Search

Bio-sampling is a function of bio-indication. Bio-indication with honeybee colonies (Apis mellifera L) is where the research fields of environmental technology and apiculture overlap. The honeybees are samplers of the environment by collecting unintentionally and simultaneously, along with nectar, pollen, water and honeydew from the flowers or on the leaves, other matter (in bio-indication terms: target matter) and accumulating this in the colony. Collected target matter, in this thesis heavy metals, the plant pathogens Erwinia pyrifoliae and Erwinia amylovora and the soil pollutant γ-HCH, is collected from the colony by subsampling. Subsampling the honeybee colony is done by taking and killing bees from the hive (sacrificial) or by collecting target matter from the bee’s exterior without killing the bee (non-sacrificial). In environmental technology terms the application of the honeybee colony is a Passive Sampling Method (PSM). In this thesis the possibilities and restrictions of the PSM honeybee colony are explored. Bio-indication is a broad research field with one common factor: a living organism (bio) is applied to record an alteration of the environment (indication). The environment may be small such as a laboratory or big such as an ecosystem. Alterations in the organism may vary from detecting substances foreign to the body to mortality of the organism. In environmental technology the concept Source-Path-Receptor (SPR) is applied to map the route of a pollutant. It describes where in the environment the pollution is, how it moves through the environment and where it ends. This environment is the same environment of all living organisms, ergo also honeybees. Honeybees depend on flowers for their food. In the SPR concept, a flower can be a source, path or receptor. Along with collecting pollen, nectar, water and honeydew, target matter is collected by honeybees. Each honeybee functions as a micro-sampler of target matter in the environment, in this case the flower. Each honeybee is part of a honeybee colony and in fact the honeybee colony is the bio-sampler. The honeybee colony is a superorganism. The well-being of the colony prevails over the individual honeybee. Food collection is directed by the colony’s need. Foragers are directed to the most profitable food sources by the bee dance and food exchange (trophallaxis). The result of this feature is that mainly profitable sources are exploited and poor food sources less or not at all. During the active foraging period hundreds to thousands of flowers are visited daily. The nectar, pollen, water and honeydew plus the unintentionally collected target matter is accumulated in the honeybee colony. In order to obtain target matter the colony must be subsampled. This is done by picking bees from the hive-entrance (hive-entering bees) or inside the hive (in-hive bees) and processing them for analysis (sacrificial). This is the most commonly applied method. However, it is possible to subsample the colony without picking and processing the bees by collecting target matter from the hive-entering bee’s exterior (non-sacrificial). For non-sacrificial subsampling of the honeybee colony the Beehold device with the sampling part Beehold tube has been developed. The results of bio-indication with honeybee colonies are qualitative and indicative for follow up study (Chapter 1). Six bio-indication studies with honeybee colonies for bio-indication of heavy metals, the plant pathogens Erwinia pyrifoliae and Erwinia amylovora and the soil pollutant γ-HCH are presented. Chapter 2 describes how the concentration of eighteen heavy metals in honeybees fluctuate throughout the period of July, August and September (temporal) at the study sites: the city of Maastricht, the urban location with an electricity power plant in Buggenum and along the Nieuwe Waterweg at Hoek van Holland (spatial). A number of the metals have not been previously analysed in honeybees. To study whether honeybees can be used for bio-indication of air pollution, the concentrations of cadmium, vanadium and lead were compared to concentrations found in honeybees. The honeybee colonies were placed next to the air samplers. Only significant differences of metal concentrations in the ambient air also show in honeybees. This was the case with vanadium in ambient air and honeybees. The spatial and temporal differences of cadmium and lead were too futile to demonstrate a correspondence (Chapter 3). In a national surveillance study in 2008 the concentration of eighteen metals in honeybees has been analysed. The results showed a distinct regional pattern. Honeybees in the East of the Netherlands have higher concentrations of heavy metals compared to the bees in the West. Besides regional differences local differences were also recorded. An approximate description of the land use around 148 apiaries (> 50% agriculture, > 50% wooded area, > 50% urban area and mixed use) indicated the impact of land use on metal concentrations in honeybees. In areas with > 50% wood significantly higher concentrations of heavy metals were detected (Chapter 4). Subsampling of the honeybee colonies in Chapter 2, 3 and 4 was done sacrificially. In the studies presented in Chapter 5, 6, and 7 the honeybee colonies were subsampled non-sacrificially or simultaneously non-sacrificially and sacrificially. The plant pathogen E. pyrifoliae causes a flower infection in the strawberry cultivation in greenhouses. In greenhouse strawberry cultivation honeybees are applied for pollination. In Chapter 5 the combination pollination / bio-indication by honeybee colonies is studied. This proved to be a match. E. pyrifoliae could be detected on in-hive bees prior to any symptom of the infection in the flowers. In the Beehold tube, the bacterium was detected at the same time as the first tiny symptoms of the infection. In Chapter 5 the principles on which the Beehold tube is based are presented and discussed. The plant pathogen E. amylovora causes fireblight in orchards. The combination pollination / bio-indication has also been applied in this study performed in Austria in 2013. It is known that E. amylovora can be detected on honeybees prior to any symptom in the flower or on the fruit tree. A fireblight outbreak depends on flowering period, humidity and temperature. In 2013 no fireblight infection emerged in the orchards where the study was performed. Therefore, the bacterium could not be detected on the honeybees. γ-HCH (Lindane) is one of the soil pollutants in the Bitterfeld region in Saxony-Anhalt in Germany. It is the result of dumping industrial waste around the production locations. Although γ-HCH is bound to soil particles there is a flux to groundwater and surface water. Consequently, the pollution may end up in the sediments of the streambed and flood plains. The study objective was to investigate the hypothetic route of γ-HCH from polluted soil (source), via soil erosion and atmospheric deposition (route) to the receptor (flowering flowers) by detecting γ-HCH in the Beehold tube. Although on average over 17000 honeybees passed through the Beehold tube daily for a maximal period of 28 days, no γ-HCH has been detected. The pollen pattern in the Beehold tube revealed where the bees collected the food (Chapter 7). The application of the honeybee colony has pros and cons. Distinctive pros are many micro samplers, the extensive collection of matter (both food and target matter) and the accumulation in the colony. For successful bio-indication with honeybee colonies, determining factors are: the target matter, location of the target matter, distance between target matter and the honeybee colony, individual or pooled subsampling, the minimal sampling frequency and sample size, and sacrificial or non-sacrificial subsampling applied solely or in combination. Taking bees from a colony impacts upon the colony’s performance and consequently the passive sampling method. Based on a long-years’ experience and inter-collegial discussion it is stated that 3% of the forager bees (hive-entering) and 1.5% of the in-hive bees can be sampled safely without impacting upon the colony. This restriction does not apply when carrying out non-sacrificial subsampling of the honeybee colony (Chapter 8). Performing bio-indication with honeybee colonies has more applications than have been exploited so far. Further research can make a change. In particular I mention here the combination of pollination and bio-indication and the application of non-sacrificial subsampling solely or in combination with sacrificial subsampling. Everywhere Apiculture is practiced (all over the world except the polar areas) bio-indication with honeybee colonies can be applied in a simple, practical and low cost way.

In recente projecten, gefinancierd door Kas als Energiebron, zijn drie systemen onderzocht waarmee de fotosynthese van planten kan worden bepaald. Ze werden gebruikt om efficiëntie van het gebruik van licht voor de fotosynthese te meten. De systemen op basis van ETR-meting functioneerden goed. Voor het gewasmonitoringssysteem bleek de praktijk nog weerbarstig.

In recente projecten, gefinancierd door Kas als Energiebron, zijn drie systemen onderzocht waarmee de fotosynthese van planten kan worden bepaald. Ze werden gebruikt om efficiëntie van het gebruik van licht voor de fotosynthese te meten. De systemen op basis van ETR-meting functioneerden goed. Voor het gewasmonitoringssysteem bleek de praktijk nog weerbarstig.

Onderzoekers van Wageningen UR Glastuinbouw hebben in het kader van een Partners voor Water-project laten zien dat Turkse telers met behulp van de AquaTag veel efficiënter kunnen irrigeren. Sturen op vochtsensoren is niet nieuw, maar beschikbare sensoren zijn relatief duur en meten alleen lokaal, terwijl het vochtgehalte sterk kan variëren binnen een kraanvak. Met de AquaTag is nu een goedkope en slimme oplossing voor handen.

Onderzoekers van Wageningen UR Glastuinbouw hebben in het kader van een Partners voor Water-project laten zien dat Turkse telers met behulp van de AquaTag veel efficiënter kunnen irrigeren. Sturen op vochtsensoren is niet nieuw, maar beschikbare sensoren zijn relatief duur en meten alleen lokaal, terwijl het vochtgehalte sterk kan variëren binnen een kraanvak. Met de AquaTag is nu een goedkope en slimme oplossing voor handen.

Telers zien de informatie die zij verkrijgen via hun sensoren doorgaans als de waarheid. Maar wat als de gebruikte sensoren in de kas een afwijking hebben en daardoor onjuiste informatie verstrekken? Vooral wanneer meerdere bedrijven of afdelingen in een proef worden vergeleken, kan dit tot verkeerde conclusies leiden, met alle gevolgen van dien.

Telers zien de informatie die zij verkrijgen via hun sensoren doorgaans als de waarheid. Maar wat als de gebruikte sensoren in de kas een afwijking hebben en daardoor onjuiste informatie verstrekken? Vooral wanneer meerdere bedrijven of afdelingen in een proef worden vergeleken, kan dit tot verkeerde conclusies leiden, met alle gevolgen van dien.

Air treatment with a compact biological membrane filter, and air quality monitoring with an electronic nose were tested in the laboratory on air from a cage containing six mice. Additional analyses of air to and from the filter were performed using olfactometry and ammonia and hydrogen sulphide gas detection tubes. The biological air filter is a module containing biofilm-coated membrane fibres that separate a closed liquid loop from a gas phase. Odour compounds and oxygen diffuse through the membranes from the gas phase to the biofilm, where they are degraded to carbon dioxide and waterAir treatment with a compact biological membrane filter, and air quality monitoring with an electronic nose were tested in the laboratory on air from a cage containing six mice. Additional analyses of air to and from the filter were performed using olfactometry and ammonia and hydrogen sulphide gas detection tubes. The biological air filter is a module containing biofilm-coated membrane fibres that separate a closed liquid loop from a gas phase. Odour compounds and oxygen diffuse through the membranes from the gas phase to the biofilm, where they are degraded to carbon dioxide and water. The prototype "ENOBE" electronic nose is based on an array of eight thickness shear mode resonators (TSMR), also known in the literature as quartz microbalance sensors. The chemical sensitivity is given by molecular films of metalloporphyrins and similar compounds. Chemical interaction of compounds in the air with the vibrating sensors induces a frequency change of the vibration that can be measured as a signal. The air from the mouse cage had a strong odour (3490 OUE/m(3)). The biological membrane filter performed well, achieving over 80% odour and ammonia reduction. The electronic nose signal could be correlated with the inlet and outlet air-quality of the biological filter, making it a promising method for monitoring air quality in closed environments.

In de afgelopen jaren is het energiegebruik in de glastuinbouw steeds verder teruggebracht door het gebruik van (meerdere) schermen, verlagen van de buistemperaturen, gecontroleerde ontvochtiging en efficiënter belichten. Al deze acties hebben effecten op het kasklimaat. Ze beïnvloeden daarmee ook de plantprocessen en uiteindelijk de ontwikkeling, groei en productie van het gewas. Die reacties zijn vaak pas na uren of dagen zichtbaar, terwijl een teler binnen minuten of uren moet sturen. Een methode waarmee dit snel in kaart kan worden gebracht, is daarom gewenst.

In de afgelopen jaren is het energiegebruik in de glastuinbouw steeds verder teruggebracht door het gebruik van (meerdere) schermen, verlagen van de buistemperaturen, gecontroleerde ontvochtiging en efficiënter belichten. Al deze acties hebben effecten op het kasklimaat. Ze beïnvloeden daarmee ook de plantprocessen en uiteindelijk de ontwikkeling, groei en productie van het gewas. Die reacties zijn vaak pas na uren of dagen zichtbaar, terwijl een teler binnen minuten of uren moet sturen. Een methode waarmee dit snel in kaart kan worden gebracht, is daarom gewenst.

Bij de teelt van schaduwminnende potplanten gaat veel licht, en dus productie, verloren. Het project Grip op Licht heeft de grenzen opgerekt. De planten blijken, onder voorwaarden, veel meer licht aan te kunnen. Daarbij hoort wel een betere manier van monitoren.

Bij telers bleek een sterke behoefte voor een eenvoudiger en goedkopere versie van de eerder ontwikkelde lysimeter met automatische drainmeter. Daarom is er een zogenaamde “light” versie van de lysimeter ontwikkeld, met een handmatige meting van de drain. Verder is er een inventarisatie gedaan naar alternatieven voor de eerder gebruikte vochtsensoren. Helaas zijn er (nog) geen sensoren die aan álle randvoorwaarden voldoen voor grondgebonden kasteelten. Met de ontwikkelde tools: lysimeter, drainmeter, sensoren en modellen, kan de watergift en bemesting geoptimaliseerd worden en bijdragen tot emissievermindering bij grondteelten. Bedrijven die de tools actief gebruiken bleken in staat de uitspoeling sterk te kunnen beperken. De interpretatie van vochtsensoren blijft een lastig fenomeen, vanwege de grote verschillen tussen grondsoorten en aspecten van de bedrijfsvoering. Dit vraagt de nodige ervaring die in de loop van meerdere teelten en jaren moet worden opgedaan. De resultaten van de waterbalansen op de bedrijven laten zien dat het goed mogelijk is de berekeningen via het verdampingsmodel en de gegevens van de lysimeter met elkaar in overeenstemming te brengen via een calibratiefactor.

SensorTagSolutions ontwikkelde een goedkoop meetsysteem, AquaTag, zodat meer kraanvakken kunnen worden voorzien van sensoren. Drie boomkwekers in regio Boskoop testen het systeem met hulp van PPO.

Op weg naar automatische diktemeting. Diverse ontwikkelingen in de methoden voor automatische diktemeting bieden perspectief. De centimeterband behoort straks tot het verleden.

Het is mogelijk om regen te meten met de bestaande infrastructuur die wordt gebruikt voor de communicatie tussen mobiele telefoons. De microgolfstraalverbindingen waaruit deze netwerken bestaan, zijn namelijk gevoelig voor regen. Zij kunnen als bron van neerslagmetingen daarom een zeer waardevolle aanvulling zijn op de operationele weerradar en regenmeternetwerken voor toepassingen in het waterbeheer. Deze toegevoegde waarde ligt in het feit dat regenintensiteiten geschat uit microgolfstraalverbindingen over het algemeen nauwkeuriger zijn dan schattingen naar aanleiding van radarbeelden en de dichtheid van het netwerk vele malen hoger ligt dan de dichtheid van regenmeternetwerken

Beter meten is meer weten. Dat is het uitgangspunt van de 'ion selectieve meter' die Horticoop en CleanGrow bezig zijn te ontwikkelen. Daarmee zijn zes elementen te controleren. Maar wat zegt bijvoorbeeld het gehalte ammonium over een gewas? Onderzoeker Bram van der Maas: 'Met ammonium is misschien de productie wel te verhogen.'

Beter meten is meer weten. Dat is het uitgangspunt van de 'ion selectieve meter' die Horticoop en CleanGrow bezig zijn te ontwikkelen. Daarmee zijn zes elementen te controleren. Maar wat zegt bijvoorbeeld het gehalte ammonium over een gewas? Onderzoeker Bram van der Maas: 'Met ammonium is misschien de productie wel te verhogen.'

"Plantmonitoring is een complexe zaak", zegt Leo Marcelis, hoogleraar Energiezuinige Teelten bij WUR Glastuinbouw. "De meetapparatuur heeft een bepaalde onnauwkeurigheid en alle planten zijn verschillend. Het is goed om stil te staan bij de betrouwbaarheid van metingen."

Met chlorofyl-fluorescentiemetingen de fotosynthese van planten meten

‘Glastuinbouw Waterproof - Grondgebonden’ heeft een modulair emissiemanagementsysteem opgeleverd waarmee telers hun water en meststoffen gebruik kunnen optimaliseren naar een goed teeltresultaat en een minimale emissie. Kern van dit systeem is de lysimeter, waarmee dagelijks de werkelijke drainhoeveelheid gevolgd kan worden. Door bemonstering en analyse van de drain wordt de emissie van meststoffen inzichtelijk. Het systeem bevat naast de lysimeter, een drainmeter, bodemvochtgehalte sensoren en een beslissingsondersteunend systeem met modellen voor gewasverdamping en watertransport in de bodem. Telers kunnen kiezen welke modules ze naast de lysimeter willen toepassen, en ook hoe ze informatie willen inzien, op hun klimaatcomputer of via een externe dienst zoals Letsgrow.com. Bodemvochtgehalte sensoren zijn toegepast en geëvalueerd bij negen praktijktelers. Op basis van de resultaten is een specifi catie opgesteld voor de beste keus, een marktverkenning uitgevoerd, een handleiding geschreven voor het gebruik, en zijn twee typen robuuste sensoren gekozen en in een pilot experiment getest. Met de lysimeter kunnen telers ervaring opdoen, en zo hun strategie op langere termijn aanpassen. Met sensoren kunnen ze trends in bodemvocht volgen en hun dagelijkse gietbeurten daarop aanpassen. Modellen geven de mogelijk om anticiperend te sturen en water te geven naar behoefte van de plant, gericht op voorkomen van emissies.

‘Glastuinbouw Waterproof - Grondgebonden’ heeft een modulair emissiemanagementsysteem opgeleverd waarmee telers hun water en meststoffen gebruik kunnen optimaliseren naar een goed teeltresultaat en een minimale emissie. Kern van dit systeem is de lysimeter, waarmee dagelijks de werkelijke drainhoeveelheid gevolgd kan worden. Door bemonstering en analyse van de drain wordt de emissie van meststoffen inzichtelijk. Het systeem bevat naast de lysimeter, een drainmeter, bodemvochtgehalte sensoren en een beslissingsondersteunend systeem met modellen voor gewasverdamping en watertransport in de bodem. Telers kunnen kiezen welke modules ze naast de lysimeter willen toepassen, en ook hoe ze informatie willen inzien, op hun klimaatcomputer of via een externe dienst zoals Letsgrow.com. Bodemvochtgehalte sensoren zijn toegepast en geëvalueerd bij negen praktijktelers. Op basis van de resultaten is een specifi catie opgesteld voor de beste keus, een marktverkenning uitgevoerd, een handleiding geschreven voor het gebruik, en zijn twee typen robuuste sensoren gekozen en in een pilot experiment getest. Met de lysimeter kunnen telers ervaring opdoen, en zo hun strategie op langere termijn aanpassen. Met sensoren kunnen ze trends in bodemvocht volgen en hun dagelijkse gietbeurten daarop aanpassen. Modellen geven de mogelijk om anticiperend te sturen en water te geven naar behoefte van de plant, gericht op voorkomen van emissies.

Het hoofddoel van het project ‘Glastuinbouw Waterproof, grondgebonden’ was het ontwikkelen van een aantal middelen voor telers van grondgebonden teelten, waarmee zij emissiedoelstellingen kunnen halen. De leidende gedachte hierbij is dat een gesloten waterkringloop zoals toegepast bij substraatteelten onhaalbaar is. Emissiereductie zal vooral via het waterspoor behaald moeten worden en daarom is een brongerichte aanpak, de irrigatie afgestemd op de evapotranspiratie, het meest effectief. Het project omvatte in de eerste plaats het ontwikkelen en combineren van een aantal technische hulpmiddelen en in de tweede plaats het installeren en testen in de praktijk. In dit rapport worden de lysimeter en de bijbehorende drainmeter besproken.

Het hoofddoel van het project ‘Glastuinbouw Waterproof, grondgebonden’ was het ontwikkelen van een aantal middelen voor telers van grondgebonden teelten, waarmee zij emissiedoelstellingen kunnen halen. De leidende gedachte hierbij is dat een gesloten waterkringloop zoals toegepast bij substraatteelten onhaalbaar is. Emissiereductie zal vooral via het waterspoor behaald moeten worden en daarom is een brongerichte aanpak, de irrigatie afgestemd op de evapotranspiratie, het meest effectief. Het project omvatte in de eerste plaats het ontwikkelen en combineren van een aantal technische hulpmiddelen en in de tweede plaats het installeren en testen in de praktijk. In dit rapport worden de lysimeter en de bijbehorende drainmeter besproken.

Na een ontwikkelingsfase is een nieuwe meetmethode beschikbaar om luchtsnelheid in een hok te meten. De eerste resultaten geven aan dat de luchtsnelheid in verschillende hokken binnen één afdeling voor gespeende biggen enorm kunnen verschillen.