KENNISDOSSIER | stekken onder LED in meerlagensysteem

Schermafdruk 2015-07-15 20.33.19
LED staat in de belangstelling als nieuwe belichting. Groot voordeel van LED is dat deze verlichting een specifiek lichtspectrum afgeeft, welke op maat van de plant gekozen kan worden. De lampen geven weinig warmte af en kunnen daardoor dichter op het gewas gehangen worden. Verder is het een energiezuinige vorm van belichten.

Afgelopen jaren zijn er ook interessante resultaten geboekt met de toepassing van LED in de vermeerderingsfase in de boomkwekerij. Hierbij werd gestekt in een cel met LED zonder daglicht en een meerlagensysteem. Dit kennisdossier geeft achtergrondinformatie en bespreekt de behaalde resultaten in de boomkwekerij.

Dit kennisdossier behandelt de volgende punten:
Waarvoor gebruiken planten licht?
Waarom LED?
Voordelen meerlagensysteem
Resultaten onderzoek Stekken onder LED in de boomkwekerij (2011-2012)
Resultaten Kennis & Innovatie Impuls (2013)
Economische evaluatie


 

WAARVOOR GEBRUIKEN PLANTEN LICHT?

Planten hebben licht nodig om te kunnen groeien. Met de energie uit zonlicht kan CO2 en water omgezet worden in suiker en zuurstof. Dit proces wordt fotosynthese genoemd. Voor dit proces zijn grotere lichthoeveelheden nodig. Meer licht betekent vaak meer opbrengst.

Een plant heeft echter ook een soort lichtsensoren, die reageren op bepaalde kleuren licht. De lichtkleuren blauw, rood en verrood zijn hiervoor belangrijk. Kleine hoeveelheden van deze lichtkleuren kunnen behoorlijke effecten op de plantengroei veroorzaken.

Verrood licht is een lichtkleur in het golflengtegebied tussen 700 en 800 nm en is voor het menselijk oog niet zichtbaar. Een plant gebruikt dit niet voor de fotosynthese, maar reageert er in de groei wel sterk op. Verrood licht stimuleert de gewasstrekking met langere internodiën tot gevolg en remt tegelijk de vertakking. Daarnaast speelt verrood licht een rol bij de opheffing van winterrust.

Rood licht (golflengte tussen 600 en 700 nm) stimuleert juist vertakking en een compacte groei en is voor de plant wel bruikbaar in de fotosynthese.

De verhouding tussen rood licht en verrood licht stuurt de plant naar meer compact (bij meer rood) of juist meer strekking (bij meer verrood).

Blauw licht is het licht met een golflengte tussen 400 en 500 nm. Deze lichtkleur beïnvloedt diverse processen in de plant, zoals interne transporten in de plant van o.a. auxine, openen en sluiten van huidmondjes. Het bevordert een compacte gewasopbouw en versterkt de effecten van rood en verrood licht.


 

WAAROM LED ALS LICHTBRON?
LED staat bekend als een energiezuinige belichting. In vergelijking met de gloeilamp is LED inderdaad veel energiezuiniger, maar groeilampen (Son-t) bijna even efficiënt. Verschil is wel dat LED nog energiezuiniger kan, terwijl groeilampen uitontwikkeld zijn. LED-lampen zetten een groter deel van de energie om in licht en minder in warmte. Hierdoor kunnen deze lampen dichter op het gewas gehangen worden. Dit maakt meerlagenteelt mogelijk. Een groot voordeel van LED is ook dat het specifieke lichtkleuren kan afgeven. Een blauwe LED geeft dus alleen blauw licht, terwijl bijv. een blauwe TL-balk ook wat andere lichtkleuren afgeeft. Door het specifieke spectrum kunnen processen in de plant beïnvloedt worden met LED-lampen, zoals uitgroei van scheutjes.In de boomkwekerij liggen de grootste kansen voor LED in de vermeerderingsfase:

  • Onbewortelde stekken hebben relatief een lage lichtbehoefte
  • Door het grote aantal planten per m2 is belichting efficiënt in te zetten
  • Verhogen van het bewortelingspercentage levert economische winst
  • Versnellen van de beworteling maakt investering sneller rendabel
  • Verbeteren van de vertakking en plantkwaliteit
  • Arbeidsspreiding door op normaliter minder gunstige momenten te stekken
  • Afleverzekerheid in het voorjaar
  • Later kunnen inspelen op de marktvraag

VOORDELEN MEERLAGENSYSTEEM

In een gesloten meerlagensysteem kunnen alle teeltfactoren geoptimaliseerd worden. Er is controle over temperatuur en luchtvochtigheid, doordat er geen directe instraling is van de zon zoals in de kas. Bij afwezigheid van daglicht kan ook de lichtkleurcombinatie, de lichtintensiteit en de daglengte exact ingesteld worden met de LED-verlichting. In het systeem kan eenvoudig CO2 toegediend worden ter stimulering van de wortelvorming.Door het meerlagensysteem is er een besparing op benodigde vierkante meters. Het intern transport zou kunnen plaatsvinden met rolcontainers. Stekken zijn relatief klein, waardoor het makkelijker wordt om in meerdere teeltlagen te gaan werken. Door de geringe hoogte tussen de teeltlagen (0,5 tot 1 meter) is het fysiek wel lastiger om bij de plant te komen. In plaats daarvan kunnen de planten naar de werkruimte gehaald voor teelthandelingen en controle, bijv. met roltafels.

STEKKEN ONDER LED ZONDER DAGLICHT TECHNISCH GOED MOGELIJK
PPO Bomen heeft in 2011 en 2012 een aantal proeven gedaan met het stekken van boomkwekerijgewassen in een meerlagensysteem zonder daglicht. Technisch bleek het goed mogelijk om met LED als lichtbron stekken te bewortelen. Bij de meeste gewassen was er sprake van winstpunten, zoals hoger slagingspercentage, uniformere beworteling of betere vertakking.
Hierbij moet opgemerkt worden dat de proeven in de cel bij 1 temperatuur en 1 lichtintensiteit (40 micromol/m2/s gedurende 16 uur) zijn uitgevoerd. Deze instellingen kunnen verder worden geoptimaliseerd. Daarentegen was het effect van bijbelichting met LED in de kas beperkt, mogelijk door te lage temperatuur.Hieronder enkele voorbeelden per gewas.

Buxus
Zo bleek Buxus in de winter veel sneller te bewortelen in een cel onder LED-licht. De proef werd half december ingezet. Na 10 weken waren de stekken onder LED beworteld, terwijl dit in de kas onder praktijkomstandigheden 17 weken duurde. In maart werd nogmaals gestekt. Ook toen duurde de beworteling evenals in de eerste proef 10 weken, terwijl dit in de kas ca. 12 weken kostte. De temperatuur in de cel bleek een belangrijke rol te spelen. Deze stond ingesteld op 17 graden, terwijl het in de kas 12 graden was. Bij Buxus werd duidelijk dat er in de winter een teeltversnelling kan worden gerealiseerd. Het feit dat in beide proeven de beworteling nagenoeg even snel verliep, toont aan dat met dit steksysteem afleverzekerheid kan worden gerealiseerd.

Rhododendron
Evenals bij Buxus bleek Rhododendron veel sneller te bewortelen in een cel met LED-licht. De stekken werden half december in de cel gezet. De tijd voor het ontwikkelen van wortels kon bijna gehalveerd worden, namelijk van 10 naar 6 weken. Daarbij nam het bewortelingspercentage toe met zo’n 10% in vergelijking met de praktijkreferentie. De bewortelde stekken zijn vervolgens opgepot op een praktijkbedrijf. In september bleek er een groot verschil in plantkwaliteit. Stekken die onder LED-licht waren beworteld hadden een veel betere vertakking zonder enige snoei. Daarnaast waren veel meer bloemknoppen ontwikkeld: gemiddeld 5 bloemknoppen per plant in de praktijkreferentie en tot wel 25 bloemknoppen per plant in de LED-cel gestekte planten. Dit kwaliteitsverschil is te verklaren door de voorsprong tijdens de beworteling.
Leucothoe
Het stekken van Leucothoe vond plaats in het voorjaar (maart – mei). De beworteling in de klimaatcel verliep even snel als onder kasomstandigheden. Opvallend was dat de stekken veel uniformer bewortelden. Er waren weinig achterblijvers en minder voorlopers. Dit maakt het moment van afharden makkelijker, waardoor er een hoger slagingspercentage behaald kan worden (ca. 10% winst).Platycladus
Deze conifeer zat in twee vermeerderingsproeven. Bij het stekken in de winter bewortelden de stekken in de kas helemaal niet. Er ontstond puntrot en aantasting door varenrouwmug. In de klimaatcel met LED kwam de beworteling wel op gang. Bij herhaling van de proef in het voorjaar bewortelden de stekken in de kasreferentie wel. In de klimaatcel verliep het proces sneller, zodat er in een periode van bijna 5 maanden 3 weken voorsprong was. Het slagingspercentage was in de beste LED-behandelingen (rood+ verrood of alleen blauw) zo’n 10% hoger.

Voor meer resultaten: download hier het hele rapport.

Resultaten Kennis & Innovatie Impuls (2013)

 


 

RESULTATEN LED-PROEVEN IN KENNIS & INNOVATIE IMPULS (2013)

Vanuit Kennis & Innovatie Impuls zijn er in 2013 enkele vervolgproeven gedaan op bedrijven in regio Boskoop. In het vroege voorjaar zijn praktijkproeven gedaan bij N. van Tol in Hazerswoude. In de zomer is een praktijkproef uitgevoerd bij Kwekerij Van der Werf.

Proeven N. van Tol
In februari 2013 is er een LED proef gestart bij N. van Tol met de gewassen Buxus sempervirens en Prunus lusitanica. De stekken zijn 2e helft februari in een niet gebruikte koelcel onder verschillende kleuren LED-licht gezet. In de proef zijn een aantal lichtkleuren getest, namelijk blauw, rood en een combinatie van rood en blauw (80/20) al of niet met aanvullend verrood licht. De stekken werden 16 uur per dag belicht met en lichtintensiteit van 40 micromol/m2/s. De koeling in de cel was niet actief. Door het gebruikte elektrische vermogen in de cel liep de temperatuur na 16 uur belichten op tot soms 30 graden. In mei (10 weken na inzetten) zijn de stekken beoordeeld op beworteling. De beworteling is vergeleken met stekken die in oktober 2012 gestekt zijn in een koude kas.

Prunus lusitanica bleek teveel last te hebben van de ontwikkelde warmte in de cel. Er ontstonden broeiplekken met bladverbranding en vervolgens problemen met Botrytis.

De beworteling van Buxus sempervirens verliep onder LED voortreffelijk. 10 weken na inzet waren nagenoeg alle stekken in de cel beworteld. In de praktijkreferentie  moest een half jaar na inzet (mei) 30% van de stekken nog starten met de beworteling. Deze konden pas in het najaar worden uitgeplant. De stekken die onder LED waren beworteld, konden al in het voorjaar worden uitgeplant.

Proeven Clematiskwekerij Van der Werf
Bij Clematiskwekerij Van der Werf is er in zomer 2013 een proef gedaan met de vermeerdering van Clematis onder LED. De proefopstelling stond gedurende 6 weken in de loods zonder daglicht, dus zonder verder klimaatregeling. In de proef zijn een aantal lichtkleuren getest, namelijk blauw, rood en een combinatie van rood en blauw (80/20) al of niet met aanvullend verrood licht. De stekken werden 16 uur per dag belicht met en lichtintensiteit van 40 micromol/m2/s. Hierin zijn een tweetal Clematis-cultivars getest, namelijk cv. ‘Justa’ en ‘Pillu’. In het najaar is de slaging en de kwaliteit beoordeeld. De slaging van cv. ‘Justa’ was beter (77%) dan van cv. ‘Pillu’ (66%). De beste slaging en de hoogste kwaliteit werd behaald onder LED-licht met 80% rood licht en 20% blauw licht. De resultaten onder 100% rood licht waren ook goed. Daarmee werden vergelijkbare resultaten behaald als stekken in de kas. Voordeel is dat het minder vloeroppervlakte kost. De kosten zijn echter wel hoger (LED-installatie, elektriciteit).

Uit de proeven komt naar voren dat het grootste voordeel in de winterperiode te behalen is. Dan zijn licht en temperatuur de beperkende factoren.


 

ECONOMISCHE EVALUATIE
Aan de hand van de resultaten is er een rekenmodel gemaakt om inzicht te krijgen wanneer een meerlagensysteem rendabel kan zijn. Dit biedt interessante inzichten. Door de veelzijdigheid van de sector is het niet mogelijk om algemeen aan te geven of meerlagenteelt onder LED wel of niet rendabel is. Dit is sterk afhankelijk van de bedrijfssituatie. Ook is het een momentopname. LED is nog volop in ontwikkeling en zal in de toekomst zuiniger en goedkoper worden. Desondanks zijn er wel enkele uitkomsten te benoemen.

Relatief lage lichtbehoefte is economisch gunstig
De aanschaf van LED en het energieverbruik is behoorlijk kostbaar. In de proeven is een intensiteit gegeven van 40 micromol/m2/sec. Dit bleek technisch al goede resultaten op te leveren. Houtige stekken blijken in de bewortelingsfase een relatief lage lichtbehoefte te hebben. Een hogere lichtintensiteit maakt het systeem snel minder rendabel.

Toepassing zoeken voor nuttige bestemming overtollige warmte
Vanuit energieoogpunt is het verstandig om de klimaatcel goed te isoleren. Bij doorrekening blijkt dat bij een belichting van 16 uur en het geïnstalleerde vermogen er een warmteoverschot ontstaat in de cel, zelfs in de winter. Dit komt overeen met de eerste praktijkervaringen. Deze warmte kan weggekoeld worden. Energetisch is het verstandiger om een nuttige toepassing te zoeken voor hergebruik van deze warmte, bijv. verwarming van kas of van een nabijgelegen zwembad. Dit kan een besparing opleveren op de kosten van koeling.

Hightech systeem of eenvoudig systeem?
In de berekening is uitgegaan van een jaarrond high tech systeem voor gespecialiseerde vermeerderingsbedrijven waarin klimaatbeheersing, koeling en geautomatiseerd transport met roltafels is opgenomen. Dit vraagt om behoorlijke investeringen. Uit de technische resultaten is gebleken dat de teelttechnische winst in de zomer beperkt is, terwijl wel kosten gemaakt worden voor de belichting. Het is een interessante overweging om een eenvoudig systeem te maken in de loods voor wintertoepassing. Dan is geen koeling nodig, de teeltwinst het grootst en arbeidtechnisch een rustige periode. Een dergelijke situatie is nagebootst bij N. van Tol met goed resultaat (klik hier).

Ruimtewinst beperkt bij meer dan 4 lagen
Meerlagenteelt levert ruimtewinst op. Bij meer dan 4 lagen wordt de besparing in economische zin nihil. De kosten voor de vierkante meters zijn maar een beperkt deel van de totale kosten. Bovendien zit de besparing vooral aan het begin. Van 1 naar 4 lagen levert een ruimtebesparing van 75%. Van 4 naar 10 lagen levert maar 15% extra besparing op het vloeroppervlak.

Verhoging slagingspercentage
In de berekende opzet blijkt dat er behoorlijke investeringen nodig zijn. Om dit rendabel te krijgen is er technische winst nodig, bijv. in de vorm van een hoger slagingspercentage. Globaal is al snel 10 tot 15% slagingsverbetering nodig om het systeem rendabel te krijgen. Technisch lijkt dit wel mogelijk. Daar komt bij dat hoe meer teeltronden er per jaar zijn, hoe sneller het rendabel is.

Teeltversnelling niet altijd interessant
Uit de technische resultaten kwam naar voren dat er vooral in de winter een versnelling van de beworteling mogelijk is. Dit hoeft niet altijd economisch voordeel op te leveren, want de bewortelde stekken kunnen meestal toch pas in het voorjaar worden uitgeleverd. Wel biedt het kansen om later op de marktvraag in te kunnen spelen, omdat je later kunt starten. In geval van Buxus kunnen er in de winter 2 stekrondes gemaakt worden. Er is dan wel een koude kas nodig om de stekken uit de eerste ronde te bewaren tot het moment van oppotten.

Meerwaarde stek moet verrekenbaar zijn
In het geval van Rhododendron bleek de voorsprong van de beworteling zich te vertalen in een opmerkelijk betere plantkwaliteit. Als een kwekerij zijn eigen stek vermeerdert, kan een investering in het voortraject dus geld opleveren in de volgende teeltfase. Bij vermeerdering en doorteelt binnen 1 bedrijf is dit makkelijk verrekenbaar. Bij vermeerderingsbedrijven zal de bewortelde stek uit het meerlagensysteem een hogere kostprijs hebben en dus meer geld moeten opleveren, maar de prijzen van beworteld stek liggen meestal al vast.

Dit kennisdossier is mede mogelijk gemaakt door het programma AgroEnergiek, thema Energiebesparing > Verlichting & Schakelaars