Dossier Droogtetolerante teelten

Klimaatsverandering zorgt ervoor dat we ook in Vlaanderen meer en meer te maken krijgen met droogte tijdens het groeiseizoen. Dit vraagt een systematische aanpak rond water in de landbouw, waarin het gebruik van droogtetolerante gewassen een belangrijke rol speelt.

Kleine plotjes gras. De gevolgen van die droogte op de verschillende grasrassen zijn duidelijk zichtbaar.

Wat doet ILVO?

  • Akker met soja
    ILVO onderzoekt de genetische en fysiologische basis van droogtetolerantie bij verschillende gewassen (soja, rode klaver, Engels raaigras).

Waarom is water belangrijk voor de plant?

Planten nemen water op met hun wortels, maar 90% van dit water ‘verdwijnt’ via verdamping langs de huidmondjes op de bladeren. Dit zogenaamd ‘verlies’ heeft echter een belangrijke functie: via deze verdamping koelen planten hun blad af om zo fundamentele plantprocessen als fotosynthese te beschermen tegen oververhitting.

Daarnaast speelt water een cruciale rol in de groei van de plant: door de interne ‘waterdruk’ -turgor genoemd- groeien plantencellen en dus ook de plant als geheel. Deze interne waterdruk wordt gecreëerd door de wisselwerking tussen de opname van water via de wortels en het verlies aan water via de bladeren. Denk bijvoorbeeld aan verwelkte planten: deze staan niet meer ‘onder druk’.

Tot slot worden ook heel wat voedingsstoffen opgenomen en verdeeld binnen de plant via het interne watertransportsysteem.

Waarom zijn sommige planten beter bestand tegen droogte dan andere?

Verschillen in de genetische code tussen plantensoorten of rassen resulteren in verschillen in morfologische of functionele eigenschappen (d.i. het fenotype). Zo is bv. een maïsplant morfologisch duidelijk verschillend van een tarweplant. Sommige verschillen zijn echter subtieler of onzichtbaar, maar kunnen wel bijdragen tot specifieke voordelen in droge omstandigheden.

  • Zo zullen planten met een dieper wortelstelsel in tijden van droogte nog steeds water opnemen uit diepere bodemlagen, om zo hun verdamping en groei op peil te houden.
  • Daarnaast kunnen planten hun huidmondjes ook sluiten om overmatig vochtverlies te beperken. Dit gaat dan gepaard met een verlaagde fotosynthese (huidmondjes zijn immers ook de toegangspoort voor de opname van CO2, dat noodzakelijk is voor fotosynthese) en een verminderde afkoeling.
  • Andere strategieën, zoals het opkrullen van bladeren, bladharen e.d. zijn erop gericht om de inkomende zonnestraling te reflecteren, waardoor het blad minder snel opwarmt.
Gras dat goed tegen de droogte kan
Gras dat goed tegen de droogte kan
Gras dat minder goed tegen de droogte kan
Gras dat minder goed tegen de droogte kan

Droogtetolerantie is in de natuur vaak gekoppeld aan een lagere productiviteit

Er zijn ontelbare mogelijkheden waarop een plant zich kan aanpassen aan de droogte, maar heel vaak is droogtetolerantie gekoppeld aan een lagere productiviteit. Een extreem voorbeeld hiervan zijn woestijnplanten. Zij blijven gedurende een hele periode in rust, wachtend op die ene regenbui, waarna ze bliksemsnel activeren en voortplantingsstructuren produceren om dan weer in rust te gaan. Op die manier kunnen ze heel goed overleven bij extreem droge omstandigheden, maar ze hebben landbouwkundig gezien weinig waarde, aangezien hun productiviteit meestal heel laag is. Uiteraard zijn dergelijke extreme tolerantiemechanismen minder interessant voor de Vlaamse landbouw.

Veredeling naar nieuwe droogtetolerante hoogproductieve planten?

Eén maatregel om de landbouw te wapenen tegen de gevolgen van de klimaatverandering, zoals frequentere en langere periodes van droogte, is rassen ontwikkelen die droogtetoleranter zijn dan de huidige rassen. Dat kan via veredeling.

Veredeling is een continu proces waarbij binnen bepaalde gewassen (ook plantensoorten) nieuwe, betere, of beter aangepaste rassen worden ontwikkeld. Engels raaigras (Lolium perenne) bijvoorbeeld, een gewas met een goede voederkwaliteit, kan door veredeling verbeterd worden op vlak van droogte. Alternatief kan ook een droogtetolerantere, maar minder verteerbaar gewas als rietzwenkgras (Festuca arundinacea) veredeld worden naar een betere voederkwaliteit.

Veredeling is weliswaar een proces van lange adem: het duurt ongeveer 10 jaar tot een nieuw ras op de markt komt. Bovendien moet de veredelaar vooral in de eerste generaties grote aantallen planten observeren en de beste planten hieruit selecteren om verder mee te kruisen. Het identificeren van de ‘beste’ planten is niet altijd eenvoudig en vergt heel wat stielkennis.

Stappen in de veredeling
Deze figuur geeft een stapsgewijs overzicht van het veredelingsproces, dat start bij 10000 aparte planten en eindigt bij 1 nieuw ras.

Nieuwe technologie kan de veredelaar helpen

Door goed te begrijpen waarom planten (potentieel) goed bestand zijn tegen droogte, ontwikkelt ILVO technologische hulpmiddelen. Die kunnen veredelaars helpen om de meest interessante planten-individuen te detecteren in een grote groep.

Drones met camera's die meer zien dan het blote oog

Zo wordt meer en meer gebruik gemaakt van drones uitgerust met camera’s om bepaalde eigenschappen bij grote aantallen planten of micro-veldjes op te volgen. Hierbij worden, afhankelijk van de toepassing, verschillende camera’s gebruikt.

  • Een eenvoudige RGB-camera (zichtbaar licht) kan mits een goed uitgedokterd vliegplan al heel wat interessante kenmerken opmeten, zoals planthoogte, groenheid en zodedichtheid. Hoewel dit algemene plantkenmerken zijn, worden ze ook door droogte beïnvloed en kunnen ze dus helpen om droogtetolerantie in te schatten.
  • Daarnaast kan specifiek voor droogte een thermale camera (infrarood licht) gebruikt worden. Deze meet de temperatuur van het bladerdek, en is daarom uitermate interessant om op te sporen welke planten hun huidmondjes hebben gesloten als reactie op droogte. Zal de veredelaar dan de warme of koelere planten selecteren? De warmere, want als ze hun huidmondjes sluiten zullen ze minder vocht verliezen maar ook minder afkoelen.
Variatie in droogtetolerantie
Een visueel en een thermaal beeld van variatie in droogtetolerantie

Moleculaire of DNA-merkers voor selectie

Naast drones die interessante planten identificeren, wordt ook gebruikgemaakt van moleculaire merkers of DNA-merkers in selectie: ‘marker-assisted selection’ (MAS). Hierbij zoekt de veredelaar DNA-merkers die geassocieerd zijn met een bepaalde eigenschap in de plant, zoals droogtetolerantie of een bepaald gen. Nadien kunnen diezelfde merkers gebruikt worden om planten met de gewenste eigenschap te identificeren.

Het grote voordeel van MAS is dat je slechts een kleine hoeveelheid plantmateriaal per individu nodig hebt, en dat je al in een heel vroeg groeistadium (kiemplantjes) planten met de gewenste eigenschap kan identificeren. Bovendien kan je grote hoeveelheden planten op deze manier relatief goedkoop screenen op de aanwezigheid van interessante kenmerken. Het nadeel is dat er nogal wat onderzoekswerk kruipt in de ontwikkeling van de merkers, met name in de associatie van de kenmerken aan de genetische code.

Droogtekappen

Om te kunnen selecteren op droogtetolerantie, moeten veredelaars de planten laten groeien in realistische droogteomstandigheden. ILVO maakt daarvoor gebruik van droogtekappen die gedurende een bepaalde periode over het proefveld worden gezet, om droogte in een specifieke periode te induceren.

Droogtekappen op ILVO
ILVO heeft mobiele droogtekappen die gedurende een bepaalde periode over het proefveld worden gezet om droogte in die periode te induceren

Nieuwe of onderbenutte soorten met potentieel voor Vlaamse landbouw

Naast de continue verbetering in droogtetolerantie van bestaande, goed gekende landbouwgewassen via veredeling, onderzoekt ILVO ook het potentieel van minder bekende, droogtetolerante landbouwgewassen voor de Vlaamse landbouw. Voorbeelden zijn quinoa, kikkererwt en sorghum.

Verder zijn er ook soorten die wel al gekend zijn in de Vlaamse landbouwcontext, maar die nog onderbenut worden of aan belang kunnen winnen als we meer met droogte in het groeiseizoen zullen kampen. Voorbeelden hiervan zijn rietzwenkgras en luzerne.

> Lees ook het dossier Water in de landbouw

Ook interessant

Video 16/05/2022

Bijenvriendelijke rozen

Bee proud 3 - roos en bij
Drie Vlaamse rozenveredelaars stellen hun bijenvriendelijke rozen voor tijdens een exclusief rozenfeest op 28 mei aan de vooravond van de Week van de Bij.
Projectnieuws 04/05/2022

Smart Growers Nieuwsbrief 5

Smart Growers nieuwsbrief 5
Het project Smart Growers heeft als doel de implementatie van Smart Farming in de grensregio te stimuleren.
In de media 02/05/2022

Minder draineren voor meer water

Draineren
We moeten enerzijds water afvoeren wanneer het te nat is, maar anderzijds ook veel meer water vasthouden in de grond, zodat we het kunnen gebruiken als het droog is.