LED-valojen käyttö kasvitutkimuksessa

Transkriptio

1 LED-valojen käyttö kasvitutkimuksessa Minna Kivimäenpää, Jarmo Holopainen Itä-Suomen yliopisto, Ympäristötieteen laitos (Ympäristöekofysiologia), Kuopio Johanna Riikonen Metsäntutkimuslaitos (Taimitarhatutkimus), Suonenjoki Anne Höytö, Soroush Majlesi, Jukka Juutilainen Itä-Suomen yliopisto, Ympäristötieteen laitos (Fysikaaliset ja kemialliset riskit), Kuopio Metsätaimitarhapäivät, Hotelli Rantasipi Laajavuori, Jyväskylä

2 Kasvi ottaa valoenergiaa vain tietyillä aallonpitoisuuksilla ja tarvitsee tiettyjen aallonpituuksien energiaa eri tarkoituksiin Silmän herkkyys valolle = Valovälitteinen kehitys = Yhteytys= Sininen Punainen, kaukopunainen Sinisen valon verkkokalvovaurioriski Aallonpituus = Muokattu lehden ja kirjoittajien luvalla alkuperäisestä kuvasta: Landis ym Forest Nursery Notes. Vol. 33, nro 2. sivut

3 W/cm² (distance 700mm) 2.50E E E E-004 Kasvihuoneissa yleisesti käytettävien metallihalidilamppujen ja suurpainenatriumlamppujen suurimmat ovat tehot vihreän ja keltaisen valon aallonpituuksien alueella. Niistä tulee paljon säteilyä sellaisilta aallonpituuksilta, joita kasvi ei pysty täysin hyödyntämään. Sininen Punainen Lisäksi lampuista pääsee lämmittävää infrapunasäteilyä (piikki n. 820 nm kohdalla), jolloin lamput on pidettävä kauempana kasveista Kaukopunainen 5.00E E Philips Master Green Power CG T 400W (metallihalidilamppu) Aallonpituus (nm)

4 Kasvi käyttää eniten sinisen ja punaisen aallonpituuden energiaa yhteytykseen, ja ne määräävät kasvua ja kehitystä. Kasvi-LEDeillä ei välttämättä anneta säteilyenergiaa vihreäkeltaiselle aallonpituusalueelle alhaisempi energiankulutus. Esimerkki kasvi-ledlampun spektristä LEDeistä ei tule lämmittävää infrapuna-alueen energiaa. Lamput voidaan asentaa lähemmäs kasveja, jolloin saadaan paremmat valotehot.

5 Esimerkkejä markkinoilla olevista kasvi-led-valaisimista Johanna Riikonen Jarmo Holopainen Jarmo Holopainen LED = Light-Emitting Diode Jarmo Holopainen Jarmo Holopainen Jarmo Holopainen Jarmo Holopainen Punaisia, sinisiä LEDejä + usein myös laajempispektristä valkoista valoa. Valaisimen spektri riippuu eriväristen LEDien osuuksista. Uusimmissa malleissa spektriä voidaan säätää himmentämällä tietynväristen LEDien valotehoa.

6 LED-valaistuksen edut Alhaisempi energiankulutus Pitkäikäisempiä Ei tarpeetonta lämmittävää vaikutusta (Ei heijastuvaa valosaastetta) Kasveille tulevan valon aallonpituuksia voidaan muokata ja siten vaikuttaa: - Kasvin kasvunopeuteen - Itämiseen - Kasvin muotoon (oksaisuus, tanakkuus, lehtiala) - Kukintaan ja silmujen muodostukseen - Lepotilaan - Kasvien sekundääriaineiden pitoisuuksiin (puolustus, stressinsieto) - Kasvituholaisia voidaan karkottaa ja ohjata pois kasvin kasvupisteistä eri värisävyillä, ja siten suojata herkästi vioittuvia lehtien ja kukkien aiheita

7 LED-valaistuksen mahdollisuudet metsäpuiden taimituotannossa? Tutkimustietoa erittäin vähän! Riikonen & Rikala (Taimiuutiset 2/2013): o Häirintävalotuksessa LED-valaisin, jossa suuri osuus spektristä punaista ja kaukopunaista (suhde 2.56) o Häirintävalotus esti silmuuntumisen ja taimien kasvu jatkui pitempään LED-valojen sopivuus kaupalliseen tuotantoon? o Tällä hetkellä vielä kalliita, mutta hintatason laskiessa ilman muuta kannattava ja energiaa säästävä vaihtoehto

8 Kasvitehtaat Plant factory = kasvitehdas on yksinomaan keinovalaistukseen perustuva tila, jossa ei hyödynnetä auringon valoa Friggesundin taimitarha, Holmen AB, Ruotsi. Mikrotaimien sisätilakasvatus LED-valaistussa järjestelmässä (Taimiuutiset 3/2013) Valoya oy

9 LED-valaistuksen mahdollisuudet taimituotannossa? Metlassa meneillään oleva tutkimus LEDien spektrijakauman vaikutuksista kuuseen ja mäntyyn (Konetaimi: Koneistutuksen taimituotanto- ja huoltoketju, Johanna Riikonen) Yhteytys Vedenkäytön tehokkuus Kasvu ja taimien rakenne Typpipitoisuus Vesipitoisuus Pintavahat ja ilmarakotiheys Johanna Riikonen Juurten kasvupotentiaali

10 LED-valaistuksen mahdollisuudet taimituotannossa? Koulintamateriaalin tuotto talviaikaan LED-valot häirintävalotukseen ja kiinnitettynä kasteluramppiin Sininen valo lisää puolustusyhdisteitä LEDeillä paremmin stressiä kestäviä taimia? Tutkimusta tarvitaan!

11 LED-valojen riskit? Jarmo Holopainen Monet kasveille tarkoitetut LED-valot ovat vain sinisten ja punaisten LEDien kombinaatioita Toistaiseksi ei riittävästi tietoa miten ne sopivat taimituotantoon tai eri viljelykasveille Korkeatehoinen sininen valo on riski verkkokalvolle esim. kirkasvalohoidossa Hammaslääkäreillä suojalasit ja keltainen suojalevy hammaspaikkoja sinisellä valolla polymeroidessaan Entä pitkäaikainen työskentely kasvihuoneissa sinisten LED valojen alla?

12 LED-valojen riskit? Ympäristötieteen laitoksella alkoi vuoden 2014 alussa projekti, jossa kartoitetaan LED- valotuksen etuja kasvituotannossa, mutta määritetään myös erilaisten kasvi- LEDien riskiä aiheuttaa silmävaurioita Ensimmäiset mittaukset viittaavat siihen, että lyhytaikaisissa altistuksissa riski ei ole merkittävä tavallisimmilla markkinoilla olevilla kasvi-ledeillä Jarmo Holopainen

13 Mitä lisätietoa kaipaisitte LEDeistä ja niiden sopivuudesta metsäpuiden taimien kasvatukseen? Hanke jatkuu vuoden 2014 loppuun saakka. Ottakaa yhteyttä!