Eendenkroos: een nieuw Nederlands eiwitgewas. Cees Gauw. Ph.D. kandidaat & docent tuin- akkerbouw. www. h o g e s c h o o l v h l.

Transcriptie

1 Eendenkroos: een nieuw Nederlands eiwitgewas Cees Gauw Ph.D. kandidaat & docent tuin- akkerbouw. 1

2 Inhoud Introductie waarom kroos Eendenkroossoorten Groeicondities Eiwit-groeicondities Eigen experimenten Evt. toegift ziekten en plagen in eendenkroos

3 Een van de belangrijkste plantaardige bronnen van eiwit is soja Wereldwijd wordt er naar schatting 241 miljoen ton soja/jaar geproduceerd. Met een gemiddelde opbrengst van 2,3 ton/ha (V.S. 2,7 ton/ha). Faostat.fao.org 3

4 Teelt eiwitrijke gewassen in Nederland de Rooij,

5 Vraag naar eiwitrijke producten Grote vraag naar eiwithoudende gewassen. Veevoederindustrie gebruikt gemiddeld ton soja/jaar 1 Voor humaan gebruik en technische wordt ton soja/jaar gebruikt 1 Hiervoor is samen ha/jaar nodig De prijs van eiwitpreparaten en eiwithoudende materialen was in 2011: 2 Sojameel (40%) 0,80 Sojaconcentraat (70%) 2,00 Soja-isolaat (>90%) 3,00 Aardappeleiwit (veevoeder) 0,80 Aardappeleiwit (voedsel) >> 3,00 Sojaboon 0,41 Soja perskoek 0,30 Maïs 0,12 1. Hoste & Bolhuis, Mulder, van den Broek, Sanders, Bruins, & Scott,

6 QuickScan duurzaamheid soja vs. eendenkroos Eendenkroos komt voornamelijk goed uit de vergelijking door Voedingsmiddelengebruik, Gewasbeschermingsmiddelengebruik, Teeltmogelijkheden, Ruimtegebruik. de Wolff, Schipper, de Wit, de Groot, & van der Woude Ongepubliceerd

7 Soorten in Nederland In Nederland 3 families, minstens 6 soorten. Definitieve morfologische determinatie is zeer lastig. Lemna spp. Klein kroos (L. minor) Een van de meest onderzochte kroossoorten Geschikt voor toxiciteits-testen (veel over bekend) ~3 mm breed plat Bultkroos (L. gibba) Veel onderzocht Lijkt veel op L. minor maar dan dikkere fronds Voor promotieonderzoek. Puntkroos (L. trisulca) Onderwater groeiend kroos Puntig ~3 mm Dwergkroos (L. minuta) Kleinste Lemnasoort in Nederland 7

8 Soorten in Nederland In Nederland 3 families, minstens 5 soorten. Spirodela sp. Veelwortelig kroos (Spirodela polyrrhiza) De grootste kroossoort in Nederland (0,5-1 cm). Vaak rode onderkant Wolffia sp. Wortelloos kroos (Wolffia arrhiza) Zeer klein kroossoort (1-2 mm). Lijken op hele kleine eitjes Geen worteltjes Lekkerste? Wordt o.a. gegeten in Thailand Christian Fischer 8

9 Groei kroos Voornamelijk vegetatieve voortplanting. Elke frond kan ongeveer 20 dochterfronds vormen. Enige tijd na de vorming van de dochterfrond zal ook deze nieuwe dochterfronds gaan vormen. Dit betekend dat exponentiele groei kan plaatsvinden totdat er een tekort ontstaat. Door rond het breekpunt van B en C te telen is continuë exponentiele groei mogelijk, en daardoor zeer hoge opbrengsten. Onder Nederlandse condities verwacht ik ongeveer ton d.s./ha. Cross, 2002 Fase A: lagfase Fase B: exponentiele groeifase Fase C: transitiefase Fase D: equilibrium fase

10 De groei van kroos is afhankelijk van onder andere nutriëntlevels, ph, temperatuur, licht en een aantal biotische factoren Kufel, Strazalek, Wysikinska Blardzaka, Okninska & Rys 2012

11 Groeifactoren - plantdichtheid Frédéric, Samir, Louise, & Abdelkrim,

12 Groeifactoren temperatuur en CO 2 Lasfar, Monette, Millette, & Azzouz 2007 Landolt & Kandeler, 1987 Ook uit eigen observatie blijkt een behoorlijk snellere groei bij verhoogde CO 2 concentraties. 12

13 Groeifactoren - NP [conc. N] [conc. P] Lasfar, Monette, Millette, & Azzouz,

14 Groeifactoren - Lichtintensiteit Lichtbron Indicatie lux Indicatie sterkte* Fig 2.22 Landolt & Kandeler, 1987 Assimilatie verlichting lux ± µmol/m²s Direct zonlicht lux ± µmol/m²s Daglicht, indirect zonlicht lux 14 ± µmol/m²s Bewolkte dag lux ± 30 µmol/m²s * Ruwe schattingen

15 Opbouw Ongeveer 6-20% is droge stof. Hiervan is ongeveer: min. max. Eiwit 6,8 45 Koolhydraten 14 43,6* As 12 27,6 Ruwe vezels 5,7 16,2 Lipiden 1,8 9,2 * Landolt & Kandeler, 1987 *80% mondeling gerapporteerd 15

16 Eiwit concentratie varieert sterk In de literatuur worden geregeld cijfers tussen de 20-40% gepubliceerd.

17 Eendenkroos eiwitconcentratie Op dit moment is de aanname dat: Dat de eiwitconcentratie afhankelijk is van de groeicondities. 1 Waarbij een snellere groei resulteert in meer eiwit en minder as en vezels. 2 Dit vertaald zich onder andere in: Onder natuurlijke, arme, omstandigheden bevat kroos meestal tussen de 15-25% eiwit en 15-30% ruwe vezel 2, 3. Zo bevatte kroos uit de vijver in Prinsentuin Leeuwarden afgelopen jaar bij meerdere metingen gemiddeld 19,3% eiwit. Onder ideale omstandigheden 35-43% eiwit en 5-15% ruwe vezel 2,3. En hetzelfde kroos onder meer geconditioneerde omstandigheden al tot 29% eiwit. Dit betekend voor het telen dat het verstandig is om zo dicht mogelijk bij de optima te telen. 1. Landesman, Chang, Yamamoto, & Goodwin, Skillicorn, Spira, & Journey, Leng, Stambolie, & Bell, 1995

18 Eiwit en plantdichtheid Kroosdichtheid lijkt maar een marginale invloed op eiwitgehalte te hebben. Het moment dat plantdichtheid echter voor een reële concurrentie om groeifactoren zorgt kan redelijkerwijs aangenomen worden dat plantdichtheid wel een sterk effect heeft op het eiwitgehalte. Bij een hoge plantdichtheid zal er in ieder geval minder licht en nutriënten per plant beschikbaar zijn. Lemna Kg natgewicht m 2 0,25 0,50 1,0 1,5 Celwandfractie% 32,9 34,4 32,2 32,9 Ruw eiwit% 11,8 11,4 12,0 12,2 Totaal beschikbare koolhydraten% 12,2 14,1 13,7 13,9 Figuur: Frédéric, Samir, Louise, & Abdelkrim, 2006 As% 25,5 27,1 25,6 23,5 18 Tucker 1981: nergens significant www. h overschil g e s c h o o l v h l. nl

19 Eiwit en temperatuur Tussen temperatuur en eiwit lijkt een verband te zijn. Zowel in wortels als fronds. Onbekend of dit gelijk oploopt met de optimum temperatuur Lasfar, Monette, Millette, & Azzouz, Lehman, Silk, Knight

20 Eiwit en CO 2 en lichtintensiteit Zowel CO 2 en lichtintensiteit direct van invloed op de fotosynthese. Rubisco is een van de belangrijkste eiwitten in het fotosynthese proces en vormt een zeer groot gedeelte van het krooseiwit. Echter de lage respons van Rubisco op zowel een lichtintensiteitsproef ( µmol/m²s) als een CO 2 ( µmol/mol) proef doet vermoeden dat 30-50% van het Rubisco niet geactiveerd word zelfs onder goede groeicondities 1. Both from: Landolt & Kandeler, Martindale & Bowes 1996

21 Eiwit en fosfaat Fosfaat wordt onder andere gebruikt voor energietransport binnen de plant. In deze lijkt het indirect van invloed op eiwitpercentage van de plant. Wordt later verder besproken. [conc. P] Lasfar, Monette, Millette, & Azzouz,

22 Eiwit en stikstof en zwavel Eiwit bestaat voor een belangrijk deel uit stikstof en zwavel. Er is een significant verband tussen opgeloste stikstof in water en opgenomen stikstof 1. Een optimum lijkt rond de 48 mg N/l te liggen. Eenzelfde verband kan verwacht worden tussen zwavel (sulfaat) en eiwit. Hogere opname van NH 4 + zorgt voor meer incorporatie van S in eiwit (normaal ~25:1 ratio) 2. [conc. N] Lasfar, Monette, Millette, & Azzouz, 2007 Onderzoek Mohedano, Velho, Costa, Hofmann, Filho 2012 L. punctata Tu, Dong & Preston 2012 Duckweed Landesman, Parker, Fedler & Konikoff 2005 L. obscura Stikstof en eiwit concentratie (mg N/l en % eiwit) % 35% ,4% 23,4% 28,0% 30,6% 25,9% 26,4% 0 3,9 8,9 13,9 28,5 54,6 ±9% ±10% ±10% ±11% ±13% ±16% 1. Kufel, Strazalek, Wysikinska Blardzaka, Okninska & Rys Brunhold & suter 1984

23 Voorbereidend inhoudstoffen experiment Om een inschatting te kunnen maken van de reactiesnelheid en reactie-intensiteit is er een extra kleinschalig experiment uitgevoerd.

24 Eiwitpercentage Voorlopige resultaten onderzoek naar invloed teeltcondities op eiwitfractie 30,00 25,00 20,00 15,00 Eiwit concentratie over tijd = L. minor - kloonmix A 7,1 mm NO3-, 0,5 mm HPO42-0,71 mm NO3-, 0,5 mm HPO42-0,0 mm NO3-, 0,5 mm HPO42-2 kroosmixen met L. minor. ±450 cm2 bakken. 4 behandelingen 4 herhalingen Wekelijks ±50cm 2 geoogst. 10,00 7,1 mm NO3-, 0,0 mm HPO42-5,00 0, Dagen na inzet * * Eiwitconcentratie d21 valt laag uit door misgaan destructiestap

25 Eiwitpercentage Voorlopige resultaten onderzoek naar invloed teeltcondities op eiwitfractie 30,00 25,00 20,00 15,00 Eiwit concentratie over tijd = L. minor - kloonmix B 7,1 mm NO3-, 0,5 mm HPO42-0,71 mm NO3-, 0,5 mm HPO42-2 kroosmixen met L. minor. ±450 cm2 bakken. 4 behandelingen 4 herhalingen Wekelijks ±50cm 2 geoogst. 10,00 5,00 0,0 mm NO3-, 0,5 mm HPO42-7,1 mm NO3-, 0,0 mm HPO42-0, Dagen na inzet * * Eiwitconcentratie d21 valt laag uit door misgaan destructie

26 Voorlopige resultaten Kroos ervaart een schok bij transfer naar nieuw medium, deze duurt zeker 6 dagen. Een hogere concentratie N is voordelig voor het percentage eiwit. Onbekend tot welke waarden dit doorgaat. N vermoedelijk beperkend na dag 13 bij 0,71 mm. Een lage concentratie P op langere termijn pas sterk negatief Er was een duidelijk pigmentverschil te zien bij 0,00 mm N op dag 6, 0,71 mm N na dag 13, 0,00 mm P na dag 21.

27 Nitraat gebrek 7,1 mm NO 3-, 0,5 mm HPO 4 2-0,71 mm NO 3-, 0,5 mm HPO 4 2- koolhydraten; 45,12 as; 18,58 eiwit; 28,13 ruwe celstof; 18,98 koolhydraten; 62,48 eiwit; 13,81 as; 15,01 ruwe celstof; 14,84 vet; 3,77 vet; 3,24 0,0 mm NO 3-, 0,5 mm mm HPO 4 2- koolhydraten; 59,26 eiwit; 8,05 ruwe celstof; 19,50 as; 17,40 vet; 2,22 Ruwe cijfers: In alle gevallen wordt het gehalte koolhydraten met 6-18 % punten overschat.

28 Fosfaat gebrek 7,1 mm NO 3-, 0,5 mm HPO 4 2-7,1 mm NO 3-, 0,0 mm HPO 4 2- koolhydraten; 45,12 eiwit; 28,13 ruwe celstof; 18,98 koolhydraten; 61,54 eiwit; 15,23 ruwe celstof; 23,88 as; 18,58 as; 15,15 vet; 2,77 vet; 3,24 Ruwe cijfers: In alle gevallen wordt het gehalte koolhydraten met 6-18 % punten overschat.

29 Voorlopige resultaten Koolhydraten worden waarschijnlijk met 6-18% overschat. Desondanks; lage N en P concentraties lijken bevorderlijk voor koolhydraat concentratie. Ruwe celstof, as en vet lijken niet direct beïnvloed te worden door N tekort. Ruwe celstof mogelijk wel door P.

30 Ruwe opbrengstberekening 7,1 mm NO 3-, 0,5 mm HPO 2-4 Totaal ds was 7,27g 5,43g groei/21d 15,5 ton ds/ha/jaar 4,4 ton eiwit/ha/jaar 7 ton koolhydraat/ha/jaar? 0,0 mm NO 3-, 0,5 mm HPO 2-4 Totaal ds was 6,43g 4,59g groei/21d 13,1 ton ds/ha/jaar 1,1 ton eiwit/ha/jaar 8 ton koolhydraat/ha/jaar? Opbrengst g cm2 jaar g Bijgroei cm2 21 dagen 270 dagen 0,71 mm NO 3-, 0,5 mm HPO 4 2- Totaal ds was 7,58g 5,74g groei/21d 16,4 ton ds/ha/jaar 2,3 ton eiwit/ha/jaar 10 ton koolhydraat/ha/jaar? 7,1 mm NO 3-, 0,0 mm HPO 2-4 Totaal ds was 7,16g ds 5,32g groei/21d 15,2 ton ds/ha/jaar 2,3 ton eiwit/ha/jaar 9 ton koolhydraat/ha/jaar?

31 Tot slot Een aantal plantenziekten en -plagen tegengekomen tijdens teelt.

32 Oevervliegjes James Lindsey at Ecology of Commanster h o g e s c h o o l v h l. nl

33 Waterlilly aphid 33

34 Algen, diverse soorten

35 Schimmels (Pythium?)

36 Pyrallid mot

37 Azolla

38 Gebrekverschijnselen?

39 Tot slot, vragen. h o g e s c h o o l v h l. nl