In de Verenigde Staten en Canada, waar de teelt van cannabis in gereguleerde markten op grote schaal plaatsvindt, heeft de indoorteelt zich ontwikkeld tot een belangrijke aanjager van innovatie bin Controlled Environment Agriculture. Als hoogwaardig gewas heeft cannabis telers en technologiebedrijven ertoe aangezet systemen technisch maximaal te benutten om opbrengst, uniformiteit en kwaliteit te verhogen.
In de afgelopen tien jaar leidde dit tot steeds krachtigere armaturen, hogere PPFD-doelwaarden, nauwere armatuurafstanden en intensieve lichtstrategieën als gangbare praktijk.
Beperkingen van traditionele belichting
Nu bedrijven opschalen en genetica zich verder ontwikkelt, blijkt dat deze traditionele benadering niet langer volstaat, betoogt Gavita in deze bijdrage. In moderne teeltruimtes ligt de belangrijkste beperking niet bij de lichtopbrengst bovenin het gewas, maar bij wat er gebeurt met fotonen nadat ze de bovenste bladlaag hebben geraakt.
Dit vraagt om een meer integrale benadering van CEA-belichting, waarbij de verdeling van licht binnen het gewas beter wordt afgestemd op de plantfysiologie en de economische realiteit. De aandacht verschuift naar optimalisatie van de lichtverdeling over de volledige plant.
De fysica van een dicht gewas
Commerciële CEA-telers sturen doorgaans op 1.000–1.500 µmol/m²/s bovenin het gewas. Dit ligt dicht bij het verzadigingspunt voor fotosynthese bij cannabis. De bovenste bladeren functioneren daar vrijwel op maximale koolstofassimilatie. Tegelijk onderscheppen zij het merendeel van de invallende fotonen.
De lichtafname in een dicht cannabisgewas is sterk. In de onderste derde van de plant worden regelmatig PPFD-waarden van circa 300 µmol/m²/s of lager gemeten, zelfs bij intensieve ontbladeringsprogramma's.
Fotosynthese en lichtintensiteit hangen nauw samen zolang het verzadigingsniveau niet wordt overschreden. Wanneer de PPFD daalt, neemt de fotosynthese navenant af. In de buurt van het compensatiepunt dragen onderste bladeren niet langer bij aan bloemontwikkeling en verbruiken zij juist assimilaten. Een ongelijkmatig presterend gewas van boven naar beneden leidt uiteindelijk tot opbrengstverlies.
© Gavita
Ontbladeren kent grenzen
De gebruikelijke reactie op beschaduwing is handmatige ingreep. Strategisch snoeien, zware ontbladering en 'lollipopping' worden ingezet om meer licht in het gewas te brengen. Deze maatregelen hebben echter beperkingen.
Ze zijn arbeidsintensief, veroorzaken stress bij de plant en zijn in wezen compenserend: biomassa wordt verwijderd om de gekozen belichtingsstrategie mogelijk te maken, in plaats van de belichting aan te passen aan de aanwezige biomassa. In hoogintensieve, commerciële teeltomgevingen is dat een kostbare afweging.
Een andere kijk op lichtverdeling
Belichting onder het gewas benadert het vraagstuk vanuit de verticale lichtgradiënt. In plaats van uitsluitend te vertrouwen op lichtinval van bovenaf, wordt ook licht van onderaf in het gewas ingebracht. Daarmee wordt het verschil in lichtniveau tussen de boven- en onderzijde verkleind.
Een terugkerende vraag is of licht aan de onderzijde van het blad (abaxiale zijde) efficiënt wordt benut. Lange tijd werd aangenomen dat dit minder effectief zou zijn, onder meer vanwege bladopbouw of huidmondjesverdeling.
Gecontroleerde studies laten een ander beeld zien. Onder hoge lichtcondities blijken bladeren fotonen vergelijkbaar efficiënt te verwerken, ongeacht of het licht via de boven- of onderzijde binnenkomt. Vanuit metabolisch oogpunt maakt de herkomst van het foton weinig verschil.
Fabrikanten zoals Gavita ontwikkelen armaturen die specifiek voor deze toepassing zijn ontworpen, waaronder laagprofiel LED-units voor onderin het gewas. Deze kunnen worden geïntegreerd in bestaande lichtregelsystemen en onafhankelijk of synchroon met licht van boven functioneren. In de praktijk verschuift hiermee de 'verantwoordelijkheid' voor fotosynthese binnen het gewas.
Timing belangrijker dan extra vermogen
Proeven met belichting onder het gewas tonen aan dat het moment van inzetten minstens zo belangrijk is als de lichtintensiteit zelf.
Wanneer onderste bladeren gedurende het grootste deel van hun levenscyclus aan diepe schaduw zijn aangepast, kan plotselinge blootstelling aan hoge lichtniveaus in de bloeifase stressreacties veroorzaken, zoals fotoinhibitie. Daarom is de aanbeveling om belichting onder het gewas al aan het einde van de vegetatieve fase te introduceren, zodat de plant kan acclimatiseren.
Het gaat hierbij minder om het toevoegen van extra energie en meer om continuïteit in lichtbeschikbaarheid. Een blad dat niet onder functionele lichtniveaus zakt, blijft bijdragen aan de productie in plaats van een nettoverbruiker te worden.
© Gavita
Effect op klimaat en irrigatie
Extra lichtbronnen onderin het gewas beïnvloeden het microklimaat. Warmte dichter bij het substraat vergroot het belang van horizontale luchtcirculatie. Zonder adequate luchtbeweging kunnen lokale hotspots en zones met verhoogde luchtvochtigheid ontstaan, wat stress en ziektedruk in de hand werkt.
Meer luchtbeweging verhoogt de transpiratie. Bedrijven die met belichting onder het gewas werken, constateren vaak dat hun irrigatiestrategie moet worden aangepast. Dat komt niet doordat planten willekeurig meer water opnemen, maar doordat een uniform actiever gewas een constantere aanvoer van water en nutriënten vraagt. Belichtingskeuzes zijn daarmee direct gekoppeld aan klimaat- en waterstrategie.
Gevolgen voor strategie met licht van boven
Een van de belangrijkste implicaties van belichting onder het gewas betreft de rol van belichting van boven. Wanneer de lichtverdeling binnen het gewas gelijkmatiger wordt, neemt de noodzaak voor steeds hogere lichtintensiteiten van bovenaf af.
Uit eerste proeven van Gavita blijkt dat een vergelijkbare of zelfs hogere totale fotosynthese mogelijk is met een iets lager vermogen voor de belichting van boven, aangevuld met gerichte belichting in de onderste gewaslagen. Daarmee verschuift de focus van maximale intensiteit naar optimale verdeling.
Voor meer informatie:
Gavita
gavita.com
