An energy dynamic Norwegian greenhouse industry (VeksthusDynamikk)

Hovedmål: Utvikle en mer energieffektiv og miljøvennlig veksthusproduksjon. Resultater: - God økonomi ved optimal CO2-styring. Det er dokumentert opptil 100% økt fotosyntese/vekst ved å holde høyt CO2-nivå (800-1200 ppm) ved høye temperaturer (ca. 30°C) 6 timer midt på dagen. Med 20 timers vekstperiode gir det ca. 30% vekstøkning på døgnbasis. En investering for å få dette til vil være inntjent på 4 år. - Varmelagring, avfukting/kjøling. Utstyr for kjøling/avfukting kan høste 200.000 KWh/daa. /år. Dette kan oppnås ved en investering på kr 500.000 for et veksthusanlegg på ett daa. Under forutsetning av at denne energien brukes, vil investeringen være lønnsom og tilbakebetalt på 6 år. Ved å bruke samme tekniske løsning og høyt CO2-nivå midt på dagen (redusert lufting), kan investeringen tilbakebetales på 2,5 år. - I en agurkkultur benyttes svært lite plantevernmidler, men i noen situasjoner er det nødvendig. Dette er ikke en ønsket situasjon. VeksthusDynamikk har gjort banebrytende arbeid ved at man har påvist at mjøldogg kan bekjempes med belysning med ultrafiolett lys (UV-B) om natta. Det er også utviklet utstyr som kan anvendes. Ved å investere kr 250 000.- i en UV-B-tralle/robot, kan denne ha kapasitet til å behandle 5000 m2. Kostnadene vil trolig bli redusert og kapasiteten utvidet når dette kommer i vanlig kommersiell bruk. Vi har sammenlignet kostnader for bruk av plantevernmidler og funnet at UV-metoden er tilbakebetalt på 3,5 år. - LED kontra SON/T. LED-lamper har ca. 20% høyere utbytte i µmol s-1m-2 pr. watt enn vanlig vekstlys. Dyrkingsforsøk med LED sammenlignet med SON/T-belysning viste tilnærmet lik vekst pr. KWh. Med samme lysutbytte/avling vil LED-installasjonen koste 376 000 kroner mer pr. daa og år enn SON/T. - Lave natte-temperaturer har generelt ubetydelig effekt på fotosyntesen om dagen, så det er spørsmål om å holde optimal døgnmiddeltemperatur, da det er den som styrer utviklingshastigheten hos plantene. - Ved bruk av LED blir plantene mere kompakte enn ved SON/T eller naturlig lys, noe som understreker at LED sammen med UV-B er aktuelt som erstatning eller tillegg til bruk av veksthemmende kjemiske midler. - Luftfuktighetsresponser og hormonregulering hos urteaktige planter er forskjellig fra treaktige vekster, og abscisinsyre (ABA) ser ut til å spille en mindre rolle for spalteåpningsfuksjonen hos arter som tomat og agurk enn hos roser. - Etylen er involvert i reguleringen av spalteåpningene hos tomat, og høy luftfuktighet øker produksjonen og følsomheten for etylen og dermed åpner spalteåpningene. - Forhold under produksjon (lyskvalitet, temperatur, luftfuktighet, etc.) har stor betydning for transpirasjonen, vanntap og kvalitet etter høsting. Blått lys gir et signal som påvirker åpning av spalteåpninger og kan benyttes for å øke transpirasjonen og sikre optimalt næringsopptak under høy luftfuktighet hos urteaktige planter som tomat og agurk. Blått lys påvirker både ABA-nivået og ABA-metabolismen og dermed også tørketoleransen etter høsting. - Melduggsoppen er påvirket av daglengde og lyskvalitet o 20 timer dag eller mer hemmer utviklingen o Rødt lys hemmer utviklingen, mørkerødt fremmer den - Bølgelengder mellom 250 og 280 nm viste ingen forskjell i effekt av UV mot meldugg. Det var en doseavhengig overgangsfase mellom 290 og 310 nm, mens det ikke var effekt av bølgelengder over 310 nm. Planter er tolerante for UV i området 270-300 nm, som er det aktuelle bølgeområde som bør brukes for kommersiell behandling. - Optimal dose og behandlingsintervall for UV-B for kontroll av mjøldogg ble bestemt for asters, rosmarin, jordbær og tomat. Så lenge den totale dosen var lik, var det lik effekt av å behandle enten tre ganger om dagen, en gang om dagen eller tredje hver dag. - Angrep av mjøldogg i tomat var lavt hvis forholdet rødt: blått lys var 75:25 eller 50:50, og et forhold på 50:50 reduserte plantehøyden uten å redusere bladarealet i forhold til høyere mengder rødt lys. - I samarbeid med andre prosjekter er det satt i gang forsøk i Norge og USA for å ta i bruk UV/lys-teknologien i praktisk dyrking. Gjennom doktorgradsarbeid ved NMBU og Cornell University er det initiert grunnleggende arbeid for å få en bedre forståelse av de genetiske, biokjemiske og fysiologiske prosessene som påvirkes av UV/lys hos mjøldoggsoppene. - Formidling. Det er publisert 38 vitenskapelige artikler i internasjonale tidsskrift med referee og 130 foredrag og artikler i norske fagtidsskrift, hvorav forskerne tilknyttet VeksthusDynamikk hadde en kursdag på NGF sitt store arrangement mot næringen, Gartner 2016. To etterutdanningskurs ble holdt med meget god deltakelse fra næringslivet, vesentlig gartnerieiere, og hvor det siste gir rett til eksamen ved NMBU. Prosjektet har hatt to seminarer i samarbeid med Universitetet i Wageningen i Nederland, med deltakere fra etterutdanningskurs, veiledningstjenesten, gartnere og forskere.

An energy dynamic Norwegian greenhouse industry (VeksthusDynamikk) Energy costs in Norwegian greenhouses amount to 25 to 40% of total costs, and it is thus a major goal for the industry to reduce energy costs, but also to become less dependent on fossil f uels. Temperature control where the temperature within a certain range follows the irradiance level may be an efficient means to reduce energy consumption. High light use efficiency in plants depends on the maintenance of a high CO2 level, and recent resu lts indicate that large temperature fluctuation may reduce this effect. We want to clarify if this is a general effect in greenhouse plants. Ventilation due to high air humidity accounts for up to 40% of the energy costs in greenhouses, and therefore we w ant to remove humidity without ventilation by condensation, using active cooling by a heat pump in a so called semi-closed greenhouse. The condensation heat will be stored in a buffer tank or used directly for heating in the greenhouse. Due to inefficient stomata closure at high humidity, night transpiration of the canopy might strongly increase the need for ventilation. We aim to improve the stomata functionality by humidity control and light quality using light emitting diodes (LED s). LEDs are anticipa ted to become superior in energy efficiency to the commonly used high pressure sodium lamps, and thus there is a great potential to improve productivity and save energy. Powdery mildews are the most important diseases in greenhouse crops, and LEDs will be a core technology in developing substitutes for chemicals controlling the diseases. Furthermore, LEDs will also be tested as possible substitutes for chemical growth regulators. Before implementing new technology derived from the project, thorough analys is of energy consumption and costs will be carried out. All work packages involve industry and international research collaboration, and our research results will be brought into educational and industry programs.