Onderzoek naar wisselwerking plant en bodemorganismen

Het vakgebied van Franciska de Vries bevindt zich onder de grond. De aardwetenschappen houden zich bezig met de ecosystemen in de bodem. Welke interacties vinden er plaats tussen planten en verschillende soorten bodemorganismen? Hoe bepalen die het functioneren van het hele bodemsysteem? En, niet onbelangrijk, hoe wordt dit alles beïnvloed door het veranderende klimaat?

Ik hoef boeren niets te vertellen over de zorg voor een goede bodem

Franciska de Vries, hoogleraar aardwetenschappen Universiteit van Amsterdam

'Ik houd me nu vooral bezig met de effecten van droogte', zegt De Vries. 'Hoe beïnvloeden periodes van droogte de verschillende interacties in de bodem en hoe passen de ecosystemen zich aan? Duidelijk is dat het droog worden van de bodem een sterk direct effect heeft, vooral op de aquatische (in het water levende) organismen. Die gaan dood of worden inactief. Maar ook op de beworteling van planten heeft droogte effect: ze gaan anders of minder groeien. En ze gaan de koolstof die ze door fotosynthese opnemen, anders verdelen.'

Samen met andere internationale wetenschappers deed u onderzoek naar de invloed van droogte op wortelexudatie van planten en publiceerde daarover in het wetenschappelijk tijdschrift Science. Om te beginnen, wat is wortelexudatie?

'Onder de grond hebben planten wortels om voeding op te nemen. Maar diezelfde wortels pompen ook kleine hoeveelheden koolstof en bepaalde signaalstoffen de bodem in. Vroeger beschouwde men deze wortelexudatie wel ten onrechte als 'lekken' van de wortels, als een verkwisting.

'Het is een actief proces van de plant om micro-organismen in de bodem aan te sturen. Ze voeden de micro-organismen die stikstof en fosfor vrijmaken voor de plant en geven ook stresssignaalstoffen af. Zo stimuleren ze deze micro-organismen meer te mineraliseren, zodat de plant harder kan groeien.'

En wat is de invloed van droogte op dit proces?

'We hebben daarvoor onderzoek gedaan bij de gestreepte witbol, een wilde plant uit de grassenfamilie, en bij veldzuring. Heel verschillende plantensoorten, maar we constateerden bij beide hetzelfde. Als het langer droog blijft, gaan ze minder wortelexudaten de grond in pompen. Maar tegelijk wordt de kwaliteit ervan hoger. Dat is wellicht een mechanisme om na de droogte de micro-organismen harder voor ze te laten werken. Mijn hypothese is dat de planten de wortelexudatie zo gebruiken om hun eigen herstel te bespoedigen.'

Wat kunnen we hiermee in de praktijk?

'Wortelexudatie is echt een belangrijke factor voor de plantengroei, ook bij gedomesticeerde planten. Je zou kunnen kijken hoe je die kunt beïnvloeden om de samenwerking met micro-organismen in de bodem verder te verbeteren, zowel in normale omstandigheden als bij droogte. Dat kan misschien een positief verschil maken in de groei van de plant.'

De wortelexudatie is een activiteit van de plant. Is er ook aandacht voor de micro-organismen die samen met de plant aan het werk zijn?

'Zeker. Neem de mycorrhiza, schimmels die mineralen uit de bodem absorberen en die vervolgens aan de plant afstaan. Ze vergroten het oppervlak van de wortels om nutriënten op te nemen. Die samenwerking van schimmels en plantenwortels zijn we aan het verliezen. Enerzijds door veredeling van de planten, anderzijds door de manier waarop we met de bodem omgaan. Die is rijk aan makkelijk opneembare nutriënten, maar daardoor verliezen we wel deze specifieke samenlevingsvorm van planten en schimmels.

'Het zou goed zijn als we dat weer beter zouden kunnen benutten of terugbrengen waar het is verdwenen. Daarvoor is een goed bodembeheer in elk geval fundamenteel.'

Wanneer kan dit concreet leiden tot het verbeteren van teelten? Is daar al snel zicht op?

'Eerst is nog veel meer onderzoek nodig om hier in de toekomst daadwerkelijk iets mee te kunnen. We staan echt nog maar aan het begin. Reken maar op een periode van zeker tien tot twintig jaar.

'Interessant is bijvoorbeeld of je bepaalde worteleigenschappen terug kunt veredelen in de huidige landbouwgewassen. Als dat al lukt, gaat dat niet zomaar even. Door gebruik te maken van Crispr-Cas zou het sneller kunnen, maar tegen deze manier van veredelen bestaat veel maatschappelijke weerstand.'

Is het in de tussentijd een oplossing om micro-organismen aan de bodem toe te voegen?

'Er zijn bedrijven die hierop inspringen door bijvoorbeeld zaden te coaten met mycorrhiza. Het effect hiervan is nogal wisselend.

'Ook worden bodemtoevoegingen met micro-organismen op de markt gebracht. De effectiviteit hiervan is niet bewezen. Je voegt iets toe dat eigenlijk niet hoort in die bodemgemeenschap. De extra micro-organismen kunnen zich er niet vestigen. Daar moet nodig onderzoek naar worden gedaan, maar ik heb ernstige twijfels of dat ooit wat zal worden.

'Hoe dan ook, alles begint met een goed bodembeheer. Heb je een gezonde bodem, dan kun je kijken hoe je die nog beter kunt maken door iets toe te voegen.

Hebben boeren daar voldoende oog voor?

'Ik heb het gevoel dat de zorg voor een goede bodem redelijk mainstream aan het worden is bij boeren. Zij zien echt wel wat er gebeurt als ze daar aandacht aan besteden. Dat hoef ik boeren niet te vertellen. Ik schat hun wetenschap wat dat betreft zeker zo hoog in als die van mij.

'Daarbij is het wel zo dat een boer niet altijd precies weet waarom bepaalde effecten zich voordoen. Ik vind het leuk om vanuit mijn wetenschappelijke achtergrond daarover dan meer duidelijk te maken.'