Kan slimme sturing van belichting bij sla de teelt optimaliseren?

Doorgaans neemt de teler het zekere voor het onzekere en wordt een teelt zo goed als maximaal belicht om een vooropgesteld productieniveau te bereiken. Maar kunnen we ook hetzelfde bereiken met minder, of goedkoper? Het kiezen van belichtingsmomenten op basis van de gewenste lichtbehoefte van het gewas toont potentieel in het verhogen van de rendabiliteit.

Elk gewas, ras en zelfs groeistadium beschikt over een specifieke lichtbehoefte die nodig is voor het bereiken van een optimale productiviteit en kwaliteit. Kennis hierover laat toe om exact te bepalen hoeveel extra licht nodig is wanneer een zekere hoeveelheid zonlicht verwacht wordt om aan die dagelijkse lichtbehoefte te voldoen. Bij de bepaling van deze streefwaarde moet er – naast het type gewas – echter ook nog rekening gehouden met enkele bijkomende factoren zoals de lichtdoorlatendheid van de serre, de geïnstalleerde belichtingscapaciteit en uiteraard ook de weersvoorspellingen tijdens de teeltperiode. Wanneer een streefwaarde gekozen is en we weten vandaag hoeveel zonlicht er morgen invalt, dan kunnen we bijvoorbeeld op basis van de verwachte elektriciteitsprijzen van morgen (“Belpex dag -1 markt”) de beste tijdstippen uitkiezen voor het belichten om aan de gekozen lichtbehoefte te voldoen.

De concepten ‘DLI’ & ‘lichtintegratie’

De gewasspecifieke, dagelijkse lichtbehoefte staat ook wel bekend als de DLI of ‘Daily Light Integral’. De DLI is de hoeveelheid lichtdeeltjes die betrokken zijn in het fotosynthese-proces (PAR-fotonen) die invallen op een m² gedurende 24  uur. Elk gewas, en zelfs ras, heeft een zeker optimum wanneer het aankomt op de hoeveelheid licht voor een ideaal verloop van de fotosynthese tijdens de dag. Te weinig licht geven is ten koste van de productie, maar te veel kan evengoed de rendabiliteit verlagen. Het slim sturen van de belichting om elke dag een ideale lichthoeveelheid te bereiken is de sturing volgens het DLI-concept.

Deze aanpak kan van dag tot dag bekeken worden, maar als het weer wat wisselvallig is, dan is het bereiken van een gemiddelde minder evident. Daarom kan ook overwogen worden om het verleden mee in rekening te brengen. Als er vandaag bijvoorbeeld meer dan genoeg zonlicht inviel voor het behalen van de streef-DLI, dan kan een deel van het “overschot” aan licht naar morgen “overschrijven”. Dit principe noemt men lichtintegratie. Door een aantal dagen samen te beschouwen, wordt het werken met de combinatie van voorspellingen en invloeden van het verleden betrouwbaarder om de streef-DLI voor een teelt te bereiken.

Klassieke regeling versus dynamische sturing

Afgelopen najaar voerde het PCG in samenwerking met Thomas More een eerste verkennende proef uit met hydrosla rond de sturing van belichting volgens de concepten van DLI en lichtintegratie. In de MGS-serre van het proefcentrum hangt overal 78 µmol/m².s led op gewasniveau (Philips Toplight DRW-LB2013) boven het teeltsysteem. De serre werd opgesplitst in twee helften die gescheiden werden door een doek die geen licht doorlaat. In beide helften mochten de lampen branden binnen het tijdsvenster tussen 3u30 en 19u30. Eén helft werd hierbij klassiek geregeld op een stralingsgrens van 100 W/m²; de andere helft werd aangestuurd via het DLI-concept en lichtintegratie. 

Concreet werd voor deze periode van het jaar de DLI-streefwaarde op 9 mol PAR-fotonen/m²/dag gezet. De periodes van schemering werden standaard opgevangen met de belichting om strekking van het gewas te vermijden. Ook werd lichtintegratie toegepast door 45% van het lichtoverschot van dag-2 en 55% van het lichtoverschot van dag-1 mee te nemen naar dag 0 voor de berekening van de hoeveelheid benodigd licht. Samen met de weersvoorspelling en de verwachte elektriciteitsprijzen van dag 0, zoals weergegeven op dag-1, werden de interessantste uren geselecteerd om bij te belichten. Er werden drie plantingen van de rassen Saturdaï en Mondaï in de proef opgenomen.

Iets beter teeltresultaat met DLI

Behalve voor de derde planting van Mondaï waren er geen significante verschillen waarneembaar op vlak van productie. De helft van deze planting die volgens het DLI-concept belicht werd had een statistisch hoger gewicht van 265,2 g t.o.v. 246 g bij de klassiek belichte helft. De Mondaï-planten van plantingen 2 en 3 vertoonden 5 tot 10% minder rand in het DLI-belichte compartiment dan de Mondaï in het klassiek belichte compartiment. Verder waren beide rassen beter gekleurd in het hart en op het buitenste blad, maar ze vertoonden wel een beetje meer graterigheid.

Hoewel er bijna geen verschil zat tussen de gemiddelde oogstgewichten tijdens de proef, ontving de DLI-belichte helft 4,5% meer licht en lag de elektriciteitskost ook 9,48% hoger. Wanneer de oogstgegevens worden uitgezet ten opzichte van de hoeveelheid ontvangen licht, kunnen de twee belichte helften met elkaar worden vergeleken op vlak van efficiëntie in gebruik van licht, oftewel fotosynthese-efficiëntie (Figuur 1). De ‘1% meer licht = 1% meer productie-regel' wordt in de figuur door de stippellijnen voorgesteld. Daar zie je dat plantingen 1 en 3 van Mondaï en planting 1 van Saturdaï gemiddeld beter gebruik maakten van het ontvangen licht wanneer het DLI-principe werd gehanteerd. Voor de andere plantingen was dat niet het geval, maar die scoorden dan beter op rand.

Figuur 1. De fotosynthese-efficiëntie van de rassen Saturdaï en Mondaï voor plantingen 1, 2 en 3 in de DLI-belichte helft en de klassiek belichte helft van de serre. De fotosynthese-efficiëntie is uitgedrukt als verhouding tussen het gemiddelde oogstgewicht van een planting en de hoeveelheid licht die een teelt ontving. 

Elektriciteitskost nog te hoog 

In het algemeen suggereren de eerste resultaten een licht positief teeltresultaat, maar verdere validatie bij meer plantingen en rassen is nodig. Daarnaast werd tijdens de proef geen besparing op elektriciteitskosten gerealiseerd zoals gehoopt. Dit valt voor een deel te wijten aan en te hoog gekozen DLI-streefwaarde voor de proefperiode en de uitzonderlijk donkere maand december in 2017. Verdere verfijning van de DLI-streefwaarde is nog mogelijk om naast fotosynthese-efficiënt ook kostenoptimaal te belichten.

Meer info?
R. Van Havermaet
Onderzoeker serreteelten
PCG, Kruishoutem
T +32 (0)9 331 60 91
robin@pcgroenteteelt.be

Onderzoek uitgevoerd in het kader van het LA-traject ‘LightMan, Management van licht in bedekte teelten’ (140979).