Niets helpt een teler beter als een plant die zelf direct aangeeft wanneer hij stress ervaart. Dit is te meten aan elektrische signalen tussen cellen. Er zijn al specifieke signalen vertaald naar bekende stressoorzaken in de teelt. Dit maakt vroegtijdige correcties mogelijk.
“VAK | door Peter Visser ”
Sensoren signaleren stressfactoren veel sneller dan menselijke waarneming.
Plantencellen communiceren hun ervaren van stress, bijvoorbeeld door ongunstige klimaatomstandigheden of door insectenaantasting, naar cellen in andere delen in de plant. Eén van de manieren waarop ze dat doen, is via elektrische signalen (zie kader). Dit geeft direct informatie over hoe de plant zijn teeltomstandigheden op dat moment ervaart. Via artificial intelligencealgoritmes is dit te vertalen naar praktische informatie over een stresssituatie. Het Zwitserse bedrijf Vivent past dit toe, en biedt telers beslissingsondersteunende systemen om de juiste teeltmaatregelen te nemen, op basis van met sensoren gemeten plantsignalen. Carl Rentes van Vivent: “We leggen een heel nieuw informatienetwerk bloot, met informatie van de plant zelf. Dat is nog redelijk onontgonnen terrein. We krijgen er een heel nieuwe set aan waardevolle data bij, die voorheen niet beschikbaar was. Daarmee kunnen we direct zien wat de plant nu echt zelf vindt van onze interventies en teeltstrategieën. Dat is anders dan tot nu toe, waarbij telers vooral reageren op berekeningen op basis van externe omstandigheden rondom de plant, zoals temperatuur, licht, luchtvochtigheid en CO2, waarvan op grond van lange ervaringsgeschiedenis en teeltproeven geleerd is welke effecten ze op het gewas hebben.”
Tomatenplanten presteerden in dit voorbeeld, volgens de dip in de groene groeiindexlijn (met bandbreedte), niet meer optimaal vanaf 4 december als reactie op een veranderende kastemperatuur en RV. De plant bleef hierdoor drie dagen uit balans.
DIRECT REACTIE
Rentes: “De plantsensoren geven realtime de directe reacties van de plant te zien.” Zo gaan er binnen een paar seconden al sig nalen door de plant heen als er sprake is van vraat, bijvoorbeeld door rupsen. In onderzoek gaf een trendbreuk in de sensorsignalen al na twee dagen ijzergebrek aan, dat bewust was gecreëerd. Met het menselijk oog waren pas na acht dagen de eerste gebreksverschijnselen waar te nemen. Ook trips-aantasting in aardbei werd bij onderzoek door WUR al na twee dagen geconstateerd, terwijl een gerenommeerde scout dat pas na vijf of zes dagen aan het gewas kan ontdekken. Bij een stressmelding kan de teler op zoek gaan naar de oorzaak. Bij a-biotische stress, door klimaat of watergift, kan hij in grafieken gaan zoeken welke instellingen of maatregelen tot de geconstateerde stress leiden. Om daarna bijpassende correcties uit te voeren. “Waarbij het ene ras baat kan hebben bij een late druppelbeurt, terwijl een ander ras daarvan juist in de stress raakt omdat die het extra water niet kwijt kan.” Eerder kunnen ingrijpen bij biotische stress, door plagen of ziektes, kan schade en correctiemiddelengebruik beperken. Planten geven voor verschillende stressfactoren net iets andere elektrische signalen af. Uit vergelijkingsproeven onder gecontroleerde omstandigheden is daardoor al het nodige bekend over de relatie tussen specifieke stressfactoren en de bijbehorende grafiekpatronen op basis van de sensordata. Waardoor er gericht een alert aan de teler te verzenden is waar die de oorzaak van een stresssituatie hoogstwaarschijnlijk moet zoeken. Zo is er bijvoorbeeld verschil te zien of een insectenaantasting wordt veroorzaakt door bijtende of zuigende insecten. Vivent heeft al modellen ontwikkeld voor diverse te onderscheiden teeltstressfactoren, zoals de natrium- en calcium-opname. Gangbare acties als oogsten geven zulke korte stressmomenten met afwijkende patronen, dat die de resultaten niet verstoren.
Waarschuwing bij stress
Plantencellen communiceren met elkaar. Naast bijvoorbeeld hormoonafgifte ook via elektrische signalen. Dit laatste wordt geregeld via het naar binnen of naar buiten pompen van ionen (waaronder calcium) bij plantcellen, waardoor er een potentiaalverschil ontstaat. Dit laatste is te meten met elektrodes die op twee punten in de plant geprikt worden. Deze sensoren worden redelijk dicht onderaan de stengel geplaatst, om ook informatie vanuit de wortels goed op te kunnen vangen. De sensoren kunnen gedurende het hele teeltseizoen blijven zitten. Er zijn verschillende varianten beschikbaar. Sommige zijn, afhankelijk van het gewas Waarschuwing bij stress waarin ze toegepast worden, iets dunner dan de andere. Er zijn er ook die geschikt zijn voor houtige gewassen, zoals fruitbomen. Een ‘slim’ kastje, met intelligentie om de kleine potentiaalverschillen goed te registreren, heeft aansluitingen voor acht planten. Vanuit het kastje kan via een elektriciteitsdraadje ongeveer tot 4 meter naar elke kant overbrugd worden tot een sensor. In de praktijk wordt vaak per apart stuurbare teeltafdeling zo’n unit met sensoren geplaatst. Deze observeert na installatie een aantal dagen het gedrag van de plant, en berekent op basis daarvan wat in de komende periode het optimale teeltritme zou moeten zijn. Als de plant uit dit teeltritme raakt, vanwege een stresssituatie, wordt dit als alert naar de teler gestuurd. Dit kan zijn naar een laptop of klimaatcomputer, maar ook als pushbericht naar de mobiele telefoon. Steeds beter kan ook al een advies gegeven worden over de meest waarschijnlijke oorzaak van de stress. Als er door groeiend inzicht meer ontcijferd wordt welke signalen horen bij een specifieke teeltomstandigheid, dan kan het leerproces versneld worden door terug te kijken welke effecten/gevolgen dit heeft gehad in oude voorvallen. Want wereldwijd zijn in teelten al enorm veel data verzameld met de gecombineerde Vivent- en reguliere sensoren.
Kosten besparen
Niet alleen het snel op de hoogte gebracht worden van onbewuste en ongewenste stresssituaties is waardevol. Er is nu ook te zien hoe lang de gevolgen ervan doorwerken, hoe effectief de genomen correctiemaatregelen zijn, en hoe snel de plant herstelt en weer een gunstig groeiritme aanneemt. Op die manier valt een vergelijking te maken tussen toepassing van verschillende gewasbeschermingsmiddelen, om te kijken bij welke behandeling een plant het minste hinder ondervindt. En via vergelijkingsproeven is bijvoorbeeld ook beter en directer inzicht te krijgen in het effect van plantweerbaarheid-verhogende biostimulanten op de voorkoming van plantstress. De toepassing is echter niet beperkt tot het eerder kunnen uitvoeren van correcties. “Er zijn ook kosten te besparen. Als je de buis 2 graden lager zet, wat doet de plant dan? Als hij daar niet negatief op reageert, dan kun je duur gas besparen. Waarbij het heel goed kan blijken dat ras A daar wel tegen kan, terwijl dat bij ras B niet kan.” Bij een paprikateler waren ook verschillen tussen twee rassen waar te nemen in de gevoeligheid voor hoge en lage luchtvochtigheid, wat een reden kan zijn voor een bepaalde rassenkeus die het best past bij de gehanteerde teeltstrategie op het bedrijf.
Van sommige sensorsignalen is al bekend bij welk type stress ze optreden
PRAKTIJKERVARING
De Vivent-sensoren worden onder andere beproefd bij tomaat in het fieldlab voor datagedreven telen van Tomatoworld in Honselersdijk (Z.-H.). Teeltmanager Ab van Marrewijk ontdekte daar een keer ’s morgens dat een scherm die afgelopen nacht niet was dichtgelopen in de kas. Uit grafieken bleek dat de planten via de sensoren al in een vroeg stadium hadden aangegeven dat ze zich niet prettig meer voelden. Van Marrewijk: “We hebben best al een aantal dingen ontdekt. Zo reageren planten sterk op vocht. Ook een heel hoge EC vinden ze niet leuk. Als je in situaties bij hoge lichtintensiteit en veel verdamping ineens veel verdampend oppervlak weghaalt, zoals bij behoorlijk bladplukken, dan vindt de plant dat ook niet fijn en blijft hierdoor best lang van streek. Je kunt er zelfs over gaan nadenken of het vanuit de plant gezien niet beter zou zijn om het bladplukken in de nacht uit te gaan voeren. Ook dieven en indraaien toont in de ochtend geen negatieve gevolgen, terwijl de sensoren soms wel een stresssituatie laten zien als je dat midden op de dag uitvoert.” Zelfs op een regenbui reageren planten al. Maar er blijft ook nog genoeg over om te ontdekken wat er mogelijk is met de sensoren en hoe daarmee omgegaan moet worden. “Zo zie je de ene keer wel een stressreactie op het moment dat het scherm opengaat, en de volgende keer onder vergelijkbare omstandigheden niet. Waar ligt dat dan aan? En je zou er soms ook een goede verklaring voor willen hebben als het systeem ‘op 100% tevredenheid staat’. Zo zag ik de RV een keer naar 41% gaan. Vanuit je ervaring denk je dan: nu gaan de huidmondjes dicht en moet er toch een dip in de grafiek gaan komen door plantstress, maar er gebeurde niets. De plant bleef zich volgens de sensoren content voelen.” In sommige andere situaties lijkt de plant zichzelf ook aan te kunnen passen aan een stress veroorzakende omstandigheid, en gaat die daaronder toch weer goed functioneren. Teeltadviseur Ferry Klap van Horti Advies heeft via een klant al anderhalf jaar ervaring met de Vivent-sensoren in de praktijk. “We kunnen sneller actie ondernemen. Bijvoorbeeld als de plant een signaal geeft dat zijn verdamping groter is dan wat hij opneemt, of als de RV te ver wegzakt. Het is een verdere finetuning van de teeltsturing, waarmee je de laatste stressoorzaken kunt zien te voorkomen.
Per kastje kunnen acht sensoren aangesloten worden.
