Niemand twijfelt over de revolutie die LED’s veroorzaken in kassen en klimaatkamers. Jonge onderzoekers storten zich met liefde op dit gewilde onderwerp. Binnen het programma ‘LED it be 50%’ moeten veel deelprojecten meer kennis opleveren over de invloed van het spectrum op de fysiologie van tomatenplanten. Vier jaar onderzoek levert al veel aanknopingspunten op.
“Als we in de glastuinbouw de overstap maken van hogedruk natriumlampen (SON-T) naar LED-verlichting, dan geeft dit inmiddels een besparing van 40% energie op de omzetting van elektriciteit in licht. Daarnaast is nog een besparing van 30% mogelijk door LED’s slim te plaatsen en te variëren met kleuren, intensiteiten en de timing ervan. Tel daarbij op dat je iets meer warmte-input nodig hebt om de stralingswarmte van SON-T-lampen te compenseren en een totale besparing van 50% is zeer reëel, mits we tevens gebruik maken van principes van Het Nieuwe Telen.”
Op zijn werkplek bij Wageningen University legt hoogleraar Leo Marcelis zijn kaarten op tafel. Samen met een groep van acht promovendi en drie postdoctoraal onderzoekers verkent hij dit terrein binnen het programma ‘LED it be 50%’, waarbij tomaat het voorbeeldgewas is. In dit programma, dat vier jaar geleden startte, werken vijf universiteiten en negen bedrijven samen.
Risico’s nieuwe technieken
“De toename van belichte teelten in de glastuinbouw is aanleiding voor dit onderzoek. Momenteel gebeurt dat voornamelijk met SON-T-lampen. Het is een beproefde en nog steeds betaalbare techniek. De investering in nieuwe technieken brengt risico’s met zich mee en is kostbaar. Gericht onderzoek moet die risico’s terugbrengen”, legt Marcelis uit.
SON-T-lampen geven 1,8 µmol licht per joule. De modernste LED’s gaan naar 3 µmol per joule. Verder verbeteren van de efficiency is een taak voor bedrijven. Maar het optimaliseren van de relatie tussen licht en plantenfysiologie past echt bij de onderzoeksinstellingen.
Marcelis: “We zien kansen door te spelen met spectrum (lichtkleuren) en positie. Alleen licht dat door bladeren wordt geabsorbeerd geeft groei. Hoe zorg je er bijvoorbeeld voor dat het licht daar ook terecht komt? En wat is de invloed van spectrum, intensiteit en belichtingsduur op de balans tussen vegetatieve en generatieve groei?”
Verrood in de opkweek
Onderzoek naar het lichtspectrum van blauw naar rood en met name de toepassing van verrood licht heeft al veel aandacht gekregen. Jonge planten reageren sterk op lichtkleuren, waarbij blauw licht lengtegroei remt en rood licht juist het omgekeerde doet. In een proef met jonge tomatenplanten zijn aan het blauw-rode LED-spectrum verschillende hoeveelheden verrood licht toegevoegd. Dit gebeurde gedurende de totale belichtingsperiode en in één behandeling alleen aan het einde van de dag. Naarmate de hoeveelheid verrood licht toenam werden de planten langer.
Dit gegeven kan interessant zijn in de opkweekfase. Zo kan de plantenkweker de plantvorm beïnvloeden en zo tegemoet komen aan de wensen van zijn klant. Maar het verrode licht doet meer. Marcelis: “We zien iets versnelling van de bloei. De plantopbouw gaat sneller. Je kunt dus een recept ontwikkelen, waarbij je de planten in het begin iets stimuleert met verrood licht, waarna de afkweek met een ander spectrum plaatsvindt. Ik raad plantenkwekers aan hiermee aan de slag te gaan.”
Van wit naar blauw licht
De onderzoekers hebben ook gekeken naar de verhouding zonlicht en blauw licht, in meerdere stappen. Dit gebeurde eerst in klimaatkamers, waarbij de onderzoekers verschillende fracties wit licht hebben vervangen door blauw licht. Daarna volgde een kasproef, waarbij zij varieerden met de verhouding rood en blauw licht. Het lag voor de hand dat de planten korter bleven naarmate rood licht is vervangen door blauw licht en dat gebeurde ook.
“Wij vroegen ons vervolgens af of je planten met 100% rood licht kunt telen, of dat blauw licht essentieel is”, legt Marcelis uit. “Daaruit bleek dat het telen bij uitsluitend rood licht geen optimale groei geeft. Toevoegen van 6 tot 12% blauw licht geeft duidelijk verbetering.”
In de teeltfase na de opkweek beïnvloedt het lichtspectrum de verhouding tussen vegetatieve en generatieve groei. Verrood licht kan in die fase de verdeling van assimilaten beïnvloeden en ze richting vruchten sturen. Een juiste dosering leverde 10% meer vruchten en dus meer productie op. Dit deelonderzoek vond plaats met een toplicht-installatie zonder tussenlicht. Marcelis: “De resultaten kunnen ook afhangen van andere teeltfactoren en rassenkeuze. Op dit moment zoeken we vooral naar de verklaring van dit fenomeen.”
Niet altijd gunstig
Verrood licht heeft niet altijd gunstige effecten, zo staat inmiddels wel vast. Gedurende de teelt neemt bijvoorbeeld de transportweerstand in de plant wat toe. Het is nog te vroeg om te concluderen dat dit problemen op gaat leveren, vindt de hoogleraar. “Helemaal onlogisch is dit niet, want de stengel van de plant is door het verrode licht langer geworden.”
De onderzoekers hebben bovendien de weerbaarheid tegen plantenziekten getest, zodat telers mogelijk bij een hogere luchtvochtigheid kunnen telen. Dit gebeurde op laboratoriumschaal bij de Universiteit van Utrecht door bladeren te infecteren met Botrytis. Bladeren die bloot stonden aan meer verrood licht bleken iets gevoeliger te zijn voor een aantasting. “Ook hier staan we nog aan het begin van een traject, waarbij ook daglengte en totale belichtingsduur een rol kan spelen. Je kan namelijk doorschieten in het toedienen van verrood licht”, denkt hij.
Veredelen op spectrum
Naast het fysiologische onderzoek heeft veredeling aandacht. Zo hebben de onderzoekers in klimaatkamers acht verschillende lichtrecepten toegediend aan veertig verschillende genotypen tomaat. Ook daar treden verschillen op. “Veredelingsbedrijven hebben al lijnen die beter presteren onder belichting, maar dat geldt bijna uitsluitend voor traditionele belichting. Ik verwacht zeker interessante resultaten met LED’s. Dit jaar gaan we ook grotere planten testen”, besluit hij zijn uitleg.
Binnen het project ‘LED it be 50%’ werkt Wageningen University samen met de universiteiten in Utrecht, Leiden, Delft en Eindhoven. Daarnaast zijn Glastuinbouw Nederland, Signify, Rijk Zwaan, Nunhems, Bejo, HortiMax, B-Mex, Plantise en Wageningen University & Research business unit Glastuinbouw bij het onderzoek betrokken. De financiers zijn NWO (Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk onderzoek) en de genoemde bedrijven. Het programma loopt tot en met voorjaar 2020.
Samenvatting
Wageningen Universiteit doet onderzoek naar het optimale lichtspectrum voor de tomatenteelt, van jonge plant tot volgroeid gewas binnen het programma ‘LED it be 50%’. Dit onderzoek richt zich op energiebesparing die mogelijk is door hogedruk natriumlampen te vervangen door LED’s. Een besparing van 50% is heel reëel. Na vier jaar testen is een aantal fundamentele waarnemingen vastgelegd, die nog om verdere optimalisatie vragen. Veredeling op lichtspectrum krijgt ook aandacht in dit project.
Tekst en beeld: Pieternel van Velden en WUR.
