Toch zijn er stappen te nemen om de plaagdruk te voorkomen, wat veel beter mogelijk wordt, als een regeneratief systeem goed wordt ontworpen. De amerikaan John Kempf heeft een interessante plantgezondheid piramide ontwikkeld (zie ook deze video met uitleg). Deze blogpost duikt daarom in de plant gezondheid piramide. Maar eerst een zijstap in de chemie van planten.
Samenstelling van planten
Door de samenstelling van planten te analyseren is heel duidelijk geworden wat de meest dominante atomen zijn in planten en dit heeft mede bepaald hoe tijdens de groene revolutie de eerste NPK-kunstmest is aangeprezen. Na koolstof, zuurstof en waterstof zijn deze 3 elementen heel belangrijk voor de planten (bron getallen tabel, bron lijst atomen). In het onderstaande overzicht worden de blauw gekleurde cellen uit water en lucht opgenomen, de groen gekleurde cellen worden gezien als essentiele atomen, en de gele als nuttige atomen (maar zijn in zeer kleine hoeveelheid (?) aanwezig in een plant).| Atoom |
Gewicht |
Relatief aantal atomen |
| H (waterstof) |
60.000 mg/kg |
60.000.000 |
| O (Zuurstof) |
450.000 mg/kg | 30.000.000 |
| C (Koolstof) |
450.000 mg/kg | 35.000.000 |
| N (Stikstof) |
15.000 mg/kg | 1.000.000 |
| K (Kalium) |
10.000 mg/kg | 250.000 |
| P (Fosfor) |
2.000 mg/kg | 60.000 |
| Ca (Calcium) |
5.000 mg/kg | 125.000 |
| Mg (Magnesium) |
2.000 mg/kg | 80.000 |
| S (Zwavel) |
1.000 mg/kg | 30.000 |
| Fe (IJzer) |
100 mg/kg | 2.000 |
| Cl (Chloor) |
100 mg/kg | 3.000 |
| Mn (Mangaan) |
50 mg/kg | 1.000 |
| Zn (Zink) |
20 mg/kg | 300 |
| B (Boor) |
20 mg/kg | 2.000 |
| Cu (Koper) |
6 mg/kg | 100 |
| Mo (Molybdeen) |
0,1 mg/kg | 1 |
| Ni (Nikkel) |
0,1 mg/kg | 1 |
| Na (Natrium) |
... mg/kg | ... |
| Co (Cobalt) |
... mg/kg | ... |
| Si (Silicium) |
... mg/kg | ... |
| Se (Selenium) |
... mg/kg | ... |
Kwantiteit is echter iets anders dan kwaliteit. Hoeveel een bepaald atoom in een plant voorkomt zegt dus niets over hoe belangrijk dit atoom is voor het functioneren en de gezondheid van een plant. Soms zorgt het ontbreken van een klein radartje ervoor dat een hele grote machine niet meer werkt.
Wat belangrijk is voor de totale gezondheid van planten, dat blijkt anders in elkaar te zitten. En daar komt de afgelopen jaren meer en meer aandacht voor.
De 4 niveaus van plant gezondheid
De piramide van plant gezondheid bestaat uit 4 niveaus. Belangrijk bij deze piramide is om te beseffen dat als een bepaald niveau wegvalt, alle bovenliggende niveaus ook wegvallen. Als dus de eiwitsynthese (niveau 2) stop, stoppen direct ook niveau 3 en 4.
|
| Bron: https://www.advancingecoag.com/plant-health-pyramid |
Niveau 1 en 2 zijn beide chemisch en kunnen daardoor ook heel snel na elkaar optreden en kunnen bijvoorbeeld met een spray op de bladeren worden toegediend (indien de stoffen in de juiste chemische vorm aanwezig zijn).
Niveau 3 en 4 zijn vooral biologisch (en zijn daarom eigenlijk niet in hydroponics waargenomen, waar de bodem ontbreekt). Als de biologie eenmaal aanwezig is, kunnen deze beide niveaus ook heel snel na elkaar optreden.
Kanttekening bij deze piramide
Opgemerkt wordt dat de focus van deze piramide ligt op fotosynthese en plant gezondheid. Een plant is natuurlijk meer dan die twee aspecten. In onderstaande lijst met benodigdheden per niveau missen daardoor K, Zn, Cu en Cl, die ook veel in planten voorkomen. In een andere blogpost is uitgebreid op de verschillende benodigde nutrienten ingegaan. Dit laat zien dat als je een schema probeert te maken van een complex systeem je altijd aannames doet en dingen achterwege laat. Dit neemt echter niet weg dat elke benadering goede en nuttige dingen probeert aan te dragen om het systeem als geheel te verbeteren.
Niveau 1: Goede en complete fotosynthese (te meten met bijvoorbeeld een Brix meter)
- De basis gezondheid van een plant begint met voldoende energie hebben voor alle processen in de plant. Dus een goede omzetting van zonlicht in bruikbare stoffen: een gezonde complete fotosynthese in de hele plant. Hierbij kan de plant vaak 150 tot 600% meer fotosynthese uitvoeren!
- Gevolg is een veel betere weerstand tegen bodem schimmels zoals vertillium, fusarium, rhizoctonia, pythium, phytophthora
- Mg (is onderdeel van chlorofyl),
- Fe (onderdeel van enzymen om chlorofyl te maken), maar wel in de juiste chemische vorm,
- Mn (onderdeel van enzymen betrokken bij fotosynthese en nodig voor de splitsing van water in H en O),
- N (nodig voor chlorofyl en voor goed CO2 opnamevermogen van bladeren) en
- P (nodig voor de verhoogde stofwisseling als gevolg van grotere suikerproductie uit fotosynthese in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP)).
Niveau 2: complete eiwit synthese
- Als fotosynthese op hoog niveau kan worden uitgevoerd heeft de plant voldoende energie in huis om alle nitraat (NO3) en ammonium (NH4) binnen 24 uur om te zetten in aminozuren dan wel eiwitten.
- Gevolg is dat planten resistent raken tegen insecten met een simpel verteringsstelsel, zoals larven en zuigende insecten zoals tomatenhoornwormen, koolgrijpers, maïsboorders, maïsoorwormen, bladluizen, cicaden, witte vlieg en trips. Dit komt omdat deze insecten simpele vormen van stikstof zoals nitraat en ammonium wel kunnen verteren, maar meer complexe aminozuren en eiwitten niet. Er is dus voor deze insecten niets te halen.
- Mg (noodzakelijk voor eiwitproductie/eiwitsynthese),
- S (wordt in eiwitten ingebouwd, bijvoorbeeld middels zwavelbruggen),
- Mo (noodzakelijk in de verwerking van NO3 naar eiwitten), en
- B (niet direct betrokken bij eiwitsynthese, maar draagt bij aan de verdere resistentie).
Niveau 3: Verbeterde lipide synthese: goede vet- en olieproductie
- Planten beginnen het grootste deel van hun voeding op te nemen in de vorm van microbiële metabolieten, die extreem energiezuinig zijn, en ze beginnen overtollige energie op te slaan in de vorm van lipiden. Lipide niveaus in de plant zouden normaal gesproken rond de 1.5% (mogelijk 2%) moeten zijn (voor celwanden etc). Bij heel gezonde planten die niveau 3 bereiken kunnen deze niveaus echter toenemen tot 4 en soms zelfs 6% vetgehalte van de droge stof.
- Planten ontwikkelen een verhoogde weerstand tegen alle in de lucht aanwezige schimmel- en bacteriepathogenen zoals valse meeldauw, echte meeldauw, phytophthora, bacterievuur, roest, en bacterievlek. Ook gaan de planten peptolytische enzymen afgeven, omdat de wassen en oliën op het bladoppervlak dienen als een schild om te voorkomen dat de enzymen van pathogenen werken.
- Planten hebben een zeer agressief plantenmicrobioom in de rhizosfeer nodig om het grootste deel van hun voeding in de vorm van microbiële metabolieten op te nemen om dit gezondheidsstadium te bereiken.
De meeste plagen gebruiken pectines om door de celwanden heen te breken, maar de pectines kunnen niet door de wasachtige laag heen dringen, dus worden de pectines nutteloos; vandaar dat ongedierte de plant niet kan binnendringen. Ten tweede, met het juiste biologische niveau van de fytosfeer (het deel van de plant boven de grond), zullen alle organismen die daar leven op de plant ook de ziekten bestrijden.
Interessant is om te realiseren dat in de Nederlandse groenten het niveau van vetten (die onder de lipiden vallen) tussen 1950 en 2010 is afgenomen, zoals in deze blogpost valt te lezen.
De lipiden worden ook gedeeld met het voedselweb onder de grond. Daardoor kan het organisch koolstofgehalte in de bodem toe gaan nemen, bij gezonde planten kan dit zelfs 0,5% per jaar zijn!
Naast de biologie zijn er ook noodzakelijke elementen hiervoor zijn voldoende beschikbaarheid in het sap van de plant van:
- Ca: (speelt een rol onder andere op de lipide samenstelling en bij het voorkomen van lipide degradatie)
- S: (Zwavel zit bijvoorbeeld in sulfolipiden)
Niveau 4: Verbeterde secundaire metaboliet synthese
- De immuunroutes van de plant (SAR en ISR) worden getriggerd door microben in het microbioom van de plant, zowel in de rhizosfeer (de microben op de plant onder de grond) als de fyllosfeer (de microben op de bladeren van de plant) of door andere immuuntriggers, wat resulteert in verhoogde concentraties van immuuncomponenten en secundaire metabolieten van planten.
- Planten ontwikkelen een verhoogde weerstand tegen de hele keverfamilie, inclusief Japanse kevers, maïswortelwormkevers, pompoenwantsen, coloradokevers, komkommerkevers en gemarmerde stinkwantsen, nematoden zoals wortelrotaaltjes en virussen.
- Planten hebben de juiste microben in het plantenmicrobioom nodig om de immuunrespons op gang te brengen om dit gezondheidsstadium te bereiken.
Planten die level 4 hebben bereikt kunnen zelfs zo sterk zijn, dat sprinkhanen ze niet willen opeten!!!
Hoe hoger dus in de piramide, hoe groter de complexiteit en diversiteit aan stoffen wat helpt bij resistentie tegen plagen, wat kwaliteit geeft aan een product, wat zorgt voor een lange houdbaarheid van het product en wat de smaak maakt.
Toepassing van de plant gezondheid piramide
Het lijkt erop dat toepassing van de principes van John Kempf nogal wat voeten in de aarde heeft.
Voor niveau 1 en 2 moet je allereerst goed onderzoek uitvoeren naar de samenstelling van de plantsappen, hierbij moet je weten wat de juiste samenstelling moet zijn, zodat je weet welk element er mist. Vervolgens moet je deze missende elementen in de juiste verhouding en in de juiste vorm op de bladeren toedienen, zodat deze daar kunnen worden opgenomen. Maar daarbij geldt ook: de vraag naar verschillende elementen is anders in verschillende groeistadia van de plant. Kortom, als je hierbij middels de elementen wilt sturen, moet je de databases over samenstelling van plantsappen voor de verschillende planten goed op orde hebben en moet je de (toegang tot) analyse capaciteit hebben om plantsap samenstelling te kunnen bepalen.
Voor niveau 3 en 4 moet je juist focussen op de biologie in de grond, zorgen dat cover crops aanwezig zijn (permanente bodembedekking = voeding bodemleven) en moet je ook bepalen of de juiste organismen aanwezig zijn.
Een lange lijst van dingen die moeten worden uitgezocht. Voor grootschalige boeren met monocultuur velden is dit goed te doen. Bij polyculturen is het bijna niet te doen! Voor polyculturen gaat het er dan veel meer om, dat nutrienten recycling binnen het bodem voedsel web maximaal plaatsvindt, en dat de juiste compost wordt toegevoegd. Hierdoor kan het bodem voedsel web de compost goed omzetten tot de juiste voedingsstoffen, zodat hopelijk op die manier de planten ook de juiste niveaus bereiken.
Conclusies
Gezond eten wil iedereen. Hiervoor zijn echter gezonde planten nodig. En planten kunnen pas echt gezond zijn, als ze de juiste stoffen krijgen op het juiste moment in de juiste concentratie, maar ook in het juiste ecosysteem leven, om mee samen te werken en ter verdediging. De plant gezondheid piramide die ontwikkeld is door John Kempf, laat goed zien hoe deze beide aspecten samen hangen met verschillende processen in de plant.
Als de juiste stoffen aanwezig zijn op het juiste moment en in de juiste concentratie, kunnen planten veel meer fotosynthese uitvoeren, maar worden ook nitraat en ammonium elke dag omgezet in complexere animozuren en eiwitten. Door een grotere energievoorraad kan de plant zich beter verweren tegen bodemschimmels. En door de afwezigheid van voldoende simpele stikstofverbindingen is de plant minder aantrekkelijk voor insecten met een simpel verteringsstelsel.
Als vervolgens ook nog de juiste biologie in de bodem aanwezig is, worden meer vetten en olien geproduceerd en neemt het aantal secundaire metabolieten in de plant toe. Beide verhogen de resistentie van de plant, zodat ook andere ziekten en plagen niet meer voorkomen bij deze planten. Ook deelt de plant zijn vetten en olien met de bodem, waardoor het koolstofgehalte in de bodem toeneemt. Maar vooral ook zijn de producten van deze plant lekkerder en langer houdbaar.
Kortom, met de juiste chemie in combinatie met de juiste biologie, kan een plant optimaal leven en heel gezond voedsel produceren en verbeterd de bodemkwaliteit.
Belangrijke kennis om te snappen wat er aan de hand kan zijn als je bepaalde dingen waarneemt.
Actief sturen op deze principes vereist echter wel een hele hoop analyses van plantsappen. Dit heeft tot gevolg dat actief sturen vooral weggelegd is voor grotere bulkproducenten.
Bronnen
- https://www.advancingecoag.com/plant-health-pyramid- https://biosolutions.bio/brix-meter/
- https://www.intechopen.com/chapters/59252
- https://www.nature.com/articles/srep09311
- https://academic.oup.com/plphys/article/100/4/1656/6087393
- https://www.researchgate.net/publication/266213987_7_Role_of_Phosphorus_in_Photosynthetic_Carbon_Metabolism
- https://www.researchgate.net/publication/283689647_Mineral_Nutrition_of_Plants/figures?lo=1
- https://www.rhp.nl/nl/focus-op-voedingselementen-ijzer
- https://www.rhp.nl/nl/focus-op-voedingselementen-mangaan
- https://link.springer.com/article/10.1007/s10725-011-9574-1
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Chlorofyl
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Eiwitsynthese
- https://en.wikipedia.org/wiki/Nitrate_reductase
- https://en.wikipedia.org/wiki/Plant-induced_systemic_resistance
- https://en.wikipedia.org/wiki/Phyllosphere
- https://en.wikipedia.org/wiki/Rhizosphere
- https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfolipid
- https://en.wikipedia.org/wiki/Systemic_acquired_resistance
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Zwavelbrug
- https://edepot.wur.nl/33501
- https://www.youtube.com/watch?v=D1wJefaFrVI
- https://www.youtube.com/watch?v=MoeZsia507E
2 opmerkingen:
Hallo Sieger, ik heb de laatste tijd ook de nodige John Kempf video's bekeken. Zijn observaties over de complexiteit van het bodemleven en plant/bodem wisselwerking zijn zeer interessant.
Deels buitengewoon interessante bespiegelingen en observaties, deels toch ook wel veel claims die niet of nauwelijks onderbouwd worden. Gezonde snelgroeiende planten met een hoge Brix kunnen minder aangetast worden door sommige insecten én juist een interessante prooi zijn voor andere. Randrijen van spruiten met grote, groene, sterk ontwikkelde planten hebben meer last van luizen dan de wat armmoediger groeiende planten twee rijen verder. Er is onderzoek te vinden waar sprinkhanen een voorkeur hebben voor bladeren met een hoge Brix.
Mijn commentaar is tegelijk precies het probleem wat ik met de John Kempf videos heb: "we believe" en "we observe". Ik neem soms andere dingen waar en mijn geloof wijkt misschien ook ergens af van het zijne. Daar gaat het ook niet om: waarnemingen en overtuigingen moeten wel onderbouwd worden. En daar schiet in mijn beleving John Kempf tekort.
In de praktijk kan ik er ook weinig mee. Je kunt een Bremia gevoelige sla pamperen zoveel je wilt (of een Bintje), ze gaan tenonder aan Bremia of Phytophtera, waar "slecht" gevoede resistente rassen overeind blijven en product leveren.
1 Het verhaal van John Kempf verdient meer aandacht.
2 Het verhaal van John Kempf verdient kritische aandacht.
Hoi Jopie,
Een aantal terechte punten wijs je aan, ik ga nog een extra paragraaf toevoegen.
- Ik heb aan John Kempf zijn bedrijf gevraagd of ze hun bevindingen hadden gepubliceerd in een peer-reviewed-paper en de reactie was in de trant van, het is duidelijk hoe het werkt, daar is helemaal niet mysterieus aan, John heeft daarin niets uitgevonden, hij past het alleen goed toe.
Het kwam mij over alsof ze de vraag niet direct wilden beantwoorden (misschien heeft John ook geen zin in peer-reviewed-papers schrijven); maar ze zeggen eigenlijk, het is zo duidelijk, dat hoef je niet aan te tonen...
- Realiseer je dat een hoge Brix-waarde niet gelijk is met level 4 in de piramide! En daarbij geldt ook dat uit Brix-waarden reeksen die mensen genomen hebben, blijkt dat deze variëren gedurende de dag, maar ook bijvoorbeeld bij een storm sterk kunnen afnemen. In dat specifieke geval leek de plant dus voor te sorteren op schade boven de grond. Gevolg was wel dat de plant daarmee tijdelijk zwakker is.
- ik heb niet echt het idee dat John Kempf een charlatan is, die onzin verkoopt, anders zou hij niet zo goed aan de weg timmeren in de VS en Mexico. Alleen is het volgens mij vrij lastig goed toe te passen (dat is precies zijn opgebouwde expertise), en maakt het dat je heel makkelijk uit de bocht vliegt.
Ik zeg in dit opzicht steeds vaker: de bodem en de planten die erin groeien is net een orkest: je moet de juiste instrumenten hebben, ze moeten allemaal goed gestemd zijn en ze moeten ook nog eens de juiste noot spelen op het juiste moment met de juiste swing en de aanwijzen van de dirigent opvolgen. Ga maar zonder training op de bak staan, ik vrees dat het velen niet lukt om een goed stuk muziek te produceren met een orkest.
Een reactie posten