Kasproeven bieden zicht op relatie tussen waterbehandelingen en organische stoffen, micro-organismen en plantreacties

Vorig jaar startte de eerste fase van project OSIRES. Hierin zoomen onderzoekers in op de relaties tussen specifieke organische stoffen, micro-organismen en plantengroei in een recirculerend teeltsysteem en ontwikkelen zij een toolbox waarmee telers de effecten van organische stof en microbiologie rondom de plantwortels gericht kunnen sturen. Begin september ging bij Wageningen University & Research in Bleiswijk de tweede fase van start, bestaande uit een reeks kasproeven met twee gewassen en verschillende waterbehandelingen ter sturing van organische stof gehalte en microbiologie in het teeltsysteem. Marta Streminska belicht het hoe en waarom.

OSIRES is een meerjarig project, dat telers meer grip moet geven op de organische stoffen en micro-organismen in wortelmilieus en watersystemen. “Het is allang bekend dat er complexe relaties bestaan tussen de organische stoffen die planten uitscheiden en de samenstelling van het microbioom in de wortelomgeving”, legt Marta Streminska uit. “In de natuur oefenen planten op die manier een dusdanige invloed uit op hun omgeving, dat pathogene micro-organismen hierdoor minder kans krijgen en dat de plant zich daar beter tegen kan verweren. In moderne substraatteelten kan die natuurlijke, positieve dynamiek mogelijk verstoord worden als in het recirculerende water zich organische stoffen bevinden die op het verkeerde moment bij de plantenwortels terechtkomen en juist de groei van pathogenen zouden bevorderen.

Kasproeven met tomaat en Phalaenopsis
Om water op duurzame wijze te blijven recirculeren en tegelijkertijd de natuurlijke weerbaarheid van gewassen te ondersteunen, zou het in de toekomst wellicht anders behandeld moeten worden. “We moeten in dat verband nog veel nieuwe kennis en inzichten verwerven en dit project levert daar een bijdrage aan”, vertelt de Wageningen onderzoekster. “In de eerste fase hebben we een monitoringsystematiek opgezet en zijn bedrijven bemonsterd om inzicht te krijgen in de daar aanwezige organische stoffen en micro-organismen. Sinds kort voeren we in Bleiswijk zelf kasproeven uit. Daarin worden tomatenplanten op steenwol en Phalaenopsis op bark geteeld met water dat op verschillende manieren wordt behandeld. Wij zijn benieuwd of verschillende behandelingen na verloop van tijd resulteren in een ‘eigen’ ecosysteem in de wortelomgeving. De grote vraag is bij welke behandelingen de gewassen uiteindelijk het beste gedijen.”

Ontsmetting of biostimulanten
De behandelingen hebben elk een eigen invloed op de samenstelling van organische stof in het voedingswater, bijvoorbeeld via oxidatie van organische stof in drainwater of het meegeven van biostimulanten aan het gietwater. Het drainwater van de referentieplanten wordt in het geheel niet behandeld, dus ook niet ontsmet met UV. Uiteraard worden de hoeveelheden nutriënten van het gietwater voor iedere watergift op het gewenste niveau gebracht.

In tomaat worden vier behandelingen gebruikt op basis van oxiderende stoffen (zilver gestabiliseerde waterstofperoxide of  de combinatie waterstofperoxide/ozonin met voeding voor micro-organismen) en twee verschillende biostimulanten. Voor Phalaenopsis zijn drie behandelingen geformuleerd: één op basis van waterbehandeling met chloordioxide en twee op basis van biostimulanten die aan het gietwater worden meegegeven.

Microbioom en gewasontwikkeling
“We nemen regelmatig op meerdere plaatsen in de kas watermonsters en monsters van het worteloppervlak en het groeimedium, die we vervolgens analyseren.  Zo monitoren we de aanwezige organische stoffen en het aanwezige microbioom. Daarnaast volgen we de gewasontwikkeling in de tijd”, vervolgt Streminska. “De tomatenplanten hebben de eerste weken naast het plantgat gestaan en staan nu net op de mat. We hebben dus nog weinig drain gehad, maar we hopen de komende weken en maanden verschillen te kunnen waarnemen. Bij  Phalaenopsis hebben wij veel drain vanaf het begin en konden wij snel beginnen met het recirculeren. Uit de eerste ATP metingen blijkt dat er veel meer microbiële activiteit gemeten wordt in drainwater van Phalaenopsis dan in gietwater (op basis van), maar er zijn tot nu toe geen significante verschillen tussen de behandelingen in positieve of negatieve zin.”

De analyses van het microbioom vinden plaats op basis van kiemgetal, DNA en ATP, dat een indicator is voor de microbiologische activiteit. Met de DNA-analyses worden alle micro-organismen in kaart gebracht.

Bacteriën en schimmels
De onderzoekster: “In steenwol zullen we vooral bacteriële dominantie zien, omdat nieuw substraat geen organische stoffen bevat en de micro-organismen in eerste instantie volledig zijn aangewezen op wortelexudaten. Bacteriën zetten die sneller om dan schimmels, daarom zullen zij daar beter op groeien. De Phalaenopsis plantjes arriveren in veenpluggen en worden opgepot in bark. Deze substraatcomponenten bevatten een brede range van organische stoffen, waardoor schimmels zich beter kunnen ontwikkelen.”

In principe hoeft het voor de plant geen verschil te maken of er sprake is van bacteriële of schimmeldominantie, zolang ziekteverwekkers maar effectief worden onderdrukt. Er zijn zowel bacteriën als schimmels die planten behulpzaam zijn bij de opname van nutriënten en het onderdrukken van pathogene micro-organismen, bijvoorbeeld door plantenwortels te koloniseren. De daarop beschikbare ruimte kan maar één keer worden bezet.

Vervolg in 2024

“We hopen de komende maanden verschillen te zien die richting kunnen geven aan de gewenste manieren van waterbehandeling”, zegt Streminska tot besluit van haar tussentijdse verslag. “Eind dit jaar sluiten we de lopende proeven af. In 2024 volgt er een tweede en derde reeks, opnieuw met Tomaat en Phalaenopsis om te checken of de verkregen resultaten robuust zijn en reproduceerbaar.”

OSIRES (Organische stof in recirculatiewater voor sturing microbiële diversiteit en functionaliteit) wordt gefinancierd door Topsector T&U, TKI Watertechnologie, Stichting Kennis in je Kas, Stichting Hagelunie, de Gewascoöperaties Tomaat en Potorchidee, Agrotech Roermond, CH2O BV,  Haket Handelsonderneming BV, Grodan, Normec Groen Agro Control, Sendot en WaterIQ International, KWR, Stichting Control in Food & Flowers (SCFF) en Wageningen University & Research verzorgen de uitvoering in samenwerking met Glastuinbouw Nederland,.

Jan van Staalduinen