Expertise_Fotosynthese & Plant Response

Fotosynthese & Plant Response

Figuur: bepaling van het relatieve effect van klimaat/instellingen op de opbrengstverhoging bij Chrysant. Uit dit voorbeeld blijkt dat verhoging van lichtintensiteit tot minimaal het niveau van de maximale efficiëntie, de grootste opbrengstvermeerdering geeft, gevolgd door een verbeterde CO2-regeling, scherminstelling en RV. (zie rapport: ‘Softsensor’)

Plant Dynamics heeft 35 jaar onderzoekservaring op het gebied van de Fotosynthese, zowel experimenteel als theoretisch. Onze focus is de balans tussen groei (aanmaak van suikers) en de hoeveelheid straling die door de plant wordt geabsorbeerd te optimaliseren. Bij veel licht (meer dan de plant kan verwerken in de fotosynthese) kan stress en zelfs schade optreden. Wanneer de vraag naar suikers groter is dan het aanbod (bijvoorbeeld lage fotosynthese door weinig licht of beschikbaarheid van CO₂), dan is potentieel dus meer groei te realiseren. Kortom: voor optimale groei is het van belang om de balans tussen vraag en aanbod van suikers in evenwicht te brengen!

Met geavanceerde apparatuur en Sensoren kunnen we meten hoe deze plantbalans verloopt. Deze metingen zijn zowel geschikt voor in onderzoekskassen of klimaatkamers, als op locatie in productiekassen.
Voor een totaalbeeld van de plantresponse bieden we het Plantenpaspoort aan. Het Plantenpaspoort omvat een breed onderzoek op maat bij u op het bedrijf.

Fotosynthese

Fotosynthese (ook wel assimilatie genoemd) is het basisproces voor groei, waarbij CO₂ en water met behulp van licht worden vastgelegd tot suikers (assimilaten). Het werkterrein van Plant Dynamics binnen dit onderzoeksveld is sterk gericht op de regulering van de fotosynthese en de balans tussen lichtinstraling en lichtbenutting. Uit vele metingen blijkt dat bij meerdere tuinbouwgewassen de fotosynthese aan het begin van de dag traag op gang komt. Daardoor is er in deze periode geen optimale omzetting van onderschept (kunst)licht naar assimilaten. De belangrijkste oorzaak hiervan is dat de huidmondjes nog niet volledig zijn geopend. Hierdoor ontstaat een grote weerstand voor de ‘instroom’ van CO2 in de bladeren. Uit metingen is gebleken dat in veel gevallen niet alleen aan het begin van de dag, maar ook gedurende de dag de huidmondjes slecht open gaan. Hierdoor krijgen de bladeren onvoldoende CO₂ binnen en draait de fotosynthese zelfs bij voldoende licht op een laag pitje.

Figuur links: Belangrijkste deelprocessen van fotosynthese: Licht wordt onderschept door het blad (1), water komt het blad binnen via de nerven (2), CO2 komt het blad binnen via de huidmondjes (3), assimilaten worden uit het blad afgevoerd (4).
Rechts: schematische weergave van een huidmondje; de opening bepaalt voor een belangrijk deel de uitwisseling van CO2 en vocht (verdamping) in en buiten het blad.

Sensoren

De fotosynthese meten we op 2 manieren:

1) via gasuitwisseling

Dit is een directe methode, waarbij de CO₂ opname door het blad en de afgifte van waterdamp (transpiratie) naar de lucht wordt gemeten aan een ingesloten blad in een meetkamer. In de meetkamer is licht, CO₂, temperatuur en vocht instelbaar, zodat de respons van deze factoren op de fotosynthese kan worden gemeten.
Deze metingen worden gedaan met de Licor-6400. Dit is een onderzoeksinstrument, welke in principe niet geschikt is voor continue metingen in een productiekas.

2) via fluorescentie metingen

Dit is een indirecte methode die meet of het opvallend licht kan worden benut voor de fotosynthese. Met behulp van de juiste parameters kan een omrekening worden gemaakt naar de werkelijke fotosynthese. Dit blijkt een robuuste methode die op een relatief eenvoudige manier inzicht geeft in de plant response. Plant Dynamics heeft de Plantivity ontwikkeld en de methode geschikt gemaakt voor continue monitoring van de lichtbenutting in kassen. De Hex-PAM is een doorontwikkeling van de Plantivity met extra sensoren, waarbij de methode nog nauwkeuriger is in te zetten.

In het onderzoek “Telen op basis van plantbalans bij koude teelten (praktijkonderzoek Freesia)” is de Hex-PAM ingezet om de lichtbenutting te monitoren. In dit onderzoek is gedurende 2 maanden geregistreerd in hoeverre Freesia het licht efficiënt kan verwerken in afhankelijkheid van de heersende temperatuur en lichtintensiteit.
Voor uitgebreide uitleg over de Hex-PAM zie de website van Jan Snel (onderzoekspartner).

Plantenpaspoort

Meer productie met minder energie

Plant Dynamics heeft in de afgelopen jaren een grote database verzameld waarin voor diverse kasgewassen gegevens zijn opgenomen over assimilatie, lichtbenutting en CO₂ behoefte onder verschillende omstandigheden. Met deze database, onze opgebouwde expertise op het gebied van teeltvraagstukken en onze geavanceerde meetapparatuur, bieden we u het Plantenpaspoort aan.

Het Plantenpaspoort omvat een breed onderzoek, volledig afgestemd op uw gewas bij de heersende klimaatcondities bij u op het bedrijf. Om een goed beeld te krijgen hebben we gekozen voor metingen in 3 perioden van het jaar. Vraag vrijblijvend een offerte aan , ook als u geïnteresseerd bent in verschillen tussen soorten of in een deelonderzoek. Geeft u daarbij aan om welke soort(en) het gaat en wat de belangrijkste vragen zijn. We willen werken in een goede interactie met u en de gedetailleerde opzet van het totale onderzoek zal na een uitgebreid gesprek op uw bedrijf worden opgesteld.

In nauwe samenwerking met u of uw teeltbegeleider onderzoeken we mogelijkheden om de teelt op uw bedrijf energiezuiniger te maken. In 3 perioden van het jaar brengen we de lichtbenutting door het gewas en de grenswaarden voor een optimale assimilatie van uw gewas in kaart. We bespreken de metingen, rapporteren de resultaten, en zoeken met u naar oplossingen voor verbeteringen. We hebben ervaring bij een groot aantal gewassen en zetten deze kennis graag in bij uw gewas.

Het onderzoeksprogramma omvat standaard de volgende onderdelen:

1. Meten van de lichtbenutting door jonge en oude bladeren.
2. Meten van de variatie in lichtbenutting over de dag (jonge bladeren).
3. Meten van het effect van verschillende CO2 concentraties op de fotosynthese.
4. Meten van de fotosynthese response op licht tot verzadiging.
5. Meten van de maximale fotosynthese capaciteit van jonge en oude bladeren.
6. Meten van huidmondjes geleidbaarheid en de variatie over de dag.
7. Bepalen gevoeligheid voor huidmondjes tot sluiten (bijvoorbeeld bij lage RV).
8. Vaststellen van grenswaarden voor instelling optimaal klimaat.
9. Tussentijdse rapportage en presentatie van de resultaten voor u en uw personeel.
10. Onderzoek op maat voor specifieke vragen die u hebt op het gebied van licht, fotosynthese en productie.

Met als extra opties (om een vertaling naar productie en modelberekeningen mogelijk te maken):

11. Meting van de lichtverdeling in de kas, boven en in het gewas.
12. Meten van de spectrale veranderingen in het profiel van het gewas.
13. Vertaling van de metingen naar productie, in nauw overleg met u of aan uw bedrijf verbonden adviseurs.
14. Modelberekeningen waarin scenario's voor klimaatinstellingen worden doorberekend.

Het Plantenpaspoort is onderdeel van een strategie, waarmee assimilatiebelichting slimmer en daarmee energiezuiniger kan worden ingezet, teneinde de rentabiliteit van uw onderneming te verbeteren. Daarbij worden de effecten van licht in samenhang met effecten van RV, temperatuur en CO2 onderzocht. We houden daarbij goed rekening houden met de tijdconstanten, hoe snel gaan bepaalde processen, en hoe snel passen de planten zich aan? Gaat dat om minuten, om uren of om dagen, of zelfs om weken