In de ruim 1.000 m² grote kas bootsen de onderzoekers maar liefst negentien verschillende klimaatomstandigheden in de afzonderlijke ruimtes na. Luchtvochtigheid, temperatuur, water en licht worden allemaal volledig automatisch geregeld.

Een centrale gang splitst de kas doormidden. Aan weerszijden liggen de kascompartimenten, allen voorzien van een hygiënesluis die de gewassen moet beschermen tegen een besmetting met een insect, of erger: een schimmel, bacterie of virus, verspreid door het insect. Het innovatiecentrum is nieuw, schoon, hoog, licht en fris. Op de kweektafels in de kascompartimenten staan onder andere de kool, tomaat, banaan en rubberpaardenbloem uitbundig te groeien.

Databank vol informatie

Eén van de aanwinsten is het PhenoFab. Deze ruimte biedt de mogelijkheid om de uiterlijke kenmerken van honderden planten tegelijkertijd optimaal te volgen en digitaal vast te leggen. Momenteel staat er een onderzoek van rijstplanten waarmee een droogteresistentieproef wordt uitgevoerd. De staat van de plant varieert, afhankelijk van de hoeveelheid toegediend water: van weelderig tot armetierig. De planten staan in transparante potten en worden een- tot tweemaal per dag via de lopende band de fotoruimte in getransporteerd. Daar worden ze van bovenaf en vanaf de zijkanten fotografisch vastgelegd. Dankzij de transparante bodem van de potten is het ook mogelijk om foto’s te maken van het wortelstelsel. Daarnaast worden de planten een voor een gewogen. Als het gewicht is afgenomen, wordt er water gegeven. De planten die in het onderzoek ‘drooggezet’ zijn, krijgen minder water. Dit alles geheel automatisch.

Al deze informatie en die van eventuele biochemische en dna-analyses wordt opgeslagen en gekoppeld aan de unieke code van iedere afzonderlijke plant. Drs. Rolf Mank, bioloog en greenhouse manager, vertelt wat een waardevolle collectie aan informatie dit oplevert: ‘Er ontstaat een rijke dataset waarop je algoritmes kunt loslaten. Je ziet ook verrassende uitkomsten, doordat je alles in beeld vastlegt en je kunt eindeloos relaties leggen tussen bladgrootte, verdroging, vochttoevoer, enzovoort.’

Spectaculair is de ruimte waarin zich twee lagen van compartimenten bevinden, waarin de planten gekweekt worden. Felle ledlampen verlichten de vele planten die in afzonderlijke bakken strak naast elkaar staan. Een geautomatiseerd systeem verplaatst de bakken naar de voorste rij, zodat een monsternemer heel eenvoudig kleine stukjes van de planten kan afnemen voor onderzoek op het lab. Vervolgens verplaatst het systeem de bakken van het lagere naar het hogere niveau. Tijdens dit onderzoek is het handig dat de plantjes in de tussentijd maar langzaam doorgroeien, omdat ze dan niet te hoog worden en knakken, of tegen de bakken van het niveau erboven aan groeien. Dat kan bewerkstelligd worden door temperatuur en lichtdosering aan te passen. Een ander voordeel is dat heel selectief en geheel automatisch de juiste batch te selecteren valt: van een experiment met 22.000 planten blijven er soms maar 500 over waarmee het onderzoek wordt vervolgd.

Klimaathuishouding

De klimaathuishouding wordt voortdurend bewaakt op temperatuur en luchtvochtigheid. Onder de kweektafels staan ronde koelers die lucht aanzuigen via een koelspiraal en de temperatuur tot 18 à 20 °C koelen, of tot hogere temperaturen als dat voor het specifieke gewas meer gewenst is. Aan de voorzijde van de ronde koelers wordt de lucht de kasruimte in geblazen. Het dak is voorzien van ramen die aan beide kanten open kunnen. Gaas met gaatjes ter grootte van enkele micrometers voorkomen dat insecten als tripsen de ruimte kunnen binnendringen.

De temperatuur, de hoeveelheid licht en de hoeveelheid lucht worden allemaal met een computer ingesteld. Natuurlijke variabelen laten zich echter niet regelen. Afgelopen zomer was in dat opzicht een goede testcase met buitentemperaturen tot 38 °C. ‘Net onder de nok haalde je wel een temperatuur van 40 tot 45 °C’, zegt purchase manager Maarten van Riel. ‘Maar de omgevingstemperatuur van de planten bleef gelukkig keurig op de ingestelde waarde.’

Korte-dagplanten zijn planten die minder dan twaalf uur licht per dag verdragen. Krijgen ze meer licht, dan bloeien ze niet. Wil je in Nederland experimenten doen met korte-dagplanten, dan zal je een groot deel van het jaar verduistering moeten aanbrengen. In een speciale ruimte, die zonder verduistering oogt als een volstrekt normale kas, is volledige verduistering mogelijk. In eerste instantie bleek na oplevering van deze ruimte dat er toch nog een kier was waardoor wat licht binnenviel. Maar inmiddels zie je volgens Mank geen ‘hand meer voor ogen’ als alle schermen zijn dichtgetrokken.

Waterhuishouding

De waterleidingen in de afzonderlijke ruimtes leiden allemaal naar een centraal punt. In deze compacte ruimte bevinden zich aan de muur een enorme hoeveelheid aan leidingen en afsluitbare kraantjes. Behalve de waterleidingen staan er ook reservoirs opgesteld, waarin zich specifieke substraten bevinden. Deze substraten kunnen worden toegevoegd aan het water, dat vervolgens naar een specifieke kas wordt getransporteerd. Ieder gewas kan zo op maat toegediende substraten ontvangen. Voor de teelt van rijst bijvoorbeeld, is ijzer essentieel en dat wordt nu automatisch in de juiste verhouding gedoseerd en toegediend.

Een sterke luchtstroom bovenin de koelcel blaast koude lucht langs een aantal trays met planten. De temperatuur is instelbaar tussen de 4 °C en -20 °C. Zaden van elders worden vaak een week bij -20 °C bewaard, zodat eventueel aanwezige insecten het loodje leggen en geen ziektes kunnen overdragen op andere planten. Voor schimmels en bacteriën helpt deze koudebehandeling echter niet. Ook voor het vernaliseren is de koelcel handig. Dat zijn koudebehandelingen, essentieel voor de ontwikkeling van sommige planten. Tarwesoorten, maar bijvoorbeeld ook orchideeën hebben zo’n koudebehandeling nodig om tot bloei te kunnen komen.

Instelbare ledverlichting

Op de bovenste verdieping van het Crop Innovation Center staat een tweetal ruimtes, waarin paarse ledverlichting een aquaponic en een hydroponic experiment verlicht: een combinatie van aquacultuur(het kweken van waterdieren) en hydrocultuur (het kweken van planten in water). Binnen het lichtspectrum hebben diverse kleuren een verschillend effect op planten. In de ledverlichtingsruimte hangen ledlampen die ingesteld kunnen worden op verschillende golflengtes. Ze kunnen naast wit licht (alle kleuren) ook blauw, groen, rood en verrood licht uitzenden. Blauw licht heeft als effect dat de plant de lengtegroei remt en klein blijft. Verrood licht daarentegen zorgt ervoor dat de plant zich naar het licht toe ‘uitstrekt’.

Deze kennis van de ledverlichting wordt onder meer toegepast in vertical farming-systemen. Groen licht is weer nodig voor bijen om zich te kunnen oriënteren; deze worden ingezet voor de bestuiving van gewassen. Bijen raken gedesoriënteerd wanneer ze in rood licht vliegen. In grootschalige kassen worden om die reden ’s avonds de bijenkorven gesloten voordat de rode lampen aangaan.

Het is duidelijk: het Crop Innovation Center richt zich op een breed scala aan botanische onderzoeksgebieden.

Met de bouw van het Crop Innovation Center is een investering van € 2 miljoen gemoeid. De nieuwe faciliteit bestaat uit een onderzoekkas, klimaatcellen voor onderzoek naar planten voor verticale landbouw (vertical farming), een gekoelde cel voor onderzoek naar houdbaarheid van groenten en fruit en een aantal werk- en opslagruimtes.

In de klimaatcellen wordt onderzocht hoe nieuwe groente- en fruitrassen ontwikkeld kunnen worden die geschikt zijn voor verticale landbouw. Als gevolg van de wereldwijde verstedelijking en de daarmee samenhangende vraag naar beschikbaar voedsel kijkt men naar verticale landbouwsystemen: plantenfabrieken waarin gewassen in lagen boven elkaar verbouwd worden. Bij die ontwikkeling wordt veel gekeken naar de optimale techniek. De onderzoekers van KeyGene ontwikkelen technieken waarmee plantenveredelaars speciaal hiervoor nieuwe plantenvariaties kunnen selecteren.

Bron: Technisch Weekblad