CO² speelt een grote rol in de productie van kasgewassen. Koolstof (de C in CO²) is, na water, het tweede, meest belangrijke onderdeel van een tomatenplant (een tomatenplant bestaat voor 80% uit water en voor meer dan de helft van de resterende 20% uit koolstof). Het grootste deel van die koolstof wordt door de plant opgenomen door middel van de opname van het gasvormige CO² in het fotosyntheseproces.
Volgens Godfried Dol, specialist in het telen in semi-gesloten kassen, is het heel bijzonder dat een kleine concentratie van 400 ppm atmosferische CO² (0,04%) ervoor kan zorgen dat er voldoende bomen, planten, fruit en groenten groeien om alle mensen, dieren en insecten in de wereld te voeden.
Het is dan ook logisch dat een verhoogd niveau van CO² resulteert in een grotere oogst.
CO²-gehaltes en productie nemen toe
Wat de exacte toename is van de tomatenoogst door CO²-gehaltes wordt getoond in de grafiek. Deze gaat terug tot de jaren ’80 toen CO²-gehaltes 350 ppm bedroegen. Dit is waar een oogst van 100% wordt aangegeven.
De huidige CO²-gehaltes zijn gestegen naar 400 ppm, wat resulteert in een toename van de tomatenoogst van 3% wereldwijd. Bij 2000 ppm neemt de oogst toe met 40%. Na 2000 ppm is er geen toename meer te zien. Boven dat niveau zijn er nog wel voordelen voor de oogst, maar over het algemeen zijn de kosten dan hoger en is er een extra risico op koolmonoxide, ethyleen NOx en Sox als er gebruik wordt gemaakt van CO² uit een boiler.
Vergeet de andere parameters niet
Deze oogsttoenames kunnen alleen worden bereikt als alle andere belangrijke parameters voor de groei ook optimale niveaus behouden. Er moet genoeg licht zijn, het mag niet te warm of te koud zijn, er moet een juiste luchtvochtigheid zijn etc. Een vegetatieve plant zal CO² omzetten in bladeren, terwijl een generatieve plant de CO² zal gebruiken voor grotere vruchten.
Let op dat de grafiek lage CO²-gehaltes toont die de oogst op significante wijze kunnen verlagen. Deze situatie kan voorkomen wanneer het buiten koud genoeg is voor een luchtuitwisseling van (bijna) nul en de planten de beschikbare CO² uit de lucht opnemen als de lucht niet wordt aangevuld met extra CO².
Luchtuitwisseling
De maximale CO²-gehaltes die in een kas kunnen worden aangehouden hangen voornamelijk af van de hoeveelheid luchtuitwisselingen in de kas. De plantopname is een veel kleinere factor. Het lijkt erop dat, als er minder lucht wordt uitgewisseld, de CO²-gehaltes in de kas zullen toenemen. Een vergelijking van de luchtuitwisseling in drie types kassen wordt in de tabel hieronder getoond.
Godfried stelt dat de luchtuitwisseling bij een conventionele kas kan worden berekend op basis van de ventilatorposities en de snelheid van de wind buiten (in deze berekening wordt geen rekening gehouden met de windrichting). Gebaseerd op bijvoorbeeld een windsnelheid van 4 meter per seconde, 'wind siede opening' van 11% en een 'lee side' opening van 100% wordt de lucht in de gehele kas 7 keer per uur uitgewisseld.
Dit komt overeen met een ventilatorsnelheid van 60% in een semi-gesloten kas. (Godfrey waarschuwt hierbij wel voor verschillende producenten die verschillende ventilatorcapaciteiten aanbieden.) Bij warm weer moeten de ventilatoren verder open in een conventionele kas. In een semi-gesloten kas moeten ze sneller draaien om de luchtuitwisseling te verhogen en de CO²-gehaltes te verhogen.
In de tabel toont de tweede kolom van rechts de berekening van de toename van het CO²-gehalte wanneer er 100 kg per hectare per uur wordt geïnjecteerd in een kas, overeenkomend met het aantal luchtuitwisselingen per uur. Een hogere luchtuitwisseling resulteert in minder toegevoegd CO².
De rechterkolom geeft de oogsttoename weer als gevolg van de toegenomen CO²-gehaltes (zie gelinkte grafiek hierboven) voor elk niveau van luchtuitwisselingen.
Koeling helpt bij de toename van CO²
Als je kijkt naar de hoge luchtuitwisselingen aan het eind van de tabel, zie je dat de toevoeging van CO² in conventionele kassen geen positief effect heeft op de oogst wanneer de ventilatoren 100% open staan. De semi-gesloten kas kan een kas koel houden onder de meest extreme omstandigheden door een ventilatorsnelheid van 70% aan te houden. Bij deze snelheid is de luchtuitwisseling laag genoeg om de CO²-gehaltes te verbeteren naar 26 ppm, wat de oogst verbetert met 2,8%.
Dit is slechts een scenario bij een bepaalde luchtuitwisseling op een bepaald moment van de dag, waarbij er 100 kg CO² per uur wordt toegevoegd, maar het bewijst volgens Godfried het feit dat er een verbetering van de oogst is vanwege het efficiëntere koelsysteem van de semi-gesloten kas. De verdampingskoeling kan ook perfect worden gemoduleerd worden als de weersomstandigheden buiten koeler zijn. Het effect van het koelen van de buitenlucht voor deze de kas inkomt zal resulteren in minder luchtuitwisselingen en toegenomen CO²-gehaltes.
Toen het experiment werd herhaald, maar nu met 200 kg CO² per hectare per uur, verdubbelden de voordelen in zowel ppm als in percentage opbrengsten, laat Godfried zien. Voor goede berekeningen van de voordelen van CO² moet er volgens wel ook naar de kosten van CO² worden gekeken, evenals naar de prijs van de geteelde producten.
Superieure luchtbeweging
Bij lage luchtuitwisselingsgehaltes kan de semi-gesloten kas ook voordelen bieden voor de opname van CO². Semi-gesloten kassen hebben een minimale ventilatorsnelheid nodig van 30% om de leidingen gevuld te houden, maar dat betekent niet dat alle lucht naar buiten verloren gaat. Het recirculatieraam zorgt ervoor dat de kaslucht voorbij de ventilatoren kan worden gerecirculeerd. De met CO² verrijkte lucht stroomt continu langs de bladeren en versnelt daarmee het fotosyntheseproces.
De superieure luchtbeweging verbetert niet alleen het microklimaat rondom de oppervlaktes van de bladeren, maar laat ook meer CO² langs de bladeren stromen. Voor de plant betekent dit een lagere luchtvochtigheid en een hoger CO²-gehalte aan de bladoppervlaktes.
De berekening van de exacte voordelen van CO² in de vergelijking een semi-gesloten kas met een conventionele kas is gecompliceerd. Naast het CO²-gehalte, de kosten van CO², de toename in de oogst en de productprijs speelt ook het klimaat buiten een rol, weet Godfried. In droge, koele klimaten kan het luchtuitwisselingsgehalte eenvoudiger laag worden gehouden dan in een warm, vochtig klimaat met grotere oogsten.
In het slechtste scenario levert een semi-gesloten kas bij warm weer nog altijd een oogsttoename op van 2,8% in vergelijking met een conventionele kas (zie tabel).
Het verschil zou echter wel eens kunnen oplopen tot meer dan 10% bij koelere weersomstandigheden.
Dit artikel maakt deel uit van een serie over het telen in een semi-gesloten kas. Lees hier meer over no-go's voor semi-gesloten kassen, koeling, het verschil tussen semi-gesloten en kassen met het Pad&Fan-concept en hoe teleurstelling door ongewenste luchtstromen kan worden vermeden, net als teleurstelling door te vegetatieve gewassen of de onjuiste luchtvochtigheid in de kas, ook in tomaat. Het laatste artikel ging over het aanhouden van een hogere luchtvochtigheid in de nacht.
Voor meer informatie:
Glasshouse Consultancy
www.glasshouse-consultancy.com
Godfried Dol
LinkedIn
godfrey@glasshouse-consultancy.com
+81 80 700 94 006