6
DISKUSSION
Tesen som undersöktes i denna studie hade som avsikt att undersöka om vad som händer när man ökar distansen mellan gröda och belysningen och eller minskar tidsintervallet på
belysningen. Vilken effekt får de på mängden skördad biomassa jämfört med
energianvändningen. Om man jämför fall 1 mot fall 2 och 3 noterades det att tillväxten av biomassa var lägst i fall 1 och störst i fall 3. Tillväxten av biomassan från fall 1 till fall 2 var en ökning med 95 % och för fall 2 till fall 3 ökade biomassan med 85%. Omgång 1 (fall 1),
omgång 4(fall 2) och omgång 7(fall 3) när belysningen var 55cm från grödan hade lägst avkastning på biomassan jämfört med övriga omgångar. Omgång 2 och 3 var väldigt jämna i mängden producerad biomassa i fall 1. Omgång 5 hade störst mängd biomassa medans omgång 4 och 6 var jämna för fall 2. Istället i fall 3 hade omgång 9 störst mängd biomassa följd av omgång 8 och 7.
I denna studie användes 2 olika LED-lampor ett med vitt ljus den andra med blått, rött och stark rött ljus. Studien som Wittmann et al. (2020) utförde såg man tydligt att rätt spektrum har stor påverkan på tillväxten på plantorna. Studien visade tydligt att efter 38 dagar att ett visst spektrum var mer effektivt än andra i mängden biomassa som kunde skördas. Dock efter 45 dagar så var det i stället väldigt jämt (Wittmann et al., 2020). Lu et al. (2012) visade i en studie om tomater att rätt spektrum ökade skörden med 12–14%, Choi et al. (2015)
påvisade att skörden för jordgubbar ökade med 25 %. Olika spektrum ger olika resultat beroende på vilken gröda som odlas. När man energieffektivisera ett växthus är det otroligt viktigt att man har den optimala spektrumen för den gröda man odlar då det har en stor effekt på avkastningen på skörden.
För samtliga fall kontrollerades odlingen varje dag för att säkerhetsställa att de blev bevattnade och hur grödan växte. I fall 1 dag 4 upptäcktes att vattenpumpen hade gått sönder, jorden var fortfarande fuktig men den hade inte vattnats dag 4. Detta medförde ett problem med att hela fall 2 och fall 3 samt resterande 2 dagar i fall 1 vattnades manuellt. En av orsakerna till att biomassan och tillväxten var lägre för omgång 1 kan ha varit att
vattenpumpen inte levererade korrekt mängd vatten. Ett antagande kan vara att då den gick sönder mellan dag 3 och 4 och därav inte fungerade optimalt från dag 1 – 3, omgång 1 hade kortast distans mellan gröda och belysning och i det längre belysningsintervallet. Kan detta lett till att omgång 1 torkades ut mer och därför generat lägre mängd biomassa jämfört med omgång 2 och 3. Detta observerades även visuellt när ärtorna handvattnades att jorden var torrare. Det skulle kunna förklara varför många frön hade fått skott men de var korta och inte lika många hade utvecklat sitt första hjärtblad som i fall 2.
I fall 3 kunde man tydligt se att grödan hade växt mer än i de andra fallen, dock var växterna väldigt gula och hade inte utvecklat klorofyll. Detta noterades då visuellt då ingen grön färg kunde upptäckas i stjälken eller i bladen på ärtorna. Fall 3 hade en negativ effekt på
temperaturen i odlingstältet. Temperaturen sjönk från dag 1 till dag 7 då LED-belysningens korta intervaller inte orkade att värma luften i odlingstältet. Studien som utfördes av Grant & Voelkert (1969) såg man att ärtskott växte bättre i temperaturer vid 25℃ än 19℃. Detta kan ha medfört att ärtorna på grund av den sjunkande temperaturen, i stället växte mera på höjden för att komma närmare värmen och ljuset som LED-belysningen utstrålade.
Man såg att hjärtbladen längst upp på stjälken inte hade vecklats ut vilket kan indikera att grödan fokuserade på att söka värme och mer ljus i stället för att breda ut sina blad. Även om fall 3 genererade störst mängd biomassa och med det skulle ha haft lägst energianvändning för producerad biomassa, är ingen optimal lösning för en vertikal odling. Genom att grödan hade en gulaktig färg kan det medföra svårigheter för ett företag att sälja de till en
livsmedelsbutik och näringsvärdet kan vara lägre än vad en ärtskott ska innehålla. Ahmad & Rasool (2014) påpekade i sin studie att stressade plantor har ett lägre proteininnehåll. Det kommer även behövas installera ytterligare värmekällor för detta fall för att det inte ska bli för kallt för plantorna.
När fall 2 undersöktes noterades det att grödan visuellt var lika grön och klorofyllen hade utvecklats på samma nivå som i fall 1. Grödan verkade inte spröd fast den hade haft en ökning på 95 % biomassa, utan istället uppfattades både stjälken och bladen som friska. Då experimenten utfördes i april och temperaturen inne i odlingstältet pendlade från lite över 21℃ till ca 19℃, antas att ingen extra uppvärmning krävs från sen vår till tidig höst. Dock saknas data för att se hur temperaturen hade förändrats över de kallare månaderna, om extra uppvärmning hade behövts eller kombinationen av odlingstältet och LED-lamporna hade varit tillräcklig. Omgång 5 var den som hade den starkaste tillväxten när belysningen var 110cm och täckte 2m2 för fall 2. Medan omgång 4 och 6 hade en väldigt jämn tillväxt av
biomassa. När man jämför mot fall 1 så var omgång 2 och 3 väldigt jämna i producerad biomassa där i stället omgång 1 var svagare. I fall 3 var det istället omgång 9 när belysningen var 165 cm och täckte 3 m2 som hade kraftigast tillväxt. Ett antagande blir då att omgång 6
skulle kunna ha haft samma mängd eller mer biomassa som omgång 5. Vilket hade resulterat i att omgång 6 hade haft samma eller fler gram per energianvändning och area använd. Grant & Voelkert (1969) visade i sin studie för dag 6 och 8, när ärtskotten utsattes för konstant mörker växte de kraftigast på höjden. De noterade även att ärtskottens tillväxt var kraftigare i rummet som var 25℃ vid 12 timmars intervall än 16 timmarsintervall (Grant & Voelkert, 1969). Tillväxten ökade med 95 % från fall 1 till fall 2, detta kan ha varit för kombinationen av ett tillräckligt långt ljusintervall för ärtskotten att utveckla klorofyll och mörkret för den ökade tillväxten. Om ärtskotten har blivit stressade i fall 2 var inget som kunde noteras visuellt och ytterligare undersökningar behövs för att verifiera näringsinnehållet i dem. Då Anova visade att det inte fanns någon statistisk skillnad mellan omgångarna utan endast i de olika fallen. Det visar att höjden mellan belysningen och grödan inte påverkade
producerad biomassa nämnvärt. Det är dock av intresse att påpeka att höjden har betydelse om man kan öka distansen mellan gröda och belysning. Energianvändningen för att belysa 1m2 är densamma som att belysa 2 eller 3 m2. Om man då höjer belysningen på LED-
armaturerna kan man belysa en större area och ändå generera samma avkastning på ärtskotten. Detta medför att energianvändningen kan sänkas genom att höja belysningen från grödorna. Det som påverkade avkastning av biomassan var tidsintervallet av
belysningen. Fall 2 är mer energieffektiv lösning än fall 1 då nästan dubbelmängd biomassa kan skördas för samma energianvändning. Med att höja belysningen i fall 2 kan man sänka sin energianvändning och även minska kostnader för inköp av LED-armaturer. Detta skulle
Något som hade vart intressant är om man hade odlat på hela ytan i stället än endast 4 stycken odlingslådor. Dock var det inte möjligt att utföra i detta växthus som var tillgängligt för denna studie. Det hade vart intressant att se plantornas tillväxt som var närmare kanten av den nyttjade ytan som användes.
7
SLUTSATSER
Denna studie undersökte om det var möjligt att minska energianvändning mot producerad biomassa. I fall 2 erhölls störst mängd biomassa om man bortser från biomassan i fall 3 där plantorna såg sjukliga ut på grund av den gula färgen. Fall 1 och 2 var både visuellt gröna och friska, med bra stjälkar och bladverk. Skulle fall 2 som hade 6 timmars intervaller av
belysningen implementeras i ett växthus kan man dubblera biomassan mot
energianvändningen. Det skulle även vara fördelaktigt att öka avståndet mellan gröda och belysning för att täcka en större area med belysningen och på så sätt minska
energianvändningen ytterligare. Detta skulle även medföra om man ökade avståndet mellan gröda och belysning att färre LED-armaturer behöver förskaffas och det skulle sänka
kostnader för nya anläggningar eller utbyggnation av befintliga anläggningar.
8
FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE
I studien undersöktes inte kvävehalten i grödorna för att fastställa proteinhalten. Då plantorna eventuellt har stressats i fall 2 och har stressats i fall 3 behövs en studie för att fastställas om näringsinnehållet har förändrats för de olika fallen. Då fall 3 såg sjukliga ut kan man anta att de hade ett lägre näringsinnehåll än fall 1 och 2. Detta medför att en studie för näringsinnehållet är av intresse för att bestämma innehållet i grödan. Det hade även vart av intresse att undersöka om man odlade på hela arean och hur ärtskotten hade utvecklats närmare kanten.
REFERENSER
Andersson. T., & Nilsson. T. (2018). Undersökning a värmelaster med två-nivåers faktorförsök. Jönköpings Universitet, maskinteknik, http://www.diva-
portal.org/smash/get/diva2:1222004/FULLTEXT01.pdf
Ahmad, P., Rasool, S. (2014). Emerging Technologies and Management of Crop Stress Tolerance a Sustainable Approach (2 uppl.). Elsevier.
Campbell, N. A., Urry, L, A., Cain, M, L., Wasserman, S, T,. Minorsky, P, V., Reece, J, R. (2018). Biology A GLOBAL APPROACH (11 uppl). Pearson Education Limited.
Choi, H. G., Moon, B. Y., Kang, N. J. (2015). Effects of LED light on the production of strawberry during cultivation in a plastic greenhouse and in a growth chamber. Scientia Horticulture, 189(25 juni), 22-31. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.03.022
Fabrizio, E (2012). Energy reduction measures in agricultural greenhouses heating:
Envelope, systems and solar energy collection. Energy and Buildings, 53(October 2012), 57- 63. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2012.07.003
Grant, D. R., & Voelkert, E. (1969), The effect of temperature and light on the accumulation of homoserine in pea seedlings. Press, Phytochemistry 9(5), 985-990.
https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)85216-4
Hao, X., & Papadopoulos, A. P. (1999). Effects of supplemental lighting and cover materials on growth, photosynthesis, biomass partitioning, early yield and quality of greenhouse cucumber. Scientia Horticulturae 80(1–2, 5), 1-18. https://doi.org/10.1016/S0304- 4238(98)00217-9
Heliospectra, (2021), Siera manual V3,
https://support.heliospectra.com/portal/api/kbArticles/66838000015805317/locale/en/att achments/cl67kac924d6fac6646e4b44f9e8040b2c11e/content?portalId=edbsnf4b9add74fd bc7929d1c51d6c65e2e3dd27901146752c5b252f361179c78b6cc
Highkin, H. R., & Hanson, J. B. (1954). Possible interactions between light-dark cycles and endogenous daily rhythms on the growth of tomato plants.
Plant Physiology, 29(3), 301–302.
https://doi.org/10.1104/pp.29.3.301
Johnston, T. J., Pendleton, J. W., Peters, D. B., Hicks, D. R. (1969). Influence of
Supplemental Light on Apparent Photosynthesis, Yield, and Yield Components of Soybeans (Glycine max L.). Crop Science, 9(5), 577-581.
https://doi.org/10.2135/cropsci1969.0011183X000900050018x
Kong, Y., Zheng, Y. (2019). Response of growth, yield, and quality of edible-podded snow peas to supplemental LED lighting during winter greenhouse production. Canadian Journal of Plant Science, 9(5), 676-687. https://doi.org/10.1139/cjps-2018-0288
of Lettuce Grown Using Hydroponic vs. Conventional Agricultural Methods. Int. J. Environ. Res. Public Health 2015, 12(6), 6879–6891. https://doi.org/10.3390/ijerph120606879 Lantbrukarnas riksförbund. (13 maj 2020). Självförsörjning. www.lrf.se
https://www.lrf.se/politikochpaverkan/foretagarvillkor-och-konkurrenskraft/nationell- livsmedelsstrategi/sjalvforsorjning/
Lasser, R. (2013) Engineering method. https://sites.tufts.edu.
https://sites.tufts.edu/eeseniordesignhandbook/2013/engineering-method/
Livsmedelsverket. (u.å), Näringsdekleration. www.livsmedelsverket.se/livsmedel-och- innehall/naringsamne/livsmedelsdatabasen/naringsdeklaration?AspxAutoDetectCookieSup port=1
Lu, N., Maruo, T., Johkan, M., Hohjo, M., Tsukagoshi, S., Ito, y., Ichimura, T., Sshinohara, Y. (2012). Effects of Supplemental Lighting with Light-Emitting Diodes (LEDs) on Tomato Yield and Quality of Single-Truss Tomato Plants Grown at High Planting Density. Environmental Control in Biology, Vol 50(1), 63-74. https://doi.org/10.2525/ecb.50.63 Molin. E., & Martin. M. (2018). Assessing the energy and environmental performance of vertical hydroponic farming (No. C 299). IVL Swedish Environmental Research Institute Ltd. https://www.ivl.se/download/18.34244ba71728fcb3f3fa5f/1591705760058/C299.pdf Shamim, A. Guo, H. Tanino, K. (2018). Energy saving techniques for reducing the heating cost of conventional greenhouses. Biosystems Engineering, 178(February 2019), 9-33. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2018.10.017
Toshiko. K., Greenbaum, C., Kline, K. (10 Juli 2020). 2020 World Population Data Sheet Shows Older Populations Growing, Total Fertility Rates Declining. www.prb.com. https://www.prb.org/2020-world-population-data-sheet/
Treadwell, D. D., Hochmuth, R., Landrum, l., Laughlin, W. (2010). Microgreens: A New Specialty Crop. University of Florida IFAS Extension. HS1164.
https://journals.flvc.org/edis/article/view/118552/116475
UN (u,å). Sustainable development goals.. Take Action for the Sustainable Development Goals. www.un.org. https://www.un.org/sustainabledevelopment/sustainable-development- goals/
UN (u,å). Sustainable development goals. Goal 2: Zero Hunger. www.un.org. https://www.un.org/sustainabledevelopment/hunger/
Warrington, I.J., & Norton, R.A. (1991). An evaluation of plant growth and development under various daily quantum integrals. American Society for Horticultural Science, 116(3), 544-551. https://doi.org/10.21273/JASHS.116.3.544
Wittmann, S., Jüttner, I., Mempel, H. (2020). Indoor Farming Marjoram Production— Quality, Resource Efficiency, and Potential of Application. Agronomy, 10(11), 1769. https://doi.org/10.3390/agronomy10111769