In reactie op de opkomst van het fenomeen dat in de sector bekendstaat als ‘pepper wilting’ in hightech kassen, heeft Grodan uitgebreid internationaal onderzoek geïnitieerd en eraan bijgedragen om de complexe interactie tussen de aanwezigheid van pathogenen, plantstress en hygiënepraktijken beter te begrijpen. Bevindingen uit dit onderzoek tonen aan dat oxiderende middelen — die voornamelijk worden ingezet om biofilmvorming in irrigatiesystemen te beheersen — zowel het ontstaan van symptomen kunnen uitlokken als de ernst ervan kunnen beïnvloeden. Dit geldt in het bijzonder wanneer deze middelen de wortelzone binnenkomen in aanwezigheid van de ziekteverwekker Fusarium oxysporum f. sp. radicis-capsici (FORC), die in eerder onderzoek is geïdentificeerd als een van de waarschijnlijke oorzaken van paprikaverwelking. Op basis van deze inzichten heeft Grodan nieuw hygiëneadvies uitgebracht om telers te helpen voorkomen dat ze hun gewassen onbedoeld vatbaarder maken.
Paprikaverwelking is een symptoom waarbij paprikaplanten verwelken als gevolg van een verstoorde wateropname of schade aan de vaatbundels van de plant. Verwelking wordt waargenomen bij planten die op zowel steenwol als organische substraten groeien, wat het team van Grodan ertoe aanzette om te onderzoeken wat de symptomen veroorzaakt (foto 1). Hoewel het microbioom van beide substraten verschilt, zijn experts het erover eens dat geen van beide van nature inferieur is aan het andere. Maar de vraag bleef: hoe en waarom waren de symptomen in sommige gevallen zo ernstig?
Foto 1. Symptomen van Fusarium oxysporum f. sp. radicis capsici (FOSC) in paprikaplanten geteeld in twee substraten in Vineland (Canada): steenwol (links) en kokos (rechts).
Het gebrek aan wetenschappelijk inzicht in de precieze oorzaak van de verwelkingsziekte bij paprikaplanten zorgde voor onzekerheid en verwarring binnen de sector. "Als bedrijf zetten we ons in om telers te ondersteunen door feitelijke inzichten te verschaffen die hen houvast bieden bij hun beslissingen. Daarom zijn we een uitgebreid internationaal onderzoeksprogramma gestart om de kennishiaten wetenschappelijk te dichten", zegt Andrew Lee, Hoofd Gewas Advies, Europa en Azië bij Grodan.
Onafhankelijk onderzoek op zoek naar bewijs
Naast deelname aan verschillende extern geleide consortia , initieerde en financierde Grodan zijn eigen onafhankelijke onderzoeken. Deze werden opgezet in samenwerking met gerespecteerde organisaties zoals Wageningen University & Research (WUR), Vertify en Botany BV in Nederland en Vineland Innovation & Research Centre in Canada. "Om onze theorieën aan de praktijk te koppelen, hebben we ook samengewerkt met telers die ervaring hadden met verwelkingsproblemen bij paprika. Van hen hebben we monsters van matten en plantmateriaal verkregen voor analyse en verder onderzoek", legt Frank Janssen, R&D Manager bij Grodan, uit.
Onderzoek onder telers
Als onderdeel van het onderzoeksprogramma hield Grodan een uitgebreide enquête, bestaande uit ongeveer 70 vragen, onder telers in de Benelux en Canada om een gedetailleerd inzicht te krijgen in hun teeltpraktijken en -methoden. "Niet alle telers in het onderzoek hadden last van verwelkingsproblemen. We hebben echter aan alle telers dezelfde vragen gesteld over hun werkwijze — van klimaatbeheersing en irrigatiestrategie tot het gebruik van gewasbeschermingsmiddelen," voegt Janssen toe.
De enquête bevatte ook specifieke vragen over hoe ze met waterhygiëne omgingen en hoe ze de biofilm in het watergeefsysteem zelf onder controle hielden. "Interessant genoeg gebruikten telers in de geanalyseerde groep die verwelkingsverschijnselen ervaarden, oxidatiemiddelen in detecteerbare concentraties bij de druppelaar", vervolgt hij. Dit versterkte het vermoeden van het team over de rol die oxiderende middelen speelden bij de verwelking van de paprikaplanten.
Opzet van de proef
De onderzoekers namen de hypothese aan dat oxiderende middelen die in de wortelzone gebruikt worden zowel de symptomen kunnen initiëren als versterken. In hun eerste proef pasten ze een niet-gestabiliseerd oxidatiemiddel (waterstofperoxide) toe op nieuwe steenwol (d.w.z. zonder planten en wortels) en op nieuwe organische substraten onder identieke gecontroleerde omstandigheden.
De resultaten toonden aan dat de componenten van het substraat van invloed zijn op de snelheid waarmee waterstofperoxide wordt afgebroken. In substraten met een hoger gehalte aan organisch materiaal werd het oxidatiemiddel sneller afgebroken, terwijl het in meer inerte substraten langer actief bleef. Deze bevindingen suggereren dat de eigenschappen van de substraten van invloed kunnen zijn op de duur van de blootstelling van de wortels aan oxiderende middelen.
"Langere blootstelling aan peroxide in steenwol verhoogt het risico op schade aan het epidermale weefsel van de wortels en de wortelhaartjes, en beschadigde wortels bieden pathogenen die mogelijk in het wortelgebied aanwezig zijn een kans om zich te vestigen," vervolgt hij.
"Dit betekent echter niet dat organische substraten veiliger zijn voor peroxidebehandeling. Het is belangrijk dat een snellere afbraak in organische substraten de kans op wortelschade niet wegneemt," legt Lee uit. "Het onderzoek maakt duidelijk dat contacttijd alleen de ernst van de symptomen verandert, niet de fundamentele toxiciteit van het oxidatiemiddel. Met andere woorden, een oxidatiemiddel beschadigt nog steeds de wortels en stelt ze bloot aan het risico op aantasting door pathogenen."
Lee suggereert ook dat telers zich moeten afvragen waarom ze waterstofperoxide of een soortgelijke behandeling toevoegen: "Het doel is om organisch materiaal uit het watergeefsysteem te verwijderen, dus het is contra-intuïtief om dit toe te voegen via je substraatkeuze. Een organisch substraat biedt geen bescherming tegen de ziekteverwekker FORC."
Schade aan wortels zelfs bij lage concentraties
Vervolgens infecteerde het team jonge planten met FORC en testte verschillende concentraties waterstofperoxide, waarbij de gezondheidsstatus van de plant werd gemonitord aan de hand van de stikstofbalans in het blad. "Na inoculatie met FORC zagen we een onmiddellijke stressreactie in de plant. De reactie werd versterkt door slechts een kleine hoeveelheid waterstofperoxide toe te dienen," zegt Janssen.
Door de toepassing van waterstofperoxide in verschillende concentraties te vergelijken, merkte het team bovendien dat de concentratie ook bepalend was voor het verloop van de symptomen. De proef toonde aan dat de FORC-geïnoculeerde planten die een dosis van 50 ppm waterstofperoxide kregen, als eerste verwelkingsverschijnselen vertoonden. Planten die 100 ppm peroxide kregen, verwelkten nadien. De planten die 200 ppm waterstofperoxide kregen, vertoonden een week later verwelking, gevolgd door de FORC-geënte planten die geen enkele dosis waterstofperoxide hadden gekregen. "
“Deze niet-lineaire dosisinteractie was een cruciaal inzicht en stelde ons in staat om onze hypothese op basis van het bewijsmateriaal verder te verfijnen," vervolgt hij. "Bij 50 ppm was de concentratie oxidatiemiddel duidelijk niet genoeg om de agressieve ziekteverwekker FORC te doden. Het veroorzaakte echter wel schade aan het epidermale wortelweefsel en de wortelhaartjes, waardoor het natuurlijke afweersysteem van de plant verzwakte, wat leidde tot snellere verwelking en uiteindelijk de dood omdat de agressieve pathogeen zich snel verspreidde", aldus Lee.
Foto 2. Paprikaplanten die verwelking vertonen onder toenemende doseringen waterstofperoxide, van links naar rechts weergegeven als respectievelijk 0, 50, 100 en 200 ppm. Links planten in een vroeg stadium en rechts planten na 4 weken.
"De wortels werden ook beschadigd door een concentratie van 200 ppm van het oxidatiemiddel, maar bij deze concentratie werd de FORC ook gedood of op zijn minst onderdrukt. Daarom duurde het langer voordat deze planten wegvielen. Aan het andere uiterste, toen er geen oxidatiemiddel werd gebruikt, tastte FORC nog steeds planten aan. Maar omdat er geen accumulerend effect was van het oxidatiemiddel dat de wortels voortdurend beschadigde, duurde het langer voordat ze wegvielen," legt hij uit.
Foto 3. Microscopische beelden (x100) van schade aan het wortelweefsel bij paprikaplanten (Alzamora RZ) geteeld op steenwol, bij een dosering van gestabiliseerde waterstofperoxide van 50 ppm in een watergeefsysteem.
Bovendien kan de continue aanwezigheid van oxiderende middelen in de wortelzone het microbioom verstoren, een systeem dat essentieel is voor de algehele weerbaarheid van planten.
Gangbare hygiënepraktijken heroverwegen
Het doseren van oxidatiemiddelen is gebruikelijk als onderdeel van de waterhygiëne in kasteelt. "Ze helpen inderdaad om de opbouw van biofilm in watergeefsystemen te voorkomen, op voorwaarde dat deze producten strikt worden gebruikt voor desinfectie van het systeem, volgens de wettelijke voorschriften en de instructies van de leverancier. In die context kan waterstofperoxide een geschikt ontsmettingsmiddel zijn omdat het afbreekt in water en zuurstof nadat het zijn desinfecterende werking heeft voltooid," zegt Lee.
"Dit betekent echter niet dat het doseren van oxiderende middelen in de actieve wortelzone veilig of gunstig is. In het substraat ‘voegen’ deze middelen niet gewoon zuurstof toe; ze oxideren en beschadigen het wortelweefsel, verzwakken de wortelhaartjes en maken de plant kwetsbaarder voor het binnendringen van pathogenen. Dezelfde chemische reactiviteit die helpt om irrigatiesystemen schoon te maken, wordt schadelijk wanneer het in direct contact komt met levende wortels. Daarom raden we aan om ervoor te zorgen dat oxiderende middelen die voor systeemdesinfectie worden gebruikt niet leiden tot meetbare concentraties in de actieve wortelzone," benadrukt hij.
Bovendien zijn telers, vanwege de onzekerheid rond verwelking van paprika's, de laatste jaren aangemoedigd om de dosering van oxidatiemiddelen te verhogen als extra preventieve maatregel, voor het geval er pathogenen aanwezig zijn. "Ook andere studies, uitgevoerd bij WUR, die het gebruik van oxidatiemiddelen in de teelt van gerbera's onderzochten, laten zien dat ze geen effect hebben op plantpathogenen (Fusarium) bij concentraties lager dan 160 ppm - niveaus die veel hoger zijn dan de niveaus die nodig zijn om biofilm onder controle te houden of zelfs wortelschade te veroorzaken," voegt Lee toe.
Verminderde doeltreffendheid van gewasbeschermingsmiddelen
Een snelgroeiende ziekteverwekker zoals FORC of FOSC kan er al snel voor zorgen dat planten verwelken en afsterven. Telers die last hebben van verwelkte paprika’s gebruiken daarom vaak gewasbeschermingsmiddelen (PPP’s). "Maar als ze daarna oxiderende middelen blijven doseren, kan dit twee tegengestelde effecten veroorzaken. Enerzijds zetten ze gewasbeschermingsmiddelen in om de ziekteverwekker te bestrijden. Tegelijkertijd kan het oxidatiemiddel het buitenste weefsel van de wortels en de wortelhaartjes blijven beschadigen, waardoor de werking van de gewasbeschermingsmiddelen afneemt,” voegt hij eraan toe.
Aanbevelingen voor telers
In het algemeen suggereren de bevindingen dat bepaalde hygiënepraktijken, hoewel goedbedoeld, kunnen hebben bijgedragen aan een verhoogde kwetsbaarheid van planten onder specifieke omstandigheden in het wortelgebied. Op basis van deze inzichten heeft Grodan zijn richtlijnen met betrekking tot het juiste gebruik van oxiderende middelen in watergeefsystemen verder verduidelijkt. "We zeggen niet dat oxiderende middelen niet moeten worden gebruikt. Sterker nog, ze kunnen zeer effectief zijn bij het bestrijden van biofilm wanneer ze correct en in overeenstemming met de wettelijke voorschriften en de instructies van de leverancier worden toegepast, hoewel er alternatieve technologieën beschikbaar zijn", aldus Janssen.
"Op basis van de nieuwe bevindingen is het echter belangrijk om ervoor te zorgen dat oxiderende middelen die worden gebruikt voor desinfectie van het systeem niet leiden tot meetbare concentraties in het actieve wortelgebied," voegt Lee toe. Dit betekent dat meetbare concentraties van oxiderende middelen bij de druppelaar moeten worden vermeden. Een praktische oplossing is de installatie van een retourleiding in het watergeefsysteem, zodat de oxidatiemiddelen alleen aan het einde van de dag worden gedoseerd.
"Telers hebben hun waardering uitgesproken voor het feit dat ze meer duidelijkheid hebben gekregen over een belangrijke factor. We blijven de reacties uit de markt volgen en waar nodig zullen we onze richtlijnen verder verfijnen om het risico op verwelkingsverschijnselen bij paprika's te verminderen en een weerbaar gewas in de hightech kas te ondersteunen," besluit Lee.
Voor meer informatie of advies op maat kunt u contact opnemen met uw Grodan adviseur.
