"Planten kunnen echt een goed leven hebben in een vertical farm." Dat is de overtuiging van professor Leo Marcelis, hoogleraar en leerstoelhouder Tuinbouw en Productfysiologie aan Wageningen University. Maar om die planten het best mogelijke leven te geven in een vertical farm, is er veel optimalisatie nodig op het gebied van belichting en omgevingscondities, zo legde hij uit tijdens een presentatie op de recent gehouden Vertical Farming Conference.
De vele aspecten van licht
Allereerst is er licht. "We moeten ons realiseren dat licht meerdere aspecten heeft. Het gaat om de intensiteit van het licht en om het aantal uren licht per dag. Samen zorgen deze twee aspecten voor een zekere Daily Light Integral. Het gaat ook om de lichtkwaliteit, de kleur van het licht en de richting van het licht, aangezien zonnelicht en licht van HPS-lampen van bovenaf komen. Toch kunnen we het licht ook uit verschillende richtingen krijgen bij het telen van hogedraadgewassen."
Licht betekent ook warmte, wat de temperatuur van het plantenweefsel beïnvloedt. En dat beïnvloedt op zijn beurt de ontwikkelingsprocessen in de plant. "Het heeft ook een direct effect op de verdamping, wat belangrijk is voor de plant maar ook het microklimaat beïnvloedt. En het microklimaat heeft wederom invloed op de plant. Het is dus een feedbacksysteem."
Kleur
Leo gaat dan wat dieper in op sommige aspecten van licht, te beginnen met kleur. "De plant heeft een aantal fotoreceptoren, een soort ogen van de plant." De meest bekende fotoreceptoren zijn UVR8, die UV-licht waarnemen, een type licht dat gewoonlijk niet wordt gebruikt in vertical farms. Dan zijn er de blauwlichtreceptoren, de cryptochromen en de fytochroomfamilie van fotoreceptoren, die een rood licht en verrood licht ontvangen. "Die fotoreceptoren hebben een diepgaande invloed op veel processen in de plant."
Verrood licht
Leo richt zich in zijn lezing op verrood licht, licht tussen de 700 en 800 nanometer, dat tot nu toe in niet veel vertical farms wordt gebruikt. "Het is nauwelijks zichtbaar voor het menselijk oog en wordt niet beschouwd als fotosynthetisch actief." Het heeft echter wel invloed op de plant, want verrood licht maakt de plant meer langwerpig en vergroot het bladoppervlak.
"Deze uitbreiding van het bladoppervlak is vooral belangrijk bij jonge planten. Uiteindelijk groeit een plant alleen door licht. En daartoe moet een plant het licht absorberen. Als het licht niet wordt geabsorbeerd door een blad, kan het licht op de grond vallen en dus verloren gaan. Bij jonge planten zien we vaak veel licht op de grond vallen, dus daar is het erg belangrijk om het bladoppervlak te stimuleren. Verrood licht kan daarbij helpen."
Omdat planten tijdens zonsondergang gevoeliger zijn voor verrood licht, kan het zinvol zijn om op dat moment van de dag een klein beetje verrood licht te geven – zelfs 15 minuten is genoeg om effect te hebben.
Verrood licht beïnvloedt ook de distributie van assimilaten door de plantenorganen. Het vermindert de wortelgroei bij sla. Bij tomaten bleek dat het toevoegen van verrood licht leidde tot een toename van 45% van de droge stof in de vruchten. "Dat kwam vooral door een verandering in de verhouding tussen vegetatieve en generatieve groei. Met verrood licht kunnen we meer assimilaten naar de vruchten verplaatsen." Verrood licht is dus een hulpmiddel voor telers om de verhouding tussen vegetatieve en generatieve groei in evenwicht te brengen.
Lichtduur
Ook de duur van het licht maakt een verschil. Leo wijst op een experiment waarin een aantal tomatenplanten werd geteeld bij 12 uur licht, andere bij 15 uur en een derde deel bij 18 uur. "Als je van 12 uur naar 15 uur gaat, krijg je 20% meer opbrengst. Een vergelijkbare toename van het licht van 15 naar 18 uur leidde tot een opbrengsttoename van slechts 8%." Hieruit blijkt dat een langere daglengte leidt tot meer opbrengst, maar de efficiëntie zal afnemen naarmate de lichtduur toeneemt.
"Dus als je de efficiëntie van de lampen wilt verbeteren, kun je niet altijd de maximale hoeveelheid licht gebruiken." Bij tomatenplanten is het dan ook niet aan te raden om het licht 24 uur per dag aan te hebben, terwijl andere gewassen, zoals rucola, het goed zouden kunnen doen met zo'n belichtingsregime.
Houdbaarheid
Maar het gaat niet alleen om de opbrengst, kwaliteit is net zo belangrijk. Volgens Leo moet je in een vertical farm in eerste instantie focussen op groei en de laatste vijf tot zeven dagen op kwaliteit. Als je focust op kwaliteit, zie je de resultaten overigens niet alleen tijdens de teelt, maar ook na de oogst. In een experiment bleef sla die onder intensief licht was geteeld twee weken na de oogst nog vers, terwijl bladeren van andere sla al begonnen te verwelken.
"De houdbaarheid is dus ook erg afhankelijk van de lichtintensiteit. Meer licht zorgt voor meer suikers in de bladeren van sla, maar ook meer vitamine C. Die twee samen zorgen ervoor dat de houdbaarheid toeneemt."
Licht - een deel van de vergelijking
"Er zijn oneindig veel mogelijkheden met licht, maar het heeft geen zin om het licht te optimaliseren als je dat niet doet in combinatie met alle andere groeifactoren in de vertical farm: temperatuur, CO2, luchtvochtigheid, luchtstroom, zowel in het macroklimaat als in het microklimaat, wat er in het wortelmedium zit, water en voedingsstoffen", besluit Leo.
Voor meer informatie:
Wageningen University & Research
www.wur.nl