The Functioning of Tomato Leaf Stomata and Water Uptake in a Hybrid-lit Greenhouse
Holopainen, Esa (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025120934100
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025120934100
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia ilmarakojen toimintaa, haihduntaa ja kalsiumin kulkeutumista tomaatinviljelyssä hybridivalaistuksessa, keskittyen erityisesti kalsiumin puutteen oireisiin, kuten lehtien kalsiumin puutosoireisiin ja latvamätään (blossom-end rot, BER). Työn toimeksiantajana toimi Signify, ja se toteutettiin yhteistyössä Hämeen ammattikorkeakoulun (HAMK) kanssa Lepaan kampuksen kasvihuoneessa.
Tutkimuksen taustalla on haihdunnan keskeinen merkitys ravinteiden kuljetuksessa, sillä kalsium on liikkumaton ravinne, jonka otto riippuu nestevirtauksesta. Tutkimuksessa kerättiin tietoa höyrynpaine-erosta (vapour-pressure deficit, VPD), nestevirtauksesta, ilmaraoista, vedenotosta ja kalsiumpitoisuudesta Aranetin antureilla, porometrillä ja lehtikuvien analyysillä.
Tulokset osoittivat, että kalsiumin puute ei johtunut vähentyneestä vedenotosta, vaan epätasaisesta nestevirtauksesta kasvissa. Lämmitysputket nostivat höyrynpaine-eroa alemmassa kasvustossa, mikä ylläpiti haihduntaa siellä ja näytti rajoittavan kalsiumin
kulkeutumista ylempiin lehtiin. Hybridivalaistus vaikutti haihduntaan suurpainenatriumlamppujen lämpösäteilyn kautta. Kellastumisoireet olivat yleisiä, kun taas latvamätää esiintyi harvoin, ja kokonaissadon laatu säilyi hyvänä.
Johtopäätöksenä voidaan todeta, että kalsiumin puutetta tomaatilla luultavasti aiheuttaa ensisijaisesti epätasainen haihdunnan jakautuminen, ei kokonaisvedenoton määrä. VPD:n ja nestevirtauksen seuranta voi auttaa viljelijöitä ennakoimaan ongelmia, ja ilmastosäätelyn keinot, kuten kosteuden hallinta, voivat vähentää kalsiumiin liittyviä kasvuhäiriöitä kaupallisessa viljelyssä. The aim of this thesis was to examine stomatal function, transpiration, and calcium transport in tomato cultivation under hybrid lighting, with a focus on calcium deficiency symptoms such as tip-burn and blossom-end rot (BER). The work was commissioned by Signify and carried out in collaboration with Häme University of Applied Sciences (HAMK) at the Lepaa campus greenhouse.
The study was motivated by the role of transpiration in nutrient transport, as calcium is an immobile element whose uptake depends on sap flow. Data on vapour-pressure deficit (VPD), sap flow, stomatal conductance, water uptake, and calcium concentration were collected using Aranet sensors, a porometer, and leaf image analysis.
The results showed that calcium deficiency was not caused by reduced water uptake but by uneven sap flow within the plant. Heating pipes increased VPD in the lower canopy, maintaining transpiration there while limiting calcium flow to the upper canopy. Hybrid lighting also affected transpiration through the heat radiation of HPS lamps. Tip-burn was common, whereas BER was rare, and overall yield quality remained good.
The study concludes that imbalanced transpiration distribution, rather than total water absorption, probably drives calcium deficiency in tomato. Monitoring VPD and sap flow can help growers anticipate problems, while climate control strategies such as humidity management or dehumidification can reduce calcium-related disorders in commercial cultivation.
Tutkimuksen taustalla on haihdunnan keskeinen merkitys ravinteiden kuljetuksessa, sillä kalsium on liikkumaton ravinne, jonka otto riippuu nestevirtauksesta. Tutkimuksessa kerättiin tietoa höyrynpaine-erosta (vapour-pressure deficit, VPD), nestevirtauksesta, ilmaraoista, vedenotosta ja kalsiumpitoisuudesta Aranetin antureilla, porometrillä ja lehtikuvien analyysillä.
Tulokset osoittivat, että kalsiumin puute ei johtunut vähentyneestä vedenotosta, vaan epätasaisesta nestevirtauksesta kasvissa. Lämmitysputket nostivat höyrynpaine-eroa alemmassa kasvustossa, mikä ylläpiti haihduntaa siellä ja näytti rajoittavan kalsiumin
kulkeutumista ylempiin lehtiin. Hybridivalaistus vaikutti haihduntaan suurpainenatriumlamppujen lämpösäteilyn kautta. Kellastumisoireet olivat yleisiä, kun taas latvamätää esiintyi harvoin, ja kokonaissadon laatu säilyi hyvänä.
Johtopäätöksenä voidaan todeta, että kalsiumin puutetta tomaatilla luultavasti aiheuttaa ensisijaisesti epätasainen haihdunnan jakautuminen, ei kokonaisvedenoton määrä. VPD:n ja nestevirtauksen seuranta voi auttaa viljelijöitä ennakoimaan ongelmia, ja ilmastosäätelyn keinot, kuten kosteuden hallinta, voivat vähentää kalsiumiin liittyviä kasvuhäiriöitä kaupallisessa viljelyssä.
The study was motivated by the role of transpiration in nutrient transport, as calcium is an immobile element whose uptake depends on sap flow. Data on vapour-pressure deficit (VPD), sap flow, stomatal conductance, water uptake, and calcium concentration were collected using Aranet sensors, a porometer, and leaf image analysis.
The results showed that calcium deficiency was not caused by reduced water uptake but by uneven sap flow within the plant. Heating pipes increased VPD in the lower canopy, maintaining transpiration there while limiting calcium flow to the upper canopy. Hybrid lighting also affected transpiration through the heat radiation of HPS lamps. Tip-burn was common, whereas BER was rare, and overall yield quality remained good.
The study concludes that imbalanced transpiration distribution, rather than total water absorption, probably drives calcium deficiency in tomato. Monitoring VPD and sap flow can help growers anticipate problems, while climate control strategies such as humidity management or dehumidification can reduce calcium-related disorders in commercial cultivation.