: wat doet lichtkleur met planten. Dieleman licht dit toe: “Er is vooral onderzoek gedaan in klimaatkamers. Het effect van rood licht is daar ook het effect van het ontbreken van bijvoorbeeld blauw licht. In de kas heb je als achtergrond gewoon zonlicht.”
In de al eerder beschreven oriënterende proeven met jonge paprika- en tomatenplanten (www.onderglas.nl/digitaal, oktober 2015, pagina 17-19), is het effect bekeken van rood, blauw, amber, groen en een combinatie van rood en blauw ten opzichte van wit licht als referentie. Alle zes met gewoon daglicht als achtergrond.
“Planten die bij rood en amber hadden gestaan, gaven hetzelfde beeld als de planten die onder de referentie van wit licht stonden. De planten onder blauw licht hadden kortere, kleinere bladeren, waren donkerder groen van kleur en hadden een hoger chlorofyl gehalte. Uit metingen bleek dat deze planten een hogere fotosynthese hebben wanneer ze niet meer bij blauw licht stonden. Dat zou kunnen betekenen dat planten die een bepaalde periode blauw licht hebben gekregen efficiënter met licht omgaan gedurende de rest van de dag. De planten die onder groen licht hebben gestaan, zijn meer gestrekt en hebben een opener bladstructuur. Ze leken op planten die onder verrood licht hebben gestaan. Je zou hier iets mee kunnen doen voor een betere lichtonderschepping, bijvoorbeeld in de beginfase”, vat Dieleman samen.
Blauw en groen stuurlicht
De basisproef met de jonge planten en andere proeven met LED’s, lichten nog maar een tipje van de sluier op. Er zijn talloze proeven te bedenken waarbij de lichtkleur, lichtintensiteit en het moment variëren. Aan de onderzoekers de taak om een slimme keuze te maken voor de resterende tijd van het project.
In een voorbereidende proef keken ze daarom eerst nog op kleine schaal naar de effecten van blauw licht, dat effect heeft op de fotosynthese en groen licht dat effect heeft op de vorm en lichtonderschepping van het gewas. “Bij een serie planten hebben we gekeken naar de effecten van groen licht op verschillende momenten van de dag. Voor de strekking maakte het niet uit wanneer we een periode groen licht gaven. Een andere serie planten hebben we verschillende intensiteiten (20, 100 en 200 µmol) blauw licht gegeven op hetzelfde moment van de dag. Zelfs de laagste intensiteit bleek nog effect te hebben. Je kunt dus blauw licht gebruiken als stuurlicht om de fotosynthese te verhogen.”
Lampkeuze
Meer tijd voor vooronderzoek was er niet, aangezien de semi-praktijk kasproef rond de normale periode van belichte tomatenplanten moest starten en de onderzoekers bijtijds hun wensen neer moesten leggen bij de groeilichtleverancier. Die heeft de armaturen speciaal voor de proef vervaardigd. De keuze viel op LED-armaturen die groen, blauw of rood licht gaven en dimbaar waren voor de fijnafstelling van de proef. “Wij hadden de 0-serie van deze armaturen, waarvan inmiddels een commerciële eerste serie op de markt is”, blikt de projectleidster terug.
De kasproef met het tomatenras Komeett liep van november 2015 tot en met mei 2016. “We hadden vier kascompartimenten van ieder 70 m2 tot onze beschikking.” In het eerste compartiment kregen de planten 85 µmol/m2/s blauw licht gedurende de eerste drie uur in de ochtend en daarna 220 µmol/m2/s rood licht. In het tweede compartiment gebeurde hetzelfde, maar daar werd met groen licht begonnen in plaats van met blauw. In de twee referentiecompartimenten kregen de planten alleen rood licht. De lichtsom in de vier compartimenten was gelijk. Dat betekende dat de referentieplanten in het totaal iets korter werden belicht. Gedurende de proef werden er veel metingen gedaan om de plantontwikkeling, bloei, vruchtontwikkeling en -kwaliteit en het effect op de fotosynthese te volgen. “De verwachting was dat groen licht vooral effect heeft op de plantvorm en blauw licht op de fotosynthese”, vertelt gewasonderzoeker Kees Weerheim.
Verschillende plantreactie
Weerheim vat de resultaten samen. De planten die de eerste drie uur van de dag blauw licht hadden gekregen, bleken 8% meer productie te hebben. Dit was een optelsom van meer en zwaardere tomaten. Verder waren de planten 10% korter; circa 600 cm in plaats van 660 cm. De bladeren bevatten iets meer chlorofyl, maar de fotosynthese was niet meetbaar hoger.
De resultaten van de planten die gedurende de eerste drie uur groen licht kregen, waren wat moeilijker te verklaren. Die bleken een lagere fotosynthese te hebben, terwijl de bladeren hier ook iets meer chlorofyl bevatten, wat juist zorgt voor meer lichtabsorptie door het blad. De planten onder groen licht verschilden niet in lengte ten opzichte van de referentieplanten. Wel was het gewas opener, waardoor het licht beter door kon dringen tot de tweede bladlaag. Dat zou gunstig kunnen zijn voor de lichtonderschepping, op dezelfde manier als bij diffuus licht door het kasdek.
Optelsom van kleine beetjes
“De planten met blauw licht gaven een meerproductie te zien; de planten onder groen licht niet. Maar de verschillen zijn klein. We kunnen niet dé factor aanwijzen die verantwoordelijk is voor de meerproductie. Het is de optelsom van een hoop kleine beetjes: verschillen in fotosynthese, bladstand, het chlorofylgehalte. Wat we wel weten, is dat verder gaan perspectief biedt. We weten en begrijpen niet alles, maar het is wel de weg waarop we verder gaan”, zegt projectleidster Dieleman beslist.
LED-belichting in het algemeen is bezig aan een opmars. De potentie ervan ligt onder andere in het gebruik van lichtkleuren. “We moeten kennis genereren en de mogelijkheden zichtbaar maken voor telers en vermeerderaars.” Dieleman ziet het als een grote puzzel, waarvan steeds meer stukjes kunnen worden ingepast.
Samenvatting
Het vierjarige HI-LED project van de EU loopt ten einde. In deze laatste kasproef met tomaten van het ras Komeett, kregen de planten 85 µmol/m2/s blauw of groen licht, aangevuld met 220 µmol/m2/s rood licht. Deze behandeling werd vergeleken met de referentieafdelingen waar de planten alleen rood licht kregen. De planten onder blauw licht hadden een meerproductie van 8% en bleven 10% korter. De planten onder groen licht hadden weliswaar een opener gewas, waarin het licht beter kon doordringen, maar hadden een ongeveer vergelijkbare productie als de planten in de referentieafdeling.
Tekst en beeld: Marleen Arkesteijn
