Bevochtigingsmiddelen verhogen de droogtebestendigheid en groei

Vasileios Giannakopoulos, PhD-onderzoeker aan Lancaster University, bevindt zich in de laatste fase van zijn driejarige onderzoeksproject en is enthousiast over de resultaten: “Dit zal niet alleen een impact hebben op de graszodenindustrie, maar ook op de uitdaging van de opwarming van de aarde en voedselzekerheid.”

Het doel van het onderzoek, dat een samenwerking is tussen Lancaster University en ICL, was om te onderzoeken hoe bevochtigingsmiddelen de relaties tussen de bodem en planten kunnen veranderen en hoe planten beter kunnen groeien en reageren op een uitdrogende bodem.

“Bevochtigingsmiddelen worden nu voornamelijk gebruikt in de graszodenindustrie en zijn zeer efficiënt in het bestrijden van waterafstotend vermogen van de bodem en lokale droge plekken, maar met dit onderzoek hopen we hun effecten op het niveau van de plantenfysiologie te bewijzen en ook deuren te openen naar andere industrieën”, zei Vasileios vorig jaar in een eerder interview. Op dit moment is Vasileios zijn proefschrift aan het afronden en voorbereiden voor indiening. We vroegen hem naar de belangrijkste resultaten van drie jaar onderzoek.

Belangrijkste resultaat 1: Verbeterde beschikbaarheid van water in de bodem

Het onderzoek bewijst dat het aanbrengen van oppervlakteactieve stoffen op de bodem de beschikbaarheid van water in de bodem verhoogt. Dit betekent dat bij hetzelfde vochtgehalte in de bodem, er meer water beschikbaar was voor de wortels met behulp van oppervlakteactieve stoffen. Vasileios: “Tijdens de tests in het lab gebruikten we een zandgrond die gemengd werd met water of water plus een oppervlakteactieve stof, tot verzadiging. We maten de beschikbaarheid van bodemwater voor een reeks bodemvochtigheden met thermokoppel psychrometers.”

Afbeelding 1. Voorbereiding van het monster voor metingen in deze kamers, d.w.z. psychrometers.

Belangrijkste resultaat 2: Verhoogde transpiratie

De toepassing van een oppervlakteactieve stof verhoogde de transpiratie van gerst met ongeveer 13% onder goed bewaterde omstandigheden met een verhoogde verdampingsvraag. Dit betekent dat de huidmondjes van de bladeren meer open stonden wanneer een oppervlakteactieve stof werd toegepast. Vasileios: “Gerstplanten werden gekweekt in een zandgrond (ofwel behandeld met oppervlakteactieve stof of alleen water) in een kas en goed bewaterd gehouden. De transpiratie onder verhoogde verdampingsvraag werd gemeten in een gasuitwisselingskamer voor de hele plant. Alleen de scheut bevond zich in de kamer, de wortels werden erbuiten gehouden.”

‘Afbeelding 2. Gasuitwisselingskamer voor de hele plant (zonder de wortels).

Afbeelding 3. Metingen van hoe open de huidmondjes van de plant zijn (stomatale geleiding).

Belangrijkste resultaat 3: Verbeterde weerstand tegen droogte.

Het onderzoek toonde aan dat de toepassing van oppervlakteactieve stoffen de droogtebestendigheid van planten verbeterde. Het experiment was vergelijkbaar met kernresultaat 2. Dezelfde soorten en dezelfde bodemsamenstelling werden gebruikt, maar dit keer werden de planten gemeten bij een milde droogte van de bodem. Vasileios: “We vonden dat de bladwaterstatus in gerstplanten die groeiden in met surfactant behandelde grond hoger was dan in onbehandelde planten onder lage verdampingsvraag. De planten die behandeld werden met een oppervlakteactieve stof ondervonden duidelijk minder droogtestress. De metingen werden uitgevoerd met behulp van een drukkamer.”

Afbeelding 4. Metingen van de bladwaterstatus met behulp van een drukkamer.

Belangrijkste resultaat 4: Grotere plantengroei

Het onderzoek toonde aan dat het gebruik van bevochtigingsmiddelen de plantengroei verhoogde. De droge biomassa van de scheuten was ongeveer 20% hoger in zowel gerst- als maïsplanten vergeleken met de onbehandelde planten. Vasileios: “Gerst en maïs werden gekweekt in een zandbodem zoals eerder, de helft van de planten werd behandeld met oppervlakte-actieve stof en de andere helft diende als onbehandelde controle. Ze werden goed bewaterd en regelmatig gevoed. In alle experimenten werd dezelfde meststof gebruikt. Na drie weken groei werden de planten geoogst, de biomassa van de scheuten (bladeren/stelen) werd in de oven gedroogd tot een constante massa en gewogen om de droge biomassa van de scheuten te verkrijgen.”

Covid-19: Altijd een plan hebben B

Door Covid-19 liep het project van Vasileios een paar maanden vertraging op. Sommige experimenten waren nog niet klaar en omdat de laboratoria gesloten waren, had Vasileios een plan B nodig. “Ik moest er rekening mee houden dat de laboratoria misschien helemaal niet open zouden gaan en dat ik in plaats daarvan simulaties op de computer moest uitvoeren om het gedrag van de plant te voorspellen.” Gelukkig gingen de laboratoria afgelopen zomer wel open en kon Vasileios zijn onderzoek uitvoeren zoals de bedoeling was. “Bijna zoals bedoeld”, voegt hij eraan toe. “Een onderdeel van promotieonderzoek is dat dingen niet altijd volgens plan gaan en dat je je voortdurend moet aanpassen aan onvoorziene situaties. Covid-19 gaf ons minder tijd dan verwacht voor de experimenten. Ik wilde de invloed van oppervlakteactieve stoffen op de bodemvochtverdeling en de vermeende invloed op de plant-waterrelatie testen, maar de tijd liet dat niet toe en ik moest die doelstelling enigszins wijzigen.”

Wat is het volgende?

De komende weken zal Vasileios zijn scriptie afmaken die zal worden onderzocht door twee experts, een van Lancaster University en een externe expert. De examinatoren zullen het proefschrift grondig lezen en tijdens zijn verdediging zal Vasileios hun vragen beantwoorden en eventuele feedback bespreken. “Hopelijk wordt het een vruchtbare discussie en wie weet wat de volgende stap zal zijn na het indienen van een herziene, definitieve scriptie? Dit onderzoek heeft nog veel onbeantwoorde vragen.” Over zijn toekomstambities zegt Vasileios dat hij hoopt in de academische wereld te blijven, maar dat hij een baan in de industrie ook niet uitsluit. “Ik denk dat ik op zoek ga naar postdoctorale posities in het Verenigd Koninkrijk, bij voorkeur op het gebied van oppervlakteactieve stoffen, plant-water relaties, droogtestress, die allemaal verband houden met voedselzekerheid. Ik weet dat ik niet alles tegelijk kan doen, maar ik wil blijven leren en betrokken blijven bij onderzoek. Een bevinding is misschien klein, maar het is altijd een belangrijke bijdrage aan de kennis en aan onze samenleving.”