Waar kun je tussenbelichting het beste ophangen? Hoe bevorder je vruchtkwaliteit zonder veel in te leveren op groei? Wanneer dien je bladbemesting het beste toe? Monitoring met geavanceerde plantsensoren geeft zicht op de antwoorden op deze vragen.
[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
Het Laboratorium voor Plantecologie van Universiteit Gent, Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen, heeft de afgelopen jaren veel meetmethoden ontwikkeld om het functioneren van planten in de gaten te houden. Het kernonderzoek van het lab draait om bomen, maar relevante onderzoeksresultaten en meetmethoden kunnen vaak vertaald worden naar de tuinbouw. Op dat terrein zijn de laatste drie jaar vorderingen gemaakt.
Het onderzoek bij bomen toont aan dat fotosynthese deels doorgaat wanneer de huidmondjes gesloten zijn. Dat is mogelijk omdat in de stam CO2 ophoopt die vrijkomt bij de ademhaling of respiratie. Zo heeft de boom steeds intern nog een voorraadje CO2 voorhanden, ook als er niets meer via de huidmondjes binnenkomt. Zolang er voldoende licht is, kan hij hiermee assimileren. Een deel van die vrijgekomen CO2 gaat via de sapstroom naar bijvoorbeeld de bladeren, maar ook de stam en takken zelf kunnen bladgroen bevatten zodat assimilatie ter plekke plaatsvindt.
Stengelfotosynthese
Uit onderzoek blijkt de bijdrage van de zogenaamde stamfotosynthese substantieel te zijn. Populieren waarvan de stam en takken permanent ingepakt waren (en dus geen licht kregen) groeiden 30% minder in stamdiameter.
Bij tomaten met hun meterslange groene stengels spelen dezelfde processen een rol en is verder onderzoek nodig om de bijdrage van stengelfotosynthese te bepalen. Voorwaarde is wel dat de stengels voldoende licht kunnen opvangen. Dat stelt de vraag of je bij tussenbelichting rekening zou moeten houden met de stengelfotosynthese. De bladfotosynthese is het belangrijkste proces, maar de bijdrage van de stengelfotosynthese tikt aan zodra de huidmondjes sluiten. Concreet zou dit kunnen betekenen dat je een streng tussenbelichting veel lager in het gewas ophangt.
Bij droger telen meer nauwe vaten
Een belangrijk deel van het Gentse onderzoek gaat over droogtegevoeligheid en watermanagement. Ook op dit terrein zijn tal van vertalingen naar de tuinbouw te maken en dat gebeurt volop. Een goed watermanagement zorgt voor optimaal samengaan van groei en kwaliteit. Ook als er nog geen sprake is van echte droogtestress (een daling in fotosynthese), kan de groei toch al worden geremd (zie figuur 1).
Bij droogte breekt de waterkolom in de houtvaten. Dat gaat gepaard met een klik-geluid, dat met akoestische sensoren (een cavitatiesensor) te horen is. Hoe meer kliks, hoe meer houtvaten drooglopen. Plantensoorten en rassen verschillen behoorlijk in de mate van vatbaarheid voor droogtestress. Bij de ene raken de vaten veel sneller gevuld met lucht dan bij de andere. De laatste kan dus nog geruime tijd doorgaan met functioneren, zonder dat hij in de overlevingsstand hoeft. Uit onderzoek van Wageningen University & Research bij chrysant blijkt dat ook de manier van telen de diameter van de houtvaten beïnvloedt. Droger telen geeft meer nauwe vaten die minder snel drooglopen.
Stengeldiametersensor
Een deel van het onderzoek vindt plaats met virtuele planten; deze worden gesimuleerd met een functioneel structureel plantmodel (FSPM). Ze laten zien hoe de plant in 3D groeit en ontwikkelt onder invloed van omgevingsfactoren en fysiologische processen. De modellen worden geladen met praktijkmetingen. Uit dit onderzoek blijkt hoe belangrijk de celspanning (turgor) is. Bij oplopende droogte – en dus een dalende waterpotentiaal – neemt de fotosynthese af. Maar verrassend inzicht is dat de turgor-gedreven groei al veel eerder achterblijft (zie opnieuw figuur 1). Ook nieuwe celvorming wordt al snel geremd bij een afnemende turgor.
Het heeft dus zin om de cellen op spanning te houden; pas boven een bepaalde grenswaarde van de turgor kan de plant groeien. Als je tomaten-, komkommer- of paprikaplanten monitort met een stengeldiametersensor (officieel LVDT, linear variable displacement transducer) zie je een patroon van krimpen en zwellen van de stengel. Uit de praktijkmetingen blijkt dat de stengelgroei ’s nachts plaatsvindt (zie figuur 2).
Meer suikers naar de vruchten
Dat betekent dat er dus wel een nachtperiode van voldoende lengte moet zijn. Als je te lang belicht, kan bij deze gemeten gewassen de celspanning namelijk onvoldoende opbouwen. Bij tomaat bleek het minimum vier uur nacht. Dat is overigens ook nodig voor afvoer van de geproduceerde suikers; die hopen zich anders te veel op als zetmeel in de bladeren. Met soortgelijke sensoren zijn krimp en zwelling van bladeren en vruchten te volgen.
Uit onderzoek met appelbomen blijkt dat de celaanleg werd geremd bij een afnemende turgor voordat verwelking van de bladeren optrad. Dus voordat visueel iets te zien was. Bij druif en tomaat kan je met lichte droogte bevorderen dat de plant meer suikers en smaakbepalende stoffen naar de vrucht stuurt. Door een paar vruchten met een LVDT-sensor in de gaten te houden, kun je dat heel precies doen. Als de vruchten beginnen te krimpen door de verminderde wateraanvoer, is de grens van de mogelijkheden bereikt.
Overmatige worteldruk
Met een stengeldiametersensor is ook te bepalen welke vruchtbelasting optimaal is. Bij een te hoge belasting groeit de plant niet goed door; de diametermetingen geven dat aan (zie figuur 3). De onderzoeksinzichten worden naar de tuinbouwpraktijk vertaald door het spin-off bedrijf Phyto-IT in samenwerking met 2Grow. Inmiddels zijn er zo’n 120 systemen in bedrijf. De betreffende tuinbouwbedrijven gebruiken niet alleen een stengeldiametersensor, maar ook een sapstroomsensor. Samen geven deze sensoren inzicht in het functioneren van de plant; de software corrigeert voor verstoringen, bijvoorbeeld doordat de stengels bewegen tijdens oogst of bladpluk.
Er zijn al telers die aan de hand van de metingen correcties uitvoeren. Zo had een tomatenteler last van scheurtjes in de vruchten. De metingen gecombineerd met weerdata gaven haarscherp zicht op de oorzaak, namelijk overmatige worteldruk. Aanpassing van de watergift – gemonitord op grond van de stengeldiameter – gaf de oplossing.
Figuur 4 laat een ander praktijkvoorbeeld zien. Een tomatenbedrijf zette al om 4.00 uur ’s morgens de verwarming hoger. Hierdoor nam de VPD (dampdrukverschil) plotseling toe. Het gewas ging meer verdampen en kon niet langer zijn interne waterreserves op peil houden. Dit had tot gevolg dat de stengeldiameter stopte met groeien.
Wetenschappelijke onderzoek
Binnen het onderzoek worden nog andere technieken ontwikkeld, die op termijn hun weg naar de praktijk zullen vinden. Een voorbeeld is monitoring van bladgroengehalte, transpiratie en rijping met vision technieken, zoals een gewone camera, warmtebeelden of een hyperspectrale camera, die meer golflengtes kan zien dan het oog.
Sommige technieken zijn louter bedoeld voor het wetenschappelijke onderzoek, zoals PET-scans. Die worden momenteel ingezet om meer zicht te krijgen op het suikertransport van blad naar vrucht bij aardbei. De aardbeien krijgen radioactieve kooldioxide (11CO2) aangeboden, dat ze gebruiken bij de fotosynthese. Met de PET-scan is het transport van de zo gevormde suikers in real-time te volgen. Dat gebeurt onder normale omstandigheden bij verschillende lichtsterktes, of bijvoorbeeld bij stress. Voor het zover is, wordt eerst de groei gekarakteriseerd door de ontwikkeling van blad-, stengel- en vruchtdikte te meten met LDVT-sensoren en de sapstroom te monitoren.
Samenvatting
Nieuwe meetmethoden met sensoren brengen nieuwe inzichten. Wellicht is het beter een streng tussenbelichting lager op te hangen bij tomaat. Ook blijkt het belangrijk om de celspanning (turgor) op peil te houden voor de groei. Met sensoren is deze te monitoren. Bladbemesting kan wellicht effectiever door rekening te houden met de celspanning. Een toenemend aantal telers heeft ervaring met monitoring door middel van een stengeldiametersensor gecombineerd met een sapstroomsensor.
Tekst: Kathy Steppe (Universiteit Gent, Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen), Tijs Kierkels en Ep Heuvelink (Wageningen University & Research)
Beeld: Wilma Slegers, Phyto-IT en Laboratorium voor Plantecologie
Effectievere bladbemesting
Een heel ander inzicht komt uit metingen aan mangrovebomen. Die groeien aan de rand van de zee, in zout water. Door het hoge zoutgehalte is het water moeilijker opneembaar voor de wortels van de boom; ze staan als het ware het grootste deel van de tijd fysiologisch droog. Dat verandert als het een keer regent. Dan groeien ze opeens enorm snel. Ze nemen het water op via hun bladeren en de sapstroom gaat van bladeren naar wortel, in plaats van andersom.
Van dit inzicht is gebruik te maken bij bladbemesting. Als je het gewas voorafgaand aan de bladbemesting licht in droogtestress brengt, neemt hij de meststoffen wellicht beter op. Het moet echter ook weer niet te droog zijn. Met sensoren is de juiste mate van zuigspanning te realiseren. Vervolgonderzoek moet uitwijzen of het echt zo werkt.
Vitaliteit stadsbomen
Met het project CITREE worden burgers ingeschakeld bij de monitoring van de vitaliteit van stadsbomen. In Gent en zes Oostenrijkse steden zijn bomen voorzien van banddendrometers, die de stamomvang meten. Passerende mensen kunnen de dikte aflezen en via hun mobiel doorgeven. In ruil zien ze de groeicurve van de betreffende boom. De groeisnelheid geeft een indicatie hoe de bomen reageren op het stadsmilieu. Dit kan dan worden vergeleken met de respons van bomen op het klimaat in een bosomgeving via het TreeWatch.net netwerk.
[/wcm_restrict]