Calcium, het zo vaak besproken en onderzochte voedingselement dat in nauwe relatie staat tot het ontstaan van bladrandjes en neusrot, weet ook vandaag de dag onderzoekers nog te verrassen. “Zodra je denkt dat je de werking in beeld hebt, blijkt het toch net iets anders te liggen”, overpeinst Wim Voogt. Deze maand is er weer bemestingsonderzoek gestart in Bleiswijk.
“Het is bijzonder dat er steeds weer nieuwe inzichten naar boven komen over calcium”, vertelt Wim Voogt van Wageningen University & Research. Al heel vaak is onderzocht welke mechanismen schuil gaan achter het transport in de plant. Dit geeft al een tamelijk goed beeld van de werking. Toch werpt onderzoek van de Hebrew University in Israël in tomaat een nieuwe blik op het plantmechanisme.
Celstrekking
Decennialang onderzoek en ervaring van groente- en bloementelers vormen de basis van het huidige bemestingsadvies en de klimaatregimes die daar bij horen. Tot dusver is aangenomen dat de plant het element alleen passief kan opnemen.
Calciumtransport verloopt via de puntjes van jonge wortels, via de houtvaten (xyleem) naar alle delen van de plant. Dit gebeurt voornamelijk overdag als de plant verdampt en voor een klein deel ’s nachts door middel van de worteldruk. Jonge plantendelen hebben calcium nodig voor de opbouw van de celwanden bij de celstrekking. Daarbij zijn ze volledig afhankelijk van de aanvoer via de houtvaten. Is het mineraal eenmaal via de verdampingsstroom op de plaats van bestemming aangekomen, dan verplaatst het zich niet meer. Het grootste deel gaat naar delen die het meest verdampen. In delen van de plant die (nog) weinig verdampen kan een tekort ontstaan, waardoor de gevormde cellen niet sterk genoeg zijn.
Jonge plantendelen hebben het nodig voor de aanmaak van de celwand en het celmembraan. Deze zijn opgebouwd uit cellulose, pectine en hemicellulose. Calcium verbindt daarin deze ketens. Dit raamwerk is daardoor flexibel. Gebeurt dit onvoldoende, dan kunnen de celwanden de verdampingsdruk en de druk van binnenuit niet aan en ontstaan fysiologische verschijnselen zoals bladrandjes of neusrot.
Barrières
Zelfs wanneer het transport door verdamping en worteldruk goed verloopt, spelen er andere processen in de plant die de beschikbaarheid van het element bepalen. Uit bladmonsters die Voogt eerder nam blijkt dat calcium zich op bepaalde plaatsen kan ophopen doordat er in de plant kennelijk barrières zijn. Als dit gebeurt komt het niet meer verder en stopt het transport.
Natuurkundige en chemische processen zoals adsorptie en desorptie, respectievelijk binden en afstoten, en neerslag van zouten zijn daarvoor verantwoordelijk. Wanneer een oppervlak een negatieve lading heeft, dan bindt het positieve calciumion zich daaraan en blijft daar ook. De vaten in de bladnerven kunnen negatief geladen zijn, waardoor juist op die plaatsen blokkades kunnen ontstaan.
Ook kan het element op bepaalde plaatsen in de plant neerslaan. Bovendien kan het ‘verdwijnen’ door zich te binden met oxalaten in de vacuolen van de cel, waardoor het kristal calciumoxalaat ontstaat. Kortom, het is te eenvoudig om aan te nemen dat planten er altijd even efficiënt gebruik van kunnen maken, zelfs als aan alle voorwaarden is voldaan. “Over deze processen is nog lang niet alles bekend”, legt Voogt uit.
Actieve verplaatsing
Een nieuw element waar de onderzoeker dit voorjaar op stuitte is de mogelijkheid dat calcium zich op een ander manier verplaatst dan altijd is aangenomen, althans naar vruchten toe. Dit kwam naar voren uit Israëlisch onderzoek. Onderzoeker Ron Seligmann en zijn collega’s van de Hebrew University bestudeerden de verplaatsing van het element strontium (Sr) in de plant, dat veel gelijkenis vertoont met calcium. Dit deden zij door middel van isotopen (ionen met een radioactieve lading), waardoor het kon worden gevolgd.
Verdamping of worteldruk
De gangbare theorie is dat calcium vooral ‘s nachts via worteldruk naar de vruchten gaat. Uit het onderzoek van Seligmann bleek echter dat juist overdag een grotere aanvoer naar de vruchten plaatsvindt en dan vooral in de ochtenduren. Voogt: “Het lijkt er dus op dat er ‘s morgens transport op gang komt, samen met de verdampingsstroom, die dan in de loop van de dag afneemt doordat er andere ‘verdwijnposten’ zijn, zoals de adsorptie en neerslagvorming. Het interessante is dat deze onderzoeker ook heeft gewerkt met gepulseerde pieken strontium en het bleek dat het transport daar sterk op reageerde. Helaas heeft hij niet kunnen aantonen of hiermee inderdaad meer calcium op bepaalde plaatsen terecht kan komen, zoals in de vruchten of groeipunten. We weten dus nog niet of het bijvoorbeeld ook neusrot voorkomt. Wat het onderzoek in ieder geval duidelijk heeft gemaakt is dat we het idee maar moeten loslaten dat de worteldruk veel bijdraagt aan de calciumopname.”
Hoewel het onderzoek daar niet op was gericht, zal dit mogelijk tevens inhouden dat jonge bladeren het echt van verdamping moeten hebben en niet van worteldruk. Daarmee komt een oude aanname te vervallen. “Uiteraard jeuken mijn handen om hier verder onderzoek aan te gaan doen. Het brengt me weer op allerlei ideeën.”
Nieuw onderzoek
Voorlopig gaat Voogt nog verder met een ander spoor. Want naast verdamping en worteldruk is toch ook de calciumgift en de interacties met andere elementen belangrijk in dit verband. In augustus is daarom onderzoek van start gegaan dat de leemtes in de Bemestings Adviesbasis moet gaan vullen.
In dit onderzoek wordt de rol van magnesium nog eens onder de loep genomen, want het heeft duidelijk effect op de calciumopname. Magnesiumgebrek treedt voornamelijk op na een periode van zware plantbelasting. Als je kunt zorgen dat dit element wordt gebufferd, dan is het mogelijk om een gebrek op die momenten te voorkomen.
In een belichte tomatenteelt staan vlees- en cherrytomaten naast elkaar. Voogt heeft gekozen voor de rassen Securitas en Sassari, beiden zowel geënt (Stallone) als ongeënt. Deze rassen zijn gevoelig voor magnesiumgebrek. De proef bestaat uit 24 verschillende behandelingen, met twaalf planten per unit.
Scharnierpunt
“Bemestingsonderzoek heeft steeds weer nieuwe elementen. Steeds vinden we weer een nieuwe laag aan informatie. Dat heeft uiteraard te maken met het verder perfectioneren van de teelt”, stelt de onderzoeker. “Het stukje dynamiek in de opname overdag interesseert me. Bovendien wil ik weten hoe we de barrières, waar calcium in hoge concentraties aanwezig is, kunnen doorbreken.”
Het onderzoek is niet gericht om productie te verhogen, maar om risico’s af te dekken. Bovendien is er een relatie tussen calcium en weerbaarheid tegen ziekten gevonden. “Daar moeten we geen wonderen van verwachten, maar het ion functioneert wel als scharnierpunt. Er moet voldoende aanwezig zijn tijdens de vorming van celwanden”, besluit hij.
Samenvatting
Werd tot op heden aangenomen dat de dynamiek van calciumtransport in de plant volledig is gekoppeld aan de verdampingsstroom, buitenlands onderzoek toont aan dat dit net even anders verloopt. Bovendien lijkt transport door verdamping belangrijker te zijn dan door worteldruk. Nieuw onderzoek moet nieuwe informatie bloot leggen, waarin ook de rol van magnesium aandacht krijgt.
Tekst en foto’s: Pieternel van Velden.
