NL1020694C1 - Creation of micro-climate around growing organism in greenhouse cultivation, provides absolute energy economy and positive cultivation manipulation for increase of production, flower formation or plant morphology - Google Patents

Abstract

The creation of a micro-climate around a growing organism in a greenhouse cultivation provides absolute energy economy and positive cultivation manipulation forth increase of production, flower formation or plant morphology. The micro-climate has a radiation range of approximately 1 m and the process is based on the measurement and regulation of relative air humidity, temperature of leaves, sap flow measurement, growth point measurement, root temperature, stem diameter development, etc. The control of the micro-climate takes place on the basis of the measured parameters and possible growth models still to develop at the level of the micro-climate. The invention makes use of the principle of an inverted temperature gradient. An adjustment is made of a buffering of the heat in the growing organism, so as to prevent radiation to the colder space in the upper part of the greenhouse as much as possible. The buffering consists of placing the plants as close together as possible, combined with the use of insulating materials placed around the plant containers.

Description

;;

Titel: 5Title: 5

Het gebruik van het microklimaat rondom een gewas voor de bedekte teelten,The use of the microclimate around a crop for the covered crops,

ALS MIDDEL VOOR ABSOLUTE ENERGIEBESPARING EN ALS MIDDEL VOOR POSITIEVE TEELTMANIPULATIE TEN BEHOEVE VAN PRODUCTIEVERHOGING, BLOEMVORMING OFAS A METHOD FOR ABSOLUTE ENERGY SAVING AND AS A METHOD FOR POSITIVE CULTIVATION MANIPULATION FOR THE PURPOSE OF INCREASING PRODUCTION, FLOWERING OR

PLANTMORFOLOGIE.PLANT MORPHOLOGY.

1010

Tekst:Text:

De uitvinding heeft betrekking op het beheersen van het microklimaat om de planten (bedekte teelten) in een kas, van welke makelij en welk ontwerp deze kas dan ook is, voor eender welke teelt dan ook. Onder microklimaat wordt verstaan: Het klimaat wat zich direct rondom de plant 15 bevindt, (vanaf de haarwortelen tot en met de meegroeiende kruin van de plant, en het uiterste eind van de bladeren) met een straal van ca 1 tot 1,5 m, waarbij rekening gehouden wordt met alle metabolische processen van dezelfde plant, zoals respiratie, warmte-uitstraling, lichtopname, COi-opname, hormonale activiteit, suikervorming vruchten, bloemaanleg en bloemvorming etc. Iedere plant wordt gezien als een autonoom biologisch evenwichtsproces, waarin de processen 20 van assimilatie en dissimilatie zich afspelen, en waarbij, vanuit de interactie tussen de omgeving van de plant en de voedingsbodem van de plant, een evenwichtssituatie met de directe omgeving gecreëerd wordt (lucht en voedingsbodem). Het microklimaat wordt gevormd door een veelvoud van dicht bijeen geplaatste planten en zal veranderen naar gelang de plant zich ontwikkelt (zowel generatief als vegetatief), én zal afhankelijk zijn van dag- en nachtsituaties als ook afhankelijk 25 zijn van overige externe (klimatologische) factoren.The invention relates to the control of the microclimate around the plants (covered crops) in a greenhouse, of whatever make and design, this greenhouse is, for any cultivation whatsoever. Microclimate is understood to mean: The climate that is directly around the plant (from the hair roots up to and including the growing crown of the plant, and the outermost end of the leaves) with a radius of about 1 to 1.5 m, taking into account all metabolic processes of the same plant, such as respiration, heat emission, light absorption, COi absorption, hormonal activity, fruit sugar formation, flower lay-out and flower formation, etc. Each plant is seen as an autonomous biological equilibrium process, in which the processes 20 of assimilation and dissimilation, and where, from the interaction between the environment of the plant and the soil of the plant, a balance situation is created with the immediate environment (air and soil). The microclimate is formed by a plurality of densely placed plants and will change as the plant develops (both generative and vegetative), and will depend on day and night situations as well as on other external (climatic) factors.

Conventionele methodieken zijn gebaseerd op het beheersen van macroklimatologische omstandigheden in de gehele kas, waarbij de aansturing van de factoren die op dit moment beheersbaar zijn, centraal staan (zoals bijvoorbeeld beluchten, verwarmen, koelen, ventilatie).Conventional methodologies are based on the management of macro-climatic conditions throughout the greenhouse, whereby the control of the factors that are currently controllable are central (such as, for example, aeration, heating, cooling, ventilation).

30 Het klimaat in de gehele kas, in zijn volle omvang, wordt hierbij betrokken en waarbij op de conventionele wijze getracht wordt een evenwicht te vinden, voor het dan geldende stadium van de plant. Dit vindt momenteel plaats door middel van meetbox-metingen die ca 1 m boven het gewas hangen, en die de gegevens van m.n. temperatuur en relatieve luchtvochtigheid via een centrale computer eventueel verwerken in een groeimodel hetgeen afgestemd is op de groeifase 35 van de plant. Vaak wordt één meetbox per volledige afdeling geplaatst en zodoende wordt het 1020694 2 macroklimaat in de gehele kas afgestemd op deze metingen. De temperaturen in de conventionele toepassing zijn bovenin de kas nagenoeg altijd hoger dan in de nieuwe situatie.The climate in the entire greenhouse, in its full extent, is involved and whereby an attempt is made in the conventional manner to find a balance for the then current stage of the plant. This is currently taking place by means of measuring box measurements which are approximately 1 m above the crop, and which possibly process the data of, in particular temperature and relative air humidity, via a central computer in a growth model which is tuned to the growth phase of the plant. Often one measuring box is placed per entire department and thus the 1020694 2 macro climate in the entire greenhouse is adjusted to these measurements. The temperatures in the conventional application are almost always higher at the top of the greenhouse than in the new situation.

5 De uitvinding is gebaseerd op een veel gedetailleerder principe, namelijk het meten en aansturen van het microklimaat (relatieve luchtvochtigheid, temperatuur van blad, sapstroom, groeipunt en wortelmedium, groeikenmerken zoals o.a. stamdiameter-ontwikkeling etc.) door metingen, te verrichten op het niveau van het groeipunt van de plant Daar het groeipunt(en) door de uitvinder beoordeeld wordt als het centrale punt(en) van de desbetreffende plant dient de aansturing van 10 het microklimaat in de kas gebaseerd te zijn op de metingen die verricht worden op het niveau (hoogte en directe omgeving) van deze punten. Als het groeipunt van een plant gedefinieerd is, en fysisch door microapparatuur bereikt kan worden, dan zal de meting fysisch ook dienen plaats te vinden in (of anders zeer dichtbij) deze punten. Metingen van vooral temperatuur, relatieve luchtvochtigheid, CO2 en lichtintensiteit dienen hiervoor gebruikt te worden. De aansturing van 15 het microklimaat vindt plaats op basis van deze, te genereren, meetgegevens en worden gerelateerd aan eventueel nog te ontwikkelen groeimodellen (waarbij de basis wederom het microklimaat zal zijn), waarna het microklimaat zodanig geoptimaliseerd dient te worden dat het microklimaat op dat moment voor die plant het meest optimale is (zie figuur 2).The invention is based on a much more detailed principle, namely measuring and controlling the microclimate (relative humidity, temperature of leaf, juice flow, growing point and root medium, growth characteristics such as stem diameter development, etc.) by taking measurements at the level of the growing point of the plant Since the growing point (s) is assessed by the inventor as the central point (s) of the relevant plant, the control of the microclimate in the greenhouse must be based on the measurements that are taken at the level (height and immediate environment) of these points. If the growth point of a plant is defined, and can be physically achieved by micro equipment, then the measurement will also have to take place physically at (or otherwise very close to) these points. Measurements of primarily temperature, relative humidity, CO2 and light intensity should be used for this. The control of the microclimate takes place on the basis of this measurement data to be generated and is related to any growth models still to be developed (whereby the basis will again be the microclimate), after which the microclimate must be optimized such that the microclimate at that moment for that plant is the most optimal (see figure 2).

De uitvinding maakt gebruik van het principe van een omgekeerde temperatuurgradiënt. Dit 20 houdt met name in dat de temperatuur van de ruimte in een kas, boven het gewas en boven het niveau van het microklimaat, altijd kouder dient te zijn in een aflopende temperatuurgradiënt. Temperatuurverschillen tot geschat 7 °C ten opzichte van het conventionele systeem kunnen hiervoor toegepast worden; dit houdt met name in dat de temperatuur van het microklimaat tot 7°C hoger zou kunnen zijn dan de nok van de conventionele kas. De uitvinding behelst verders 25 de toepassing van een buffering van de aanwezige of ingebrachte warmte in het gewas, teneinde de natuurlijke uitstraling naar de koudere bovenruimte in de kas zo veel als mogelijk te voorkomen (warme lucht stijgt immers op). De buffering, volgens de uitvinding, van de warmte zal bestaan uit het zo dicht als mogelijk op elkaar situeren van de planten (naar gelang het gewas het toelaat in een bepaalde fase) gecombineerd met het gebruik van isolerende technieken of 30 producten, zoals bijvoorbeeld isolerende materialen rondom de substraathouders (potten, bakken, etc). Zie figuur 3. Energiebesparingen die hiermee gepaard gaan worden geschat op ca 20% -30% ten opzichte van de huidige bekende conventionele methodieken.The invention uses the principle of a reverse temperature gradient. This means in particular that the temperature of the space in a greenhouse, above the crop and above the level of the microclimate, must always be colder in a decreasing temperature gradient. Temperature differences up to an estimated 7 ° C compared to the conventional system can be used for this; this means in particular that the temperature of the microclimate could be up to 7 ° C higher than the ridge of the conventional greenhouse. The invention involves the use of buffers of the heat present or introduced in the crop in order to prevent the natural radiation to the colder upper space in the greenhouse as much as possible (hot air rises after all). The buffering, according to the invention, of the heat will consist of placing the plants as close as possible to each other (as the crop permits in a certain phase) combined with the use of insulating techniques or products, such as for example insulating materials around the substrate holders (pots, trays, etc). See figure 3. Energy savings that are associated with this are estimated at around 20% -30% compared to the current known conventional methodologies.

De doelstelling van de uitvinding enerzijds is, om rigoureus energie te besparen, en anderzijds om de ruimte direct rondom de plant en het gewas te verwarmen. Daarnaast zal door het meten 3 5 van de directe omgeving rondom het groeipunt(en), dus het meten van het zogenaamde 1020694 3 microklimaat, en de aansturing van het microklimaat, het gewas sneller en optimaler tot wasdom kunnen komen, daar veel sneller de effecten van een klimatologische verandering (op microklimaat niveau gemeten) geïnterpreteerd en gebruikt kunnen worden. Bovendien zullen de planten morfologisch op deze manier nagenoeg dezelfde ontwikkeling doormaken en derhalve 5 niet in kwaliteit of kwantiteit achteruitgaan. De veilwaarde van het gewas voor de tuinder blijft derhalve gelijk of zal zelfs verbeterd kunnen worden (prijsveranderingen als gevolg van vraag en aanbod uiteraard buiten beschouwing latend). Deze meet- en regeltechniek op microklimaatniveau zal leiden tot een beter controleerbare teelt, waarbij door de tuinder voorrang gegeven kan worden aan bijvoorbeeld bloemvorming, vruchtvorming, plantmorfologie 10 etc., en voor een sterke reductie aan energieverbruiken.The object of the invention is, on the one hand, to save rigorously energy, and, on the other hand, to heat the space directly around the plant and the crop. In addition, measuring the immediate environment around the growing point (s), ie measuring the so-called 1020694 microclimate, and controlling the microclimate, will allow the crop to mature faster and more optimally, since the effects will be much faster. of a climatic change (measured at microclimate level) can be interpreted and used. Moreover, the plants will undergo substantially the same development morphologically in this way and will therefore not deteriorate in quality or quantity. The auction value of the crop for growers therefore remains the same or could even be improved (excluding price changes as a result of supply and demand). This measurement and control technique at the microclimate level will lead to a more controllable cultivation, whereby the grower can give priority to, for example, flower formation, fruiting, plant morphology, etc., and for a strong reduction in energy consumption.

De verwarming kan bestaan uit een aantal varianten, namelijk hete lucht, warm water of elektrische verwarming.The heating can consist of a number of variants, namely hot air, hot water or electric heating.

10 20 6 9 410 20 6 9 4

Claims (1)

A De uitvinding is gebaseerd op het meten en hieruit volgend, het sturen van de ontwikkeling, groei, bloei en eventueel oogst van het gewas (of fruit en groenten) in de bedekte teelten, op 5 basis van metingen in het microklimaat rondom de plant. Door de metingen te koppelen aan (eventueel nog nieuw te ontwerpen) groeimodellen, gebaseerd op het microklimaat rondom een gewas en plant, zal de tuinder in staat zijn om veel directer en sneller de externe factoren, die een klimatologische invloed hebben op de ontwikkeling van het gewas en de plant, zodanig te bepalen waardoor er beter gecontroleerd en energiezuiniger dan voorheen, de teelt positief 10 gemanipuleerd kan worden. Energiebesparing, in absolute vorm, zal een gevolg zijn van deze toepassing, waarbij gedacht kan worden aan een orde van grootte van ca 20% - 30% ten opzichte van de conventionele methoden. Door de toepassing van de uitvinding kunnen er andere kassystemen ontwikkeld worden die een veel kleinere luchtinhoud hebben, waardoor er minder warmte gebruikt hoeft te worden om de kas te conditioneren. De uitvinding berust mede op het 15 beperken van de uitstraling van de warmte rondom de substraathouder, door het toepassen van een isolerend medium, gelokaliseerd op een willekeurige drager of logistiek transportsysteem (normale vloer, roltafel, substraatgoot, rolcontainer, tabletten, of anderszins). Het microklimaat kan zo veel als mogelijk gestabiliseerd worden en energieverbruiken in absolute zin, kunnen bespaard worden. De verwarming van onderen uit verzorgt, mede door de toepassing van de 20 isolerende technieken rondom de substraathouders, voor een groot deel primair het microklimaat. i0 206 9 4The invention is based on the measurement and consequent control of the development, growth, flowering and possibly harvesting of the crop (or fruit and vegetables) in the covered crops, based on measurements in the microclimate around the plant. By linking the measurements to (possibly still to be redesigned) growth models, based on the microclimate around a crop and plant, the grower will be able to much more directly and quickly the external factors, which have a climatic influence on the development of the crop and plant, to be determined in such a way that cultivation can be positively manipulated in a better controlled and more energy-efficient way than before. Energy saving, in absolute form, will be a consequence of this application, whereby an order of magnitude of approximately 20% - 30% can be envisaged compared to the conventional methods. By applying the invention, other greenhouse systems can be developed that have a much smaller air content, so that less heat needs to be used to condition the greenhouse. The invention is partly based on limiting the radiation of the heat around the substrate holder, by using an insulating medium, located on a random carrier or logistics transport system (normal floor, rolling table, substrate gutter, rolling container, tablets, or otherwise). The microclimate can be stabilized as much as possible and energy consumption in an absolute sense can be saved. The heating from below takes care, partly due to the application of the insulating techniques around the substrate holders, to a large extent primarily the microclimate. 0 206 9 4