OSIRES focust nu op ontwikkeling toolbox voor telers

Wat is de relatie tussen organische stoffen, micro-organismen en plantengroei in een recirculerend teeltsysteem? Dat onderzoekt de meerjarige PPS OSIRES. Later dit jaar moet dat leiden tot een toolbox. Daarmee kunnen telers ontdekken wat het effect is van teeltmaatregelen op de microbiële kwaliteit en het organische-stofgehalte in het (drain)water. “We gaan ook opnieuw proeven doen bij praktijkbedrijven”, vertelt onderzoekster Marta Streminska.

Vanaf 1 januari 2027 moeten glastuinbouwbedrijven nagenoeg emissievrij telen. Drainwater moet dan vrijwel volledig worden hergebruikt. Dat kan echter problemen geven. Denk bijvoorbeeld aan ophoping van organische stoffen in het watersysteem of aan een verhoogde kans op ziektes en ziekteverspreiding.

Wortelmilieu en watersysteem
“Het is sowieso wenselijk dat telers een scherper zicht krijgen op wat er in het wortelmilieu en het watersysteem gebeurt”, zegt Marta Streminska van Wageningen University & Research. “Afhankelijk van de risico’s kunnen ingrepen nodig zijn in de waterbehandeling. Binnen de PPS OSIRES verwerven wij samen met KWR en Stichting Control in Food & Flowers (SCFF) nieuwe inzichten in de dynamiek van micro-organismen en organische stof in de zogeheten plantrhizosfeer, groeimediums en watersystemen. Die moet je vertalen in een instrumentarium waarmee telers de vinger aan de pols kunnen houden. Ook moeten er aanbevelingen komen voor het inzetten en optimaliseren van (water)behandeling. Dat zijn randvoorwaarden om op verantwoorde wijze te kunnen blijven recirculeren.”

Groeimedium-eigen dynamiek
Het project begon in 2022 met verkennend onderzoek op een tomaten- en een phalaenopsiskwekerij. “In die teelten gebruiken telers zeer verschillende groeimedia, elk met een heel andere dynamiek ten aanzien van organische stoffen en microbioom. In ons onderzoek zagen wij hoe je de microbiële kwaliteit van drainwater kunt beïnvloeden door een groeimedium met hoge gehaltes aan organische stof te gebruiken in plaats van een inert medium.”

Vanaf oktober 2023 is er vooral gewasgericht onderzoek gedaan in de proefkassen van WUR in Bleiswijk. Hierin werden tevens de effecten vergeleken van verschillende biostimulanten en waterbehandelingen op het microbioom en de organische stof (kwaliteit en kwantiteit) in de teeltsystemen. Onderzoekers van KWR en SCFF droegen ook bij aan het onderzoek. Zij deden metingen van microbiële populaties (NGS, meta-barcoding) en van de kwaliteit van organische stof in het (drain)water.

Plant stuurt ook zelf
Streminska noemt een voorbeeld van een ontdekking die de onderzoekers deden. “Planten oefenen via hun uitgescheiden wortelexudaten grote invloed uit op het microbioom direct rond de wortels, zowel qua biomassa als qua samenstelling. We zagen dat toevoeging van bepaalde biostimulanten effect kan hebben op het microbioom en de kwaliteit van organische stof in het water. Het had echter weinig effect op het microbioom van de plantrhizosfeer. Dit fenomeen, dat het ‘rhizosfeer-effect’ wordt genoemd, is al bekend uit teelten in de grond. Het is interessant dat de plant ook in substraatteelten op vergelijkbare manier zijn eigen microbiële omgeving creëert.”

Telers kunnen daardoor minder mogelijkheden hebben dan gedacht om alleen via waterzijdige stuurmaatregelen het rhizosfeer-microbioom te beïnvloeden, zegt Streminska. “Dat wil niet zeggen dat toegevoegde biostimulanten geen effect hebben op plantengroei. Sommige biostimulanten bevatten stoffen, zoals natuurlijke planthormonen, die een directe werking hebben op de plant zelf en niet via het microbioom.”

Waterbehandeling
Het project onderzocht ook wat de effecten zijn van waterbehandelingen op het microbioom van het (drain)water en de kwaliteit van organische stof. De waterbehandelingen waren gebaseerd op oxiderende middelen (waterstofperoxide voor tomaat, chloordioxide voor Phalaenopsis). “Waterontsmetting kan de hoeveelheid micro-organismen en de kwaliteit van het microbioom sterk beïnvloeden in het water. Het effect van de behandelingen op het microbioom in de plant rhizosfeer lijkt echter beperkt”, aldus de onderzoekster.

Streminska merkt op dat ook het zuurstofgehalte van het water gevolgd is met sensoren van projectpartner Sendot. “We hebben er niet actief op gestuurd en het water is ook niet met zuurstof verrijkt, maar we hebben het water in de silo’s wel met behulp van kleine pompjes in beweging gehouden.”

Verloop organische stof
In de Phalaenopsisteelt komt er in het begin veel organische stof vrij in het watersysteem vanuit het groeimedium. Daarna daalt dat gehalte geleidelijk doordat de aanwezige micro-organismen de organische stof opeten. In de kasproeven met recirculatie van drainwater stelden de onderzoekers geen ophoping vast van totale opgeloste koolstof (TOC), niet in de proeven met Phalaenopsis en niet in de proeven met tomaat. “Wel zagen we de samenstelling van organische stof in het water veranderen tijdens de teelt en onder de invloed van organische toevoegingen of waterbehandeling. Ook bleven de aantallen micro-organismen in het drainwater relatief stabiel. In de Phalaenopsis namen deze zelfs af gedurende de teelt.”

Biostimulanten
De gebruikte biostimulanten in de kasproeven hebben een verschillende werking. Sommige hebben een directe werking op het plantmetabolisme via zeewierextracten. Andere hebben invloed op de samenstelling van het microbioom van het teeltsysteem door het toevoegen van micro-organismen zelf en/of voeding voor de micro-organismen (in de vorm van organische koolstof). “Het is belangrijk om goed te weten welk werkingsmechanisme biostimulanten hebben en aan de hand daarvan de juiste toepassing en concentratie te kiezen”, stelt Streminska. “Biostimulanten met hoge gehaltes aan oplosbaar koolstof, als voeding voor micro-organismen, kunnen relatief veel impact hebben op het microbioom in het teeltsysteem. Maar als je deze druppelt via de leidingen kunnen de organische stoffen uit deze producten al in de leiding zelf omgezet worden, in plaats van rondom de wortels. Dat kan juist tot ongewenste effecten leiden, zoals verstopping van de leidingen.”

Binnenkort gaan de onderzoekers opnieuw de kas in om metingen te verrichten en meetinstrumenten voor de beoogde toolbox toe te passen in praktijksituaties. Hiervoor zullen ze weer samenwerken met de al eerder betrokken teeltpartners. Het verschil met de bemonsteringen in de eerste fase is dat nu een biostimulant meegegeven wordt aan een deel van de planten in de kas. ”Wij willen graag weten of we de effecten van biostimulanten op het microbioom en/of de organische-stofkwaliteit zoals gemeten in de kasproeven bij WUR, ook op praktijkniveau kunnen meten.”

Toolbox
De te ontwikkelen toolbox moet telers snel inzicht geven in belangrijke parameters en de veranderingen daarin. Streminska noemt in dit verband:

• Het organische stofgehalte en de kwaliteit daarvan. Als de gehaltes organische stof snel oplopen, is het teeltsysteem onstabiel. Dan is een ingreep nodig om het gehalte organische stof te beperken.
• De hoeveelheid celgebonden ATP in (drain)water. Die kun je namelijk als maat nemen voor de totale hoeveelheid aanwezige micro-organismen. Als telers met de tool ontdekken dat de aantallen micro-organismen in drainwater hoger zijn dan verwacht, kunnen ze meteen (aanvullende) maatregelen nemen.
• De functionele diversiteit van microbiële populaties. “Voor Phalaenopsis zijn bijvoorbeeld bacteriën relevant die ureum omzetten in nitraat. Als die omzetting niet volledig is, kan nitriet zich ophopen in het recirculatiewater. Maar nitriet kan ook ontstaan tijdens de teelt van andere gewassen, als er niet genoeg zuurstof aanwezig is in het water en micro-organismen nitraat gaan gebruiken voor hun ademhaling. Daarom willen ook die stof in het systeem kunnen kwantificeren, in de standaard voedingsanalyses blijft dat buiten beschouwing.”

Next Generation Sequencing
Voor een nadere identificatie van microbiële groepen, waaronder mogelijke pathogenen, kan Next Generation Sequencing (NGS) uitkomst bieden. Hoewel die techniek volgens Streminska nu nog te duur is voor toepassing op kwekerijen, verwacht zij dat NGS over vijf jaar wel betaalbaar en beschikbaar zal zijn.

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, Haket Handelsonderneming, 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.