Data uit de kas: FE in de Tomaten Teelt – Deel 4

In de zoektocht naar optimalisatie in de glastuinbouw speelt fotosynthese-efficiëntie (FE) een cruciale rol. In dit artikel richten we ons op een case uit de tomatenteelt. Er wordt onderzocht hoe aanpassingen in de lichtstrategie in de kas kunnen bijdragen aan een hogere fotosynthese-efficiëntie, minder stress voor het gewas en uiteindelijk een betere groei en opbrengst van tomaten.

Fotosynthese efficiëntie geeft aan hoe goed een plant het licht dat hij ontvangt omzet in suikers, de energiebron die hij nodig heeft om te groeien. In de winter is dit proces extra belangrijk, omdat er minder natuurlijk zonlicht beschikbaar is. Hoe efficiënter een plant licht kan omzetten, hoe beter het in staat is om biomassa op te bouwen en energie vast te leggen.  De lampen in de kas zijn dan een belangrijke bron van licht.

Lees ook onze eerder verschenen delen 1, 2 en 3 over Fotosynthese efficiëntie uit de reeks Data in de Kas.

Voor deze analyse zijn de volgende sensoren gebruikt: Sendot Sensor (FE en PAR Blad)

Voor deze case hebben we de periode van 20 tot 25 september geanalyseerd. Gedurende deze dagen werd de fotosynthese-efficiëntie (FE) en de fotosynthetisch actieve straling (PAR) op bladniveau gemeten met een PAR-sensor. Deze sensor, specifiek van Sendot, meet nauwkeurig het aantal micromol fotonen per seconde dat op het blad valt. Het is hierbij belangrijk om te begrijpen dat de gemeten PAR-waarden lager kunnen zijn dan de daadwerkelijke inkomende straling, doordat de sensor zich onder een hoek bevindt en direct op een blad meet.

Grafiek 1

Bovenstaande grafiek bestaat uit twee lijnen. De oranje geeft het aantal PAR aan, gemeten op bladniveau.  De groene lijn geeft de fotosynthese efficiëntie aan. Als we kijken naar de periode van 20 tot en met 23 september (grafiek 1, nummer 1) zien we dat het gewas werd blootgesteld aan een hoge hoeveelheid licht. Gemiddeld ontving het gewas op bladniveau 200 µmol/m²/s. Op sommige momenten werd het gewas zelfs blootgesteld aan bijna 600µmol/m²/s.

Grafiek 2

De streefwaarde van de fotosynthese efficiëntie ligt altijd rond de 82%. In grafiek 2 (nummer 1) zien we dat de hoge lichtintensiteit ertoe heeft geleid dat de dagen erna de fotosynthese efficiëntie in de nacht geleidelijk afname naar ongeveer 77%. Op sommige momenten gedurende dag was er zelfs maar 48% fotosynthese efficiëntie (meestal rond het middaguur) zoals ook te zien is in de grafiek (nummer 2). De lichtstress heeft ervoor gezorgd dat de fotosynthese efficiëntie afnam en op sommige momenten het licht maar voor de helft om kom zetten naar suikers.

Grafiek 3

In grafiek 3 (nummer 1)  zien we dat 24 en 25 september dagen waren met minder licht. Het licht wat op het blad viel was maximaal 200 µmol/m²/s (*). In grafiek 3 (nummer 2) zien we ook dat in deze nachten dat de fotosynthese efficiëntie weer stijgt naar het niveau van de streefwaarde van 82%. De dagen met minder licht hebben er dus voor gezorgd dat de plant heeft kunnen herstellen. In de eerste dag met minder licht (24sept) zien we al een volledig herstel. De 25^ste van september zorgt niet voor verdere herstel. Om die reden is er mogelijk groei misgelopen op de 25^ste omdat de planten al helemaal hersteld waren van de vorige dag. Het advies was dan om mogelijk meer licht door te laten of indien mogelijk meer assimilatiebelichting te geven op de 25^ste van september.

(*)Het aantal micromol op bladniveau zijn altijd lager dan de daadwerkelijke inkomende straling op het gewas. Dit is omdat de klip van de sensor altijd op een hoek van het blad zit.

Kunnen we bovenstaande analyse bevestigen met andere data uit de kas? Ja dat kunnen we. Hiervoor gebruiken we de grafiek van de Lichtafwijking. Lichtafwijking is de procentuele afwijking van de optimale elektronentransportsnelheid, ook wel Electron Transport Rate (ETR) genoemd.

ETR

ETR is een maat voor de snelheid waarmee elektronen door de fotosyntheseketen worden getransporteerd tijdens fotosynthese. Deze snelheid is cruciaal omdat het aangeeft hoe efficiënt de plant licht kan omzetten in energie, die vervolgens wordt gebruikt om suikers te produceren

De streefwaarde van de lichtafwijking ligt op 30%. Een afwijking van boven de 30% wordt gezien als suboptimaal en kunnen we identificeren als een stressmoment voor de plant. Verder is een lichtafwijking met een maximum van onder de 20% weer juist te gemakkelijk de plant. De lichtintensiteit is dan te laag voor wat de plant aan kan. De plant zou dan meer licht aan kunnen op dat moment.

Grafiek 4

In grafiek 4 zien we dat op 20 tot en met 23 september (nummer 1) de lichtafwijking een mooie parabool laat zien, maar wel boven de streefwaarde van 30%. De afwijking is niet extreem veel, maar wel net voldoende om schade aan te richten en stress bij de plant te veroorzaken. We zien ook duidelijk op 24 september dat de plant gemakkelijker het licht kan benutten wat ervoor zorgt dat de plant zijn schade kan herstellen. Echter is de dag van 25 september (nummer 2) onder de 20% en was het herstel al behaald en is hier dus groei misgelopen. De dag van 26 september (nummer 3) zit kort op de 30% maar grotendeels onder de 20% (door de dalen in de grafiek) waardoor dit een suboptimale dag was.

Grafiek 4.2

Wanneer je 26 september vergelijkt met 27 september (nummer1), dan zien we op 27 september een mooiere parabool en langer tegen die 30%. Ons advies zou zijn om een dag zoals die van 27 september te realiseren op 25 september. Dan missen we niet de groei en kan de plant weer optimaal kan fotosynthetiseren.

Grafiek 4.3

In de grafiek met de lichtafwijking zie je bijna dezelfde waardes maar dan omgekeerd (inverse) als in de fotosynhtese grafiek de groene lijn van de FE.
De lichtafwijking grafiek lijk op het inverse van de FE grafiek, maar is dit niet. Het komt heel erg overheen maar in de lichtafwijking grafiek wordt ook nog het PARblad meegenomen in de berekening. Hierdoor verteld het meer dan alleen het inverse van de FE.

Grafiek 5

De hoge lichtintensiteit van 20 tot en met 23 september(nummer 1) omcirkeld, met pieken tot bijna 600 µmol/m²/s, veroorzaakte lichtstress bij de tomatenplant. Hierdoor daalde de fotosynthese-efficiëntie tot slechts 77% op de laatste nacht t.o.v. een gezonde waarde van 82%. Dit betekent dat de plant het licht niet volledig kon benutten en dus onder stress stond. De ETR vertoonde tijdens deze dagen ook een afwijking boven de streefwaarde van 30%, wat erop wijst dat de plant te veel licht kreeg om effectief om te zetten zonder schade op te lopen.

De schade had voorkomen kunnen worden door de lichtintensiteit proactief te reguleren, vooral op de momenten van pieklicht rond het middaguur. De lichtintensiteit had verminderd kunnen worden door het wegschermen van het licht gedurende hoogste lichtpieken of bijvoorbeeld het laatste deel van de middag. Het laatste uur van de middag kan bijvoorbeeld weggeschermd worden om snel herstel te behalen zonder een dag te nodig te hebben met weinig licht. Op die manier mis je maar 1 uur aan licht die mogelijk toch minder efficiënt wordt gebruikt dan een hele dag van weinig licht. Daarmee mis je in absolute termen minder groei. Vergelijk dit met een oververmoeide medewerker die je een uur eerder naar huis laat gaan in plaats van een oververmoeide werknemer die in een burn-out komt. Dit is dus een snelle en effectieve preventieve oplossing.

Het artikel concludeert dat een dynamische en gebalanceerde lichtstrategie, waarbij intensieve belichtingsperiodes worden afgewisseld met periodes van lagere lichtintensiteit, essentieel is voor een stabiele en optimale fotosynthese-efficiëntie. Dit kan helpen om stress te verminderen, het herstel van de plant te bevorderen en de algehele groei en opbrengst te optimaliseren.