/17/8 Het wortelmilieu: verborgen, maar van groot belang Waar gaat het over? Wortelstelsel en fysiologie van de nutrientenopname Ep Heuvelink, Leo Marcelis en Wim Voogt Wageningen Universiteit, Tuinbouwketens Wageningen UR Glastuinbouw Met medewerking van: Chris Blok, Anja Dieleman, Anne Elings, Pieter de Visser Waterbehoefte en watergift ph en EC Worteltemperatuur Zuurstof in het wortelmilieu Groeibijeenkomst Westland Energie Services 1 mei 8 Rol van het wortelstelsel Opname van water en nutriënten Verankering van de plant in het substraat of de bodem Productie van hormonen (bv. cytokinine) Veel gezonde wortelpuntjes van groot belang dus CO wordt niet via de wortels opgenomen (juist geproduceerd) Er is verschil in wortelstelsels (net als bovengronds) kan d.m.v. onderstammen slim gebruik van worden gemaakt (bijv. roos, aubergine, tomaat, paprika?) Cytokinine concentratie ZR (pmol ml (pmol -1 ) ml 1 ) 7 3 1 = verschijnen grondscheuten Multic Vivaldi 1 3 7 Dagen Days after na axillary knopuitloop bud break Roos Madelon op onderstam Multic of Vivaldi Assimilatenverdeling: relatief weinig naar de wortels Bovengronds 8% Ondergronds 1% waarvan: Onderhoudsademhaling wortels 3% Voor wortelgroei % Voor nutriëntenopname 7% Veel licht, lagere temperatuur, weinig vruchtgroei relatief meer wortelgroei Nutriëntenopname Deels passief (met de waterstroom mee), deels actief N, P, K; actieve opname Ca, B: passieve opname Overige ionen; beide mechanismen Snoei bovengronds (bv. oogst rozen) wortelsterfte 1
/17/8 Voorbeeld reactie plant op N Gesloten teeltsysteem tomaat Voorbeeld reactie plant op N Gesloten teeltsysteem tomaat; actieve opname 1% 1% Produktie % 1% 8% 1 % 1 % % % 8 1 N wortelmilieu mmol/l Produktie % 1% 8% 1 1 % % 1 % 1 % % % % % 8 1 8 1 N wortelmilieu mmol/l Voorbeeld reactie plant op N Gesloten teeltsysteem tomaat; actieve opname Produktie % 1% N p lant mmo l/ kg d s 1% 3 3 8% 1 1 % % 1 % 1 1 % % 1 % % % 8 1 8 1 N wortelmilieu mmol/l Nutriëntenconcentratie in de organen hangt af van gewasstadium (als geen gebrek). Groei en N concentratie in plant bepalen de totale N behoefte N concentration (g ḡ 1 )... 7 1 1 8 Time (days after planting) leaf blad stem stengel fruit vrucht plant Nutriëntenconcentratie in de organen: De Ca concentratie van bladeren blijft toenemen: gevolg van passieve opname (met waterstroom mee) Nutriëntenbehoefte Waterbehoefte Echter: in praktijk nutrientengift gekoppeld aan watergift Ca concentration (g g -1 ).. 7 1 1 8 leaf blad stem stengel fruit vrucht plant Waterbehoefte voornamelijk bepaald door gewasverdamping (vooral straling) Nutriëntenbehoefte voornamelijk bepaald door potentiële groei (gewasstadiumafhankelijk) Time (days after planting)
/17/8 Verschuiving in nutrientenopname tijdens de teelt mmol/l K, Ca en Mg opname bij tomaat 1 1 1 Trosontwikkeling Tros 1 K CA Mg 1 7 1 13 1 19 8 31 3 37 8 Tros Tros Tros Tros 8 Tros 1 Week Effect van instraling op fotosynthese (groei) en verdamping (modelberekening). Verschil in respons heeft effect op de opnameconcentratie van nutriënten Fotosynthese (mg CO m - s -1 ) 1, 1,,8, fotosynthese photosynthesis verdamping transpiration 8 Globale straling (W m - ) 1 8 Transpiratie (mg H O m - s -1 ) GREENHOUSE HORTICULTURE mmol m- Opnameconcentratie (EC) neemt af met straling Absolute opname 8 7 3 1 Straling en opname 1 1 Straling J cm- dag-1 Relatieve opname: opnameconcentratie Straling en opname 1 1 Straling J cm- dag-1 1 1 8 ms cm-1 Effect van N tekort Reductie factor 1.. vooral minder bladoppervlak drogestofverdeling meer naar wortel klein effect op bladfotosynthese fotosynthese bladoppervlak wortel/plant......8 1. [N] in plant (fractie van optimum) Lage fosfaatbeschikbaarheid: compacte planten Effecten van K:Ca en Mg verhoudingen op kwaliteit Blossom End Rot Neusrot % 3 Petunia Blue ; geen voorraadbemesting P in gietwater:...1.1 (mmol per liter) 1,, 1, 1,,, K/Ca ratio Low Laag Mg Moderate gemiddeld Mg High HoogMg 3
/17/8 Bewaarkwaliteit (stevigheid) Watergift: hoeveel en wanneer? 17 1 1 Houdbaarheid Shelf life 9% voor verdamping, slechts 1% voor versgewichtstoename Days dagen 1 13 1 11 1,, 1, 1,,, K/Ca ratio Low Laag Mg Mg gemiddeld Moderate Mg Mg High HoogMg Verdamping Vooral bepaald door instraling Maar ook van belang: gewasomvang, vochtigheid kaslucht, temperatuur verwarmingsbuizen Verdamping tomatengewas (mm/dag = liters/m per dag) Wat zijn gevolgen van watertekort voor de opbrengst? Transpiration (mm/day) Verdamping (mm/dag) 3 1 January February March April May June July August September October November December 1 1 8 Straling Radiation (J/cm (J/cm/day) per dag Transpiration Verdamping (heating) (verwarming) Transpiration Verdamping (radiation) (straling) Radiation Straling Verminderde bladstrekking minder lichtonderschepping en dus minder gewasfotosynthese Huidmondjes (deels) dicht minder fotosynthese Toename drogestofgehalte vruchten minder versgewicht Zelfde effecten als voor hoge EC (zoutstress) KWIN,1 Invloed vochtgehalte substraat op productie Wanneer water geven? (1) Frequentie High Hoog Low Laag Over brede range weinig effect κγ/µ (steenwol tussen ca. en 7%), κγ/µ als: geen droge/natte plekken watergift regelmatig en afgestemd op de vraag Te nat: zuurstoftekort bij de wortels; hangt ook af van substraatdikte en poriëngrootteverdeling Te droog: watertekort Vele korte beurtjes, of enkele grote beurten? Vele korte beurtjes: constantere water status meer variatie tussen de druppelaars (niet indien drukgecompenseerd) minder accumulatie van zouten (volgende dia) Watergehalte content Tijd Time ϖοχητ% Βλοκ, 199 Βλοκ, 1999 ϖοχητ% Effect van watergeefstrategie is vaak effect van EC in het wortelmilieu
/17/8 EC in steenwolmat als gevolg van watergeeffrequenties (model) 1 1 Wanneer water geven? () Standaard strategie of plant bepaalt? E C (d S m 1 ) 1 8 Lo w H ig h 1 1 3 Paprika proef op steenwol Plantdatum: December Einddatum: 9 September Plantdichtheid:. planten per m Cultivar: Spirit Tim e (d) Heinen et al. () strategieën: Standaard en Plant bepaalt Wanneer water geven? (3) Standaard ongeveer. ml per J globale straling (zonnige dag J cm - liter per m ) s avonds en s nachts geen watergift matwatergehalte van ongeveer % Plant bepaalt % matwatergehalte In beide behandelingen watergift vanuit voorraadbakken met EC=3 ds m -1 of EC = 1 ds m -1 afhankelijk van de EC in de mat. watergeefstrategieën bij paprika vergeleken standaard plant bepaalt % van stand. Gemiddelde EC gift (ds/m). 1. Gem. EC mat & drain (ds/m).9.9 1 Matwatergehalte (%) 3 9 78 Watergift (l/plant) 3 17 Wateropname (l/plant) 13 139 1 Yield (kg/plant).. 1 Watergeefstrategie had geen invloed op opbrengst (bij gelijke EC!!) ph (= zuurgraad) Een maat voor de concentratie H + ionen in water of waterige oplossingen elk ph punt lager is 1 maal zo grote concentratie ph = log [ H + ] waarbij [H + ] in mol/l H + =1 mmol/l =.1 mol/l = 1 log =,= log =, dus ph= Hoe hoger de concentratie H +, hoe groter de zuurgraad, maar hoe lager het getal ph van belang voor: 1. Opname voedingselementen Moeilijker opneembaar bij: Hoge ph Lage ph Fe Mo Mn Zn B P Ca Cu Ca B
/17/8 ph van belang voor:. Druppelsystemen Voorkoming neerslagen bv. Calciumfosfaat, Calciumcarbonaat, Magnesiumfosfaat Gebrek Fe door hoge ph Chlorose jong blad 3. Substraat Afbraak steenwolvezel <.8 ph van belang voor: Plant beïnvloedt de ph (NH + /NO 3 verhouding). Wortels ph < Bruine wortels / wortelverkurking (tomaat paprika) ph <. wortelafsterving. Wortelpathogenen Hoge ph stimulering Fusarium, Humicola NO 3 OH (HCO 3 ) ph stijging NO 3 en NH+ opname effect NH + H + ph daling Bij druppelaar wordt eerst de NH + opgenomen! Plant met Plant zonder Druppelaar Druppelaar De kationen en anionenbalans afgifte afgifte anionen kationen Afstand tot druppelaar Na snee rozen: veel vegetatieve groei, veel NO 3 opname ph stijgt
/17/8 EC = electrische geleidbaarheid (ds per m) Te lage EC nutriëntentekort, weke planten Te hoge EC (zoutstress) opbrengstreductie (zelfde redenen als bij waterstress) Fysiogene afwijkingen (locaal Ca gebrek) Hoog drogestofgehalte (betere smaak tomaat) Hogere EC in de nacht, lage EC overdag: daar is voordeel te behalen Overdag wateropname makkelijk maken; minder kans op stress (passieve opname van ionen is hieraan gekoppeld) s Nachts kan voldoende actieve ionopname plaatsvinden Split-root systemen Opbrengst tomaat geteeld met split-root (iedere wortelhelft z n eigen EC) Iedere helft van het wortelsysteem kan verschillende condities krijgen (bijv. andere EC) EC Opbrengst (kg/m ) %. /.. 1. /. 1.1 88. /. 3.7 99 Sonneveld () * Gemiddelde EC in de mat wellicht niet altijd de juiste maat is * Plant flexibel is en dat variatie in wortelmilieu (zoute plekken) niet perse een probleem hoeven te zijn EC invloed op Kalanchoe 1 o C EC invloed op Kalanchoe cv. Tenorio EC 3 3 1.3 1.3 Cultivar Anatole Bromo Y. Josephine Tenorio EC=1.3 7 8 73 EC=3 9 7 Reactietijd bij EC 3 significant korter dan bij EC 1.3 Hoogte 19.. 3.8 3.1 Genera. 8. 1.9 1.7 13. 7
/17/8 Substraatvolume In bodem 3 liter wortelvolume per m (3 cm), substraatteelt 1 1 liter; hoe laag kunnen we gaan? Onderzoek eind jaren 8, begin jaren 9: Bij minder dan 1 1. liter steenwol/m vaak lichte opbrengstreductie Zuurstofverbruik wortels Jonge komkommers en tomaten: ca.. mg O per uur per g wortelversgewicht Wortelpunt verbruikt meer dan gemiddeld (3x) Als één dag 3% O beschikbaarheid > wortelsterfte Anderzijds: ook teelt zonder substraat mogelijk (NFT) Meting zuurstofgebruik komkommer; aan bij laag zuurstofgehalte nog zelfde opnamesnelheid Oxygene (%) 1. 1. 1. 1. 8..... 1 / 9: 1 / 1: Lampen Lights off uit 1 / 1: / 3: Lampen Lights on aan / 9: Lampen Lights off uit / 1: / 1: 3 / 3: 1-8 day 1-8 night -8 day -8 night 3-8 day Lampen aan Lights on 3 / 9: 3 / 1: 3 / 1: Zuurstof: transport is relevanter dan concentratie Gebruik per uur:. mg per gram versgewicht wortel mg.m.h 1 (bij 1 g wortels per m ) Max. aanvoer met water: max 9 mg O /L 9 mg.m.h 1 Meeste zuurstof komt uit lucht Water beweging (massa transport) Diffusie Zolang watergehalte < 7 7%; geen zuurstoftekort Kwaliteit gietwater van groot belang Te lage temperatuur gietwater Lage EC (liefst ongeveer nul) Geen vervuiling met algen, ziektekiemen etc. Geen schadelijke gassen Te lage worteltemperatuur Er kan condensatie op de stengel optreden botrytis risico En ook: Zuurstof (lucht) aanwezig; geen dood water! 8
/17/8 Worteltemperatuur tomaat bij koeling van onderen (Themato) Kleiner blad dan in open kas Mat iets kouder dan open kas Matverwarming bladoppervlakte neemt toe Enten groter blad (groter effect dan mattemperatuur) Algemeen Worteltemperatuur veel minder grote effecten dan kasluchttemperatuur, maar.. Om bijv. Freesia, Alstroemeria jaarrond te kunnen telen is bodemkoeling noodzakelijk Conclusies Water en nutriëntenopname zijn verschillende processen regeling ontkoppelen? Wateropname vooral stralingsafhankelijk Nutriëntenopname vooral gedreven door potentiële groei en concentratie van plantorganen Opnameconcentratie is niet constant EC: te laag gebrek; te hoog wateropname moeilijker Conclusies Effecten van N tekort, hoge EC en watertekort vooral op bladoppervlakte Bedankt voor uw aandacht Met nutrienten opbrengst verder verhogen: nee; voorkom echter fouten! Nutrienten belangrijke rol bij kwaliteit Lage EC overdag en hogere EC s nachts kan opbrengst verhogen zonder kwaliteitsverlies Wageningen UR ph regelen via ph druppelwater maar vooral via NH + /NO 3 verhouding Zuurstof moet bij de wortels komen uit de lucht ; er is maar weinig zuurstof opgelost in water 9