Kasvihuoneen kasvutekijät. VALO Tuula Tiirikainen Keuda Mäntsälä Saari

Transkriptio

1 Kasvihuoneen kasvutekijät VALO Tuula Tiirikainen Keuda Mäntsälä Saari

2 Kasvien kasvuun vaikuttavat: - Lämpö - Valo - Vesi - Ilmankosteus - Hiilidioksidi - Ravinteet - Kasvin perinnölliset eli geneettiset ominaisuudet -> kasvutekijät

3 Valo ja valotus Valon vaikutukset kasveihin vaihtelevat sen voimakkuuden, suunnan ja aallonpituuden mukaan Valo vaikuttaa mm. kasvin yhteyttämisnopeuteen, kasvuun ja sadontuottokykyyn Kasvihuoneviljelyssä voidaan vaikuttaa valon määrään ja laatuun silloin kun se on taloudellisesti ja teknisesti mahdollista valottamalla, heijastamalla ja varjostamalla

4 Valon ominaisuudet Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, josta pieni osa aistitaan valona -> näkyvän valon aaltoalue tai aallonpituus Fotoni eli valokvantti on sähkömagneettisen energian välittäjähiukkanen -> fotoni törmää atomiin ja siirtää energiansa atomille, joka virittyy -> vastaanottajaatomien virittyminen on yhteyttämisen perusta Reseptorit sijaitsevat kasvin viherhiukkasissa eli klorofylleissa -> yhteyttäminen vaatii juuri oikean energiamäärän sisältäviä fotoneita -> kaikki säteily ei ole käyttökelpoisia yhteyttämiseen

5 Valo kasvutekijänä Kasvihuoneessa viljelykauden pituuteen vaikuttaa valon määrä Luonnonvaloon perustuvan viljelykauden pituus kasvihuoneessa = se vuotuinen ajanjakso, jolloin luonnonvaloa on tarpeeksi viljelyn kannalta Käytännössä aikavälillä n n noin 8 kk

6 Valon vaikutus kasveihin kasvien kehitykseen vaikuttavat valotuntien määrä, valon voimakkuus, valon suunta ja valon laatu Valo vaikuttaa yhteyttämisen kautta kasvimassan tuotantoon, kasvin muotoutumiseen, suuntautumiseen ja kasvurytmiin

7 Valon laatu Yhteyttämiselle tärkeät aallonpituusalueet ovat nm eli lähes sama kuin näkyvän valon alue Aallonpituutta mitataan nanometreinä (nm) Luonnonvaloviljelyssä nettokasvua tapahtuu kun auringosta tuleva säteilysumma on riittävän korkea esim. 65 Wh/m²/vrk Taloudellisen kasvun raja kuitenkin vaihtelee viljeltävän kasvilajin ja viljelylämpötilan mukaan.

8 kasvi yhteyttää - yhteyttäminen vähäistä kasvi yhteyttää

9 Valon laadun vaikutus kasvuun säteilylaji aallonpituus nm vaikutus kasvuun ultraviolettisäteily -ehkäisee kasvua näkyvä valo: violetti kasveille edullista sininen tukevoittaa vartta sinivihreä lisää yhteyttämistä vihreä heijastuu takaisin kellanvihreä vihreistä lehdistä keltainen vaikuttaa heikosti yhteyttämiseen oranssi imeytyy voimakkaasti punainen lehtiin, edistää pituuskasvua, lisää huomattavasti yhteyttämistä kaukopunainen > - venyttää kasvia infrapunasäteily - venyttää kasvua

10 Valon laadun vaikutus kasvuun auringon säteily sisältää runsaasti sinistä, keltaista ja punaista valoa säteilyn eri lajit vaikuttavat kasvissa eri toimintoihin, joten useita aallonpituuksia sisältävä valo takaa tasapuolisen ja sopusuhtaisen kasvun valon laatu on otettava huomioon annettaessa kasveille tekovaloa

11 PAR-säteily = fotosynteettisesti aktiivinen säteily (photosynthetically active radiation) tarkoittaa valon aallonpituusaluetta, jota kasvi voi käyttää hyväkseen yhteyttämisessä Säteily on lähes sama kuin näkyvän valon alue, mutta kasvi käyttää siitä hyväkseen parhaiten sinistä ja punaista valoa

12 Fotosynteesi Yhteyttämisessä kasvi muuttaa valon energian avulla veden ja hiilidioksidin sokereiksi, joita kasvi käyttää hengittämiseen sekä kasvun ja kehittymisen rakennustarpeiksi juurillaan imemiensä rakennusaineiden kanssa Yhteyttäminen tapahtuu lehtien ja varren viherhiukkasissa Hengitykseen kuluu n. 40 % tuotetusta sokereista, loput kasvi käyttää kasvuun ja kehittymiseen

13 Fotomorfogeneesi Tarkoittaa valon vaikutusta kasvin ulkonäköön Päivänvalossa kasvi saa yhtä paljon punaista ja kaukopunaista valoa, jolloin kasvu on tasaista Mitä enemmän kaukopunaista valoa on suhteessa punaiseen valoon sitä enemmän kasvi venyy ja kasvaa kohti valoa Fytokromi-proteiini säätelee eri kasvihormonien määrää ohjaten näin kasvin kasvusuuntaa

14 Fotoperiodismi = päivänpituuden vaikutus kasvien kehitykseen ja kukintaan - lyhyenpäivänkasvit (short day plants, SDP) - pitkänpäivänkasvit (long day plants, LDP) - päiväneutraalit kasvit Ratkaiseva tekijä on yhtenäisen yön eli pimeän jakson pituus, jolloin fytokromi virittyy pimeässä ja kukka-aiheiden muodostus alkaa

15 Valon voimakkuus tiettyyn rajaan saakka kasvien kasvu on sitä voimakkaampaa, mitä enemmän kasvit saavat valoa Valon määrän lisääminen vaikuttaa suoraan yhteyttämisnopeuteen, kunnes valo saavuttaa kyllästyspisteen = valotaso, jota suurempi valomäärä ei enää kasvata yhteyttämisnopeutta kesällä aurinkoisena päivänä valaistusvoimakkuus saattaa kohota luksiin ja kasvihuoneessa kasvuston lähellä luksiin (valaistusvoimakkuuden yksikkö, luksi=lx), lisävaloa annettaessa pyritään voimakkuus nostamaan luksiin

16 Nettokasvu Nettokasvu = yhteyttäminen - hengitystappiot kun valoa on niukasti, päivällä yhteyttämisessä muodostunut vähäinen sokerimäärä kuluu yöllä hengitykseen eikä lisäkasvua tapahdu jotta nettokasvua tapahtuisi, yhteyttämistuotteita olisi muodostuttava enemmän kuin niitä kuluu hengityksessä

17 Nollakasvu Nollakasvu = yhteyttäminen ja hengitystappiot ovat yhtä suuret vähävaloisana aikana yhteyttäminen on niin vähäistä, että kaikki yhteyttämisessä syntynyt sokeri palaa hiilidioksidiksi ja vedeksi eikä kasvin paino lisäänny

18 Nollakasvu -> nettokasvu nollakasvu palautuu nettokasvuksi, kun valon määrä lisääntyy ja yhteyttäminen nopeutuu tai kun lämpötila laskee ja hengitys hidastuu Nettokasvua voidaan lisätä: alentamalla viljelylämpötilaa antamalla lisävaloa hiilidioksidilannoituksella istuttamalla kasvit aikaisintaan 15.2.

19 Valon tarve Vaihtelee kasvilajeittain Valokasvit vaativat runsaasti valoa kasvaakseen ja kehittyäkseen normaalisti Monet viherkasvit ovat varjokasveja, jolloin ne pystyvät käyttämään vähäisenkin valon hyväkseen Mitä vähemmän valoa on saatavissa, sitä alhaisempana viljelylämpötila on pidettävä.

20 Kalpeutumiskasvu Kalpeutumiskasvu eli etioloituminen valottomana aikana kasvissa ei tapahdu kasvua yhteyttämistuotteiden varassa vaan kasvi hajottaa vanhaa solukkoaan ja muodostaa siitä uutta kasvissa muodostuu tällöin vähän lehtivihreää, mikä näkyy kasvin normaalia vaaleampana värinä

21 Kalpeutumiskasvun haitat Etioloitumisesta on monia haittoja: versot kasvavat hennoiksi kasvin paino alenee varsi kasvaa pituutta ja lehdet ovat pieniä kukat kehittyvät heikosti tai niitä ei muodostu lainkaan Valon kompensaatiopiste = valon määrä, jolloin kasvua ei tapahdu eikä yhteyttämistuotteita varastoidu solukkoihin, mutta kasvi pysyy hengissä.

22 Normaalikasvuinen kurkku väri tummanvihreä runsaasti lehtivihreää sato runsas nettokasvua

23 Vähässä valossa kasvanut kurkku Esim. liian aikaisin istutetut taimet väri vaalea vähän lehtivihreää sato vähäinen lisäkasvu vähäistä

24 Kasvihuoneen kasvukausi Kasvihuoneessa kasvukausi se ajanjakso, jolloin luonnonvaloa on niin runsaasti, että syntyy nettokasvua (vrt. avomaa) Kasvukauden vähimmäisvaatimukset: valoisan ajan pituus 9 h 12 min säteily kasvihuoneessa 45 mwh (säteilyenergiaa mitataan wattitunteina l. Wh) kaksi aurinkotuntia vuorokaudessa Etelä-Suomessa kasvukausi alkaa n ja päättyy n

25 Viljelykausi luonnonvalossa Luonnonvaloon perustuvan viljelykauden pituus kasvihuoneessa = se vuotuinen ajanjakso, jolloin luonnonvaloa on tarpeeksi viljelyn kannalta Käytännössä viljelykausi aloitetaan n eli tehdään esim. tomaatin ensimmäiset istutukset ja viljelykausi lopetetaan lokakuun loppuun mennessä

26 Ympärivuotinen viljely Taloudellisesti kannattavaa vain korkeatasoisissa kasvihuoneissa, joissa pystytään antamaan keinovaloa Vaatii korkeita valotusmääriä loka-helmikuun välillä esim. kurkulla valotaso 300 W/m² -> korkeat tuotantokustannukset Käytännössä esim. tomaatit istutetaan elokuussa ja kasvusto pidetään seuraavan vuoden heinäkuuhun

27 Kasvihuoneen valoisuuteen vaikuttavia tekijöitä jatkuu tästä Rakennettaessa kasvihuonetta on huomioitava seuraavat seikat: kasvihuoneen eteläpuolelle on jätettävä avointa tilaa vähintään 100m pitkien sivujen tulisi olla itä-länsisuunnassa matala sokkeli on myös eduksi jos huoneita rakennetaan vierekkäin, tulee niiden väliin jättää tilaa ( 12m leveä huone jätetään väliä 8m, 20m leveä huone jätetään väliä 15m) huoltorakennus sijoitetaan kasvihuoneen pohjoispuolelle

28 suurin osa säteilystä pääsee kasvihuoneeseen, jos valosäteet tulevat lasiin mahdollisimman suorassa kulmassa leveissä huoneissa kannatta pedit ja pöydät sijoittaa poikittain, jotta kasvit saavat valoa tasaisesti

29 Keinovalo keinovaloa käytetään lisävalona, viritysvalona ja häirintävalona lisävalon avulla pyritään saamaan kasvi yhteyttämään niin paljon, että syntyy nettokasvua Viritysvalokäsittelyä käytetään talvella viljeltävillä pitkänpäivän kasveilla, jolloin kasvupisteissä saadaan erilaistumaan kukka-aiheita Häirintävalo estää lyhyenpäivän kasveilla kukkaaiheiden muodostumisen liian aikaisin; yhtäjaksoinen esim. klo tai katkovalo esim. 6 min/puolen tunnin pimeäjakso

30 Lisävalo lisävaloa tarvitaan lokakuun loppupuolelta aina helmikuun puoleenväliin, jotta nettokasvua syntyisi lisävalon täytyy sisältää runsaasti sekä sinistä että punaista säteilyä kasvien valotukseen käytetyt lamput lähettävät runsaasti edullista sinistä ja punaista säteilyä (loisteputki, suurpainenatriumlamppu, ledvalaisimet)

31 Lisävaloa annettaessa huomioitavaa valaisimia ripustettaessa on huomioitava valaistusvoimakkuuden (lx) riittävyys oikea asennuskorkeus lisävalosta ei ole täyttä hyötyä ellei lämpötilaa nosteta Ilman CO₂-pitoisuutta lisätään ilmankiertoa kannattaa lisätä, jottei valotettavien kasvien lehdet kuumene liikaa suihkutusta voidaan joutua lisäämään (haihdutus)

32 Valon mittaaminen Valoa mitataan: - säteilyenergiana W/m² (vuorokauden säteilysumma esim. 500 W/m²/vrk) - valohiukkasina (fotoneina) tietyn kokoiselle pinnalle tiettynä aikana (esim. 300 mikromoolia sekunnissa neliömetrille, µmol/s/m²), fotonimittari - lukseina (lx), luksimittari

33 Asennusteho on kasvihuoneen lampuista saatava valon määrä esim. kasvihuoneen pinta-ala on 1000 m², lamppumäärä huoneessa 200 kpl, lampun teho 400 W -> (200 x 400 W):1000 m² -> asennusteho 80 W/m² Asennustehosta puhuttaessa on hyvä muistaa, että eri lamput antavat eri tavalla valoa kasveille

34 Valoyksiköiden vertaavuus Ei voi verrata keskenään, koska mittaavat eri asioita Karkeana ohjeena voidaan pitää: n. 100 µmol/s/m² PAR-valoa vastaisi n. 120 W/m² asennustehoa (400 W:n suurpainenatriumlamppu), mikä vastaisi n lx luksimittarilla mitattuna

35 Varjostus kesällä kasvihuoneita voidaan joutua varjostamaan, koska kirkkaassa auringonpaisteessa kasvin ilmaraot sulkeutuvat ja kasvi lakkaa haihduttamasta -> lehtien kuumeneminen, yhteyttäminen loppuu varjostuksessa voidaan käyttää valkoista varjostusmaalia (eteläsivu, tarvittaessa myös länsi- ja itäsivu) tai energia/varjostusverhoa (saadaan pois pilvisellä säällä) varjostusta voidaan korvata hienojakoisella suihkutuksella tai sumutuksella kasvihuoneen käytäviltä, pöydiltä ja kasvien pinnoilta haihtuva vesi alentaa myös kasvihuoneen lämpötilaa

36 Kasvihuoneen tuuletus tuuletuksella alennetaan kasvihuoneen lämpötilaa ja vähennetään ilmankosteutta kevättalvella ja keväällä, kun lämpötila nousee korkeaksi, kannattaa ensin kasveja suihkuttaa, sitten tuulettaa Tuuletuksen yhteydessä ulkoilmasta tulee CO₂ kasvihuoneeseen Tuuletuksen haittoja: lämpöenergiaa kuluu hukkaan haihtuminen kasvista lisääntyy