Uitleg over biostimulanten: gewasweerbaarheid op natuurlijke wijze versterken

Biostimulanten zijn producten die natuurlijke plantprocessen verbeteren, zoals de opname van nutriënten en stresstolerantie, ongeacht de nutriënten die ze bevatten. Voor landbouweigenaren, agronomen en duurzaamheidsteams bieden ze een manier om gewasprestaties op peil te houden onder hitte, droogte of verzilting; afhankelijk van het product, het gewas en de teeltomstandigheden. 

Deze blog behandelt de definitie van biostimulanten, de belangrijkste categorieën met voorbeelden, de mechanismen achter gewasweerbaarheid, de beperkingen die de resultaten beïnvloeden en de rol van velddata bij een nauwkeurige toepassing. 

Wat zijn biostimulanten en hoe werken ze? 

Een biostimulant is een stof of micro-organisme die wordt toegepast op planten of de rhizosfeer (de smalle bodemzone die direct wordt beïnvloed door wortels en hun uitscheidingen) om natuurlijke fysiologische processen te stimuleren. De Europese Verordening Bemestingsproducten definieert een plantenbiostimulant op basis van zijn functie (1). Het stimuleert de voedingsprocessen van de plant, ongeacht het eigen nutriëntengehalte van het product, met als doel een of meer van de volgende aspecten te verbeteren: 

• Nutriëntenefficiëntie 

• Tolerantie voor abiotische stress (niet-levende stressfactoren zoals droogte, hitte, kou en verzilting)

• Kwaliteitskenmerken van het gewas 

• Beschikbaarheid van nutriënten die opgeslagen zijn in de bodem of rhizosfeer 

Deze functionele definitie onderscheidt biostimulanten voor planten van gangbare inputs. Een meststof levert nutriënten, terwijl een biostimulant beïnvloedt hoe efficiënt de plant deze opneemt, transporteert en metaboliseert. Het onderscheidt ze ook van gewasbeschermingsmiddelen, aangezien biostimulanten niet bedoeld zijn om direct tegen plagen of ziekten te werken. 

De mechanismen verschillen per product. Sommige verbindingen fungeren als signaalmoleculen die de wortelarchitectuur veranderen. Andere beïnvloeden de enzymactiviteit of antioxidantresponsen in het plantenweefsel. Microbiële producten koloniseren de wortels en de omliggende bodem, waar ze de mobilisatie van nutriënten kunnen verbeteren. Het onderzoek naar specifieke werkingsmechanismen is nog gaande en de resultaten hangen af van het product, het gewas en de teeltomstandigheden. 

Waarom krijgen biostimulanten steeds meer aandacht in de moderne landbouw? 

De belangstelling voor biostimulanten weerspiegelt verschillende uitdagingen in productiesystemen. Telers en voedingsmiddelenbedrijven werken eraan om opbrengst en kwaliteit op peil te houden, terwijl ze de ecologische voetafdruk van inputs verkleinen. 

De belangrijkste drijfveren zijn: 

• Klimaatvariabiliteit: Onregelmatige neerslag en extreme temperaturen kunnen de frequentie van abiotische stressmomenten tijdens gevoelige groeistadia verhogen.

• Doelstellingen voor inputefficiëntie: Het verbeteren van de nutriëntenefficiëntie draagt bij aan het verlagen van verliezen door uitspoeling en afspoeling. 

• Duurzaamheidstoezeggingen in de keten: FMCG-bedrijven en agribusiness-afnemers stellen eisen aan regeneratieve inkoop met een lagere milieu-impact. 

• Prioriteiten voor bodemgezondheid: Productiviteit op de lange termijn is afhankelijk van een biologisch actieve, goed gestructureerde bodem, en microbiële en humeuze producten worden geëvalueerd als onderdelen van bodemgezondheidsprogramma's. 

Biostimulanten sluiten aan bij deze prioriteiten als aanvulling op gedegen agronomie. Ze vervangen geen bemestings-, irrigatie- of gewasbeschermingsprogramma's. Ze worden binnen die programma's geïntegreerd om de manier waarop gewassen erop reageren te versterken. 

Wat zijn de belangrijkste typen biostimulanten in de landbouw? 

In de wetenschappelijke literatuur worden biostimulanten ingedeeld op basis van herkomst en samenstelling. In een veelgeciteerd overzichtsartikel in Scientia Horticulturae worden verschillende typen biostimulanten geïdentificeerd die kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën: niet-microbieel en microbieel (2). 

Niet-microbiële biostimulanten 

• Humeuze en fulvineuze stoffen: Organische verbindingen geëxtraheerd uit gehumificeerd organisch materiaal zoals leonardiet, turf of compost. Ze worden geassocieerd met verbeterde wortelontwikkeling en nutriëntenbeschikbaarheid in de rhizosfeer. 

• Eiwithydrolysaten en aminozuren: Producten die worden gemaakt door plantaardige of dierlijke eiwitten af te breken. Ze worden toegepast om het stikstofmetabolisme en de stressrespons te ondersteunen.

• Zeewierextracten: Afkomstig van mariene macroalgen. Ze bevatten polysachariden en plantengroeiregulerende stoffen en worden bij uiteenlopende gewassen toegepast. 

• Chitosan en verwante biopolymeren: Afkomstig van chitine. Ze worden onderzocht vanwege hun invloed op afweerreacties van de plant. 

• Anorganische verbindingen: Nuttige elementen zoals silicium, die bij bepaalde gewassen de tolerantie voor specifieke stressfactoren kunnen ondersteunen. 

Microbiële biostimulanten 

• Nuttige schimmels: Mycorrhizaschimmels vormen associaties met wortels en breiden de effectieve wortelzone uit, wat de opname van water en fosfor ondersteunt. De meeste hoofdgewassen fungeren als gastheer voor mycorrhizae, hoewel sommige plantenfamilies, waaronder de kruisbloemigen (brassica's), over het algemeen geen mycorrhiza vormen. 

• Nuttige bacteriën: Plantengroeibevorderende rhizobacteriën, waaronder stikstofbindende en fosfaatoplossende stammen, koloniseren wortels en beïnvloeden de beschikbaarheid van nutriënten. Stikstofbinding levert bij vlinderbloemigen de grootste bijdrage via rhizobia-symbiose. Het voordeel bij niet-vlinderbloemige gewassen is over het algemeen kleiner en varieert per stam en omstandigheden. 

De term biostimulanten-meststoffen wordt commercieel gebruikt voor producten die een conventionele nutriëntenbron combineren met een van deze categorieën. Volgens de EU-definitie moet het geclaimde effect van de biostimulantcomponent losstaan van de nutriënten in het mengsel, en een product waarvan het effect voortkomt uit het gehalte aan nutriënten wordt gereguleerd als meststof.

Hoe verbeteren biostimulanten gewasweerbaarheid en stresstolerantie? 

Gewasweerbaarheid verwijst naar het vermogen van een plant om groei en opbrengstvorming onder stresscondities te behouden. Biostimulanten dragen hieraan bij via verschillende fysiologische routes, en de sterkte van elk effect varieert per product, dosering, timing en gewas. 

Respons op abiotische stress 

Droogte, hitte en verzilting veroorzaken oxidatieve stress in plantencellen. Bepaalde biostimulanten, waaronder sommige zeewierextracten en aminozuurformuleringen, worden geassocieerd met een verhoogde antioxidantactiviteit en osmotische aanpassing. Deze responsen kunnen cellulaire schade verminderen tijdens kritieke stressperioden zoals de bloei of korrelvulling bij granen. 

Ontwikkeling van het wortelstelsel 

Een groter en actiever wortelstelsel verbetert de toegang tot water en nutriënten, met name in bodems met een beperkt vocht- of vruchtbaarheidsniveau. Humeuze stoffen, mycorrhizaschimmels en bepaalde rhizobacteriën worden in verband gebracht met wortelgroei en -functie. Sterkere wortelstelsels kunnen het gewas ook beschermen tegen korte onderbrekingen in de watervoorziening. 

Opname en efficiëntie van nutriënten 

Biostimulanten kunnen de opname en assimilatie van nutriënten die al in de bodem aanwezig zijn, verbeteren. Fosfaatoplossende bacteriën werken bijvoorbeeld in op slecht oplosbare fosforfracties in de bodem. Een hogere nutriëntenefficiëntie ondersteunt de opbrengstvorming en beperkt overschotten aan nutriënten die anders verloren zouden gaan aan het milieu. 

Gewaskwaliteit 

Verschillende biostimulanten worden geëvalueerd op hun effecten op kwaliteitskenmerken zoals suikerophoping, kleur en houdbaarheid; factoren die van belang zijn voor voedingsmiddelenbedrijven die kwaliteitsparameters vastleggen in inkoopcontracten. 

Wat zijn de beperkingen en aandachtspunten bij het gebruik van biostimulanten? 

Een verantwoorde toepassing begint met realistische verwachtingen. Veldresultaten variëren, en verschillende factoren bepalen of een product een meetbaar rendement oplevert. 

• Wisselende responsen: Resultaten hangen af van de gewassoort, het ras, het bodemtype, het klimaat en de heersende stressomstandigheden. Een product dat goed presteert in de ene omgeving, vertoont mogelijk geen effect in een andere. 

• Timing en dosering: Toepassing in het juiste groeistadium is essentieel. Biostimulanten die gericht zijn op stresstolerantie worden bijvoorbeeld over het algemeen preventief toegepast, voorafgaand aan of bij het begin van verwachte stress, in plaats van nadat er al schade is opgetreden. 

• Productkwaliteit en onderbouwing: Samenstelling en claims over effectiviteit lopen sterk uiteen tussen producten. Onafhankelijke proefgegevens, regionale validatie en naleving van regelgeving moeten vóór toepassing worden beoordeeld. Wettelijke kaders verschillen per land en zijn aan verandering onderhevig, waardoor lokale vereisten moeten worden geverifieerd.

• Bodombiologie en compatibiliteit: Microbiële producten vereisen levensvatbare organismen, geschikte bodemomstandigheden en compatibiliteit met andere landbouwchemicaliën in de tankmix of het teeltprogramma. Kolonisatie door mycorrhiza neemt vaak af in bodems met een zeer hoge fosforbeschikbaarheid, en sommige fungiciden of slechte bewaaromstandigheden kunnen de microbiële levensvatbaarheid verminderen. 

• Agronomische basis: Biostimulanten kunnen gebreken aan nutriënten, verdichting, slechte drainage of ontoereikende irrigatie niet compenseren. Het basisbeheer van bodem en water bepaalt hoeveel meerwaarde een biostimulant kan bieden. 

Hoe datagedreven landbouw een doeltreffende toepassing van biostimulanten ondersteunt 

Een groot deel van de wisselende resultaten weerspiegelt verschillen in producten, gewassen en teeltomstandigheden; consistente metingen bieden een verklaring voor deze resultaten. Wanneer bodemgesteldheid, waterstatus en gewasstress niet worden gekwantificeerd, is het moeilijk te bepalen waar een biostimulant nodig is en of deze heeft gewerkt. Datainfrastructuur pakt dit aan in drie stappen: 

• Doelgericht sturen: Digitale bodemanalyse levert gegevens over de nutriëntenstatus, pH en organische stof die helpen bodemvariabiliteit in kaart te brengen. Dit geeft aan waar biologische interventies of maatregelen voor nutriëntenefficiëntie de meeste waarde opleveren. 

• Timing: Irrigatie- en weersmonitoring signaleren naderende stressperioden, zodat toepassingen kunnen worden gepland voordat stress optreedt. 

• Verificatie: Het vergelijken van herhaalde behandelde en onbehandelde zones met gegevens over opbrengst, bodem en gewasconditie levert bedrijfsspecifiek bewijs op, in plaats van te vertrouwen op algemene productclaims. 

De digitale bodemanalyse en het precisie-irrigatiesysteem van Doktar ondersteunen elk van deze stappen door bodem-, water- en gewasdata te verbinden in één beslissingslaag. 

Veelgestelde vragen over biostimulanten 

Zijn biostimulanten hetzelfde als meststoffen? 

Nee, dat zijn ze niet. Meststoffen leveren nutriënten die het gewas nodig heeft voor de groei. Biostimulanten beïnvloeden plantprocessen zoals de opname van nutriënten, stressrespons en wortelontwikkeling, en volgens de EU-definitie staat hun werking los van hun nutriëntengehalte. In de praktijk worden beide vaak gecombineerd toegepast, en sommige producten combineren beide functies. 

Werken biostimulanten bij alle gewastypen? 

Biostimulanten zijn onderzocht bij akkerbouwgewassen, groenten, fruitbomen en wijngaarden, maar de respons is niet uniform. De effectiviteit hangt af van de productcategorie, de gewassoort, het groeistadium en de omgevingsomstandigheden. Mycorrhizaproducten zijn bijvoorbeeld van beperkt nut voor gewassen die over het algemeen geen mycorrhiza vormen, zoals kruisbloemigen. Regiospecifieke proefgegevens voor het doelgewas vormen de meest betrouwbare leidraad bij de selectie. 

Hoe kunnen landbouwers de effectiviteit van biostimulanten meten? 

De effectiviteit kan het best worden beoordeeld via gecontroleerde vergelijking. Een praktische aanpak omvat: 

• Het aanleggen van herhaalde, gerandomiseerde onbehandelde referentiestroken binnen hetzelfde perceel.

• Het toepassen van hetzelfde ras, dezelfde zaai-/plantdatum en hetzelfde beheer op zowel behandelde als onbehandelde stroken.

• Het registreren van bodemomstandigheden, irrigatie en weersomstandigheden voor beide zones. 

• Het vergelijken van opbrengst, kwaliteitsparameters en indicatoren van de gewasconditie bij de oogst, evenals het volgen van indicatoren tijdens het seizoen, zoals de groenheid van het bladerdek of het nutriëntengehalte in het weefsel. 

• Het herhalen van de vergelijking over meerdere seizoenen om rekening te houden met variabiliteit. 

Biostimulanten versterken de weerbaarheid van gewassen wanneer ze zijn afgestemd op het juiste gewas, de juiste stressconditie en het juiste groeistadium. Hun waarde is afhankelijk van feitelijke gegevens: wanneer stress nadert, hoe het gewas reageert en of een toepassing rendement heeft opgeleverd. Continue observatie van de gewasontwikkeling vertaalt deze vragen naar een meetbare registratie, in plaats van een enkel eindcijfer aan het einde van het seizoen. 

Doktar maakt dit mogelijk met zijn gewasfenologiecamera. PhenoCam maakt met regelmatige tussenpozen time-lapsebeelden in hoge resolutie en verstuurt waarschuwingen wanneer de ontwikkeling afwijkt van verwachte groeipatronen. Toegepast op proeven met biostimulanten maakt dit het mogelijk behandelde en onbehandelde gebieden in elk groeistadium te vergelijken, zodat beslissingen over product, timing en dosering gebaseerd zijn op bewijs uit het veld. Ontdek de oplossingen van Doktar om het rendement op biostimulanten te maximaliseren en een veerkrachtige, meetbare productie te realiseren. 

Referentie(s): 

(1) Europees Parlement & Raad van de Europese Unie. (2019). Verordening (EU) 2019/1009 van het Europees Parlement en de Raad van 5 juni 2019 tot vaststelling van voorschriften inzake het op de markt aanbieden van EU-bemestingsproducten en tot wijziging van de Verordeningen (EG) nr. 1069/2009 en (EG) nr. 1107/2009 en tot intrekking van Verordening (EG) nr. 2003/2003. Publicatieblad van de Europese Unie, L 170, 1-114. https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2019/1009/oj/eng 

(2) du Jardin, P. (2015). Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation.  Scientia Horticulturae, 196, 3-14. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.021