Home SpeesCees Zaden Producten Kweek Webshop Contact

Kweekinfo

Op deze pagina's deelt SpeesCees zijn expertise op het gebied van het kweken.

Transport & logistiek

Iedereen weet dat een plant water nodig heeft om te leven. Zonder water wordt de plant slap en na korte tijd droogt ze uit en sterft. Ook is bekend dat de planten via de wortels het water opnemen en de voedingsstoffen met het water uit de grond in de plant terechtkomen. Het lijkt allemaal heel eenvoudig en logisch, maar toch is het een gecompliceerd en complex verhaal.

Als wij het hele gebeuren iets nader gaan bekijken zien we dat alle klimaatfactoren zoals licht, lichtduur, luchtvochtigheid en temperatuur nauw met het water geven samenhangen.

watertransport in wortel en stengel en bladeren

Functioneren van het transportsysteem

De wortels nemen het water uit de grond op. Via de stengels wordt het water en de daarin opgeloste zouten en nitraten naar boven getransporteerd. In de bladeren worden de voedingszouten omgebouwd in nieuwe plantendelen. Dit zijn meestal grote organische moleculen die overal in een plant gebruikt worden (bijvoorbeeld een groeistof in de wortels). De motor, die de productie in de plantenbouwstenen in de bladeren aandrijft, is de fotosynthese.

wortelharen, zijwortels en primaire wortel

Water en opgeloste voedingsstoffen moeten continue naar boven, en de in de bladeren geproduceerde moleculen moeten naar beneden. We hebben niet alleen met het transport van water en zouten, maar ook met het transport van grote organische stoffen te maken. Hoe dat functioneert en waarom er geen file ontstaat horen we verder. We beginnen bij de wortels.

Watertransport in de wortels

Een wortel heeft verscheidende functies. Naast de opname van water zorgen zij voor de stabiliteit van de plant. Een wortel moet in evenwicht met de bovenaardse plant zelfstandig groeien (synthese van nieuwe worteldelen) en ze is gedeeltelijk verantwoordelijk voor de opslag van reservestoffen (zetmeel). Bovendien zijn de wortels productieplaats van heel specifieke moleculen (bijvoorbeeld van de nicotine in de tabaksplant).

beschermkap, regio van de wortelgroei, regio van de celstrekking, regio van de haarwortels

De centrale tak van een wortelstelsel is de primaire wortel, die zich bij het kiemen van het zaad in de grond boort. Heft de primairewortel na het kiemen voldoende houvast in het substraat gevonden en is de waterverzorging gewaarborgd, dan pas kunnen de kiembladeren als eerste de assimilatiepunten (fotosynthese) zo vlug mogelijk in de richting van het licht gebracht worden.

Uit de primaire wortel ontspruiten de zijwortels, die voor meer stabiliteit van de plant en voor meer oppervlakte nodig zijn. Zowel de primaire wortels als ook de zijwortels groeien maar in een richting, daardoor zorgen de naar buiten groeiende haarworteltjes voor een optimale verankering in de grond.

wortelharen, steunweefsel, centrale cilinder

De wortelgroei en het korte leven van de haarwortels

Een wortel groeit voornamelijk aan de punt. Kort bij de nieuwe gevormde cellen zit de worteleenheid, die de aanmaak van de nieuwe cellen bestuurt. De fabriekseenheid voor de wortelgroei.

Achter de groeipunten van de wortels worden nieuwe aangemaakte cellen verlengd (strekking). Daarna volgt een regio met de wortelharen, die maar een klein gedeelte van de hele wortel is. Alleen in de haarwortelregio vindt de opname van water en van de zouten plaats.

Omdat een wortel continue aan de punt groeit, 'verschuift' ook de regio van de wortelharen mee naar voren. Dat houdt in, dat de haarwortelpuntjes steeds af - en weer opnieuw opgebouwd moeten worden en maar een paar dagen leven.

De haarworteltjes hebben een heel fijne structuur en zijn omgeven van dunne wanden, waardoor water en opgeloste stoffen heel gemakkelijk kunnen passeren. De weerstand voor water is hier minimaal. De fijn vertakte structuur van de wortelhaartjes vergroot de oppervlakte van de wortels enorm. In het midden van de wortel bevindt zich de snelweg nar boven, de centrale cilinder. Het water stroomt vanuit de wortelharen naar de centrale cilinder. Dit stukje vormt de grootste weerstand voor water, omdat er meerdere menbramen (sluizen) gepasseerd moeten worden. In de regio van de wortelharen beschikt de plant over een reusachtige vrije oppervlakte, welke in intensief contact met de omgeving staat.

Duidelijk herkenbaar is het nauwe contact van wortelhaar en de bodempartikels. De opname van water is geen actief transport, maar te vergelijken met een oppervlakte actieve pit van een olielamp die de olie voortdurend naar de plaats van verbranding zuigt (naar de vlam).

De opname van water in de wortels wordt bestuurd door de zuigkracht van de wortels. Deze moet lager zijn dan die van de grond (anders zou het water uit de wortels naar buiten stromen. Bij droge grond kan dat ook gebeuren). Deze waterzuigkracht is afhankelijk van de weerstand die het water tijdens het indringen in de wortel moet overbruggen. De weerstand voor water wordt mede bepaald door de temperatuur van de grond. Dat komt door de viscositeit van water (de taaiheid) met dalende temperatuur toeneemt (het water wordt stroperiger). Is de bodem warm, dan betekent dat een kleine weerstand voor water, en als het koud is, is de weerstand groot.

De tweede en grootste drijvende kracht van de wateropname is de transpiratie (de verdamping van het water over de bladeren). Wordt veel water verdampt, is de zuigkracht van de wortels groot (net als een zwam). Het verdampen van water op de bladeren hangt weer sterk af van de luchtvochtigheid (lage luchtvochtigheid = veel verdamping en omgekeerd) en van de luchttemperatuur (lage temperatuur = weinig verdamping en omgekeerd) in de omgeving van de planten.

De volgende tekening laat een experiment zien, wat bewijst, dat de transpiratie van de bladeren een zuigende kracht (negatieve waterdruk) veroorzaakt, die zelf hoger is dan die van de normale luchtdruk.

Demonstratie voor de zuigkracht die alleen door de transpiratie van water over de bladeren bereikt wordt. De plant kan de kwikkolom in de capillaire hoger trekken als het de luchtdruk in een barometer zou doen. Dit experiment bewijst, dat de transpiratie de drijvende motor voor de wateropname in de wortels is.

Planten kunnen waterstress krijgen: Als de grond een lage temperatuur heeft en de luchtvochtigheid gering is, verdampt veel water over de bladeren, maar de wortels zijn niet in staat, om voldoende water in de bladeren aan te voeren, omdat door de kou in de grond de waterweerstand te hoog is. Ziektebeelden zijn dan slappe of verwelkte bladeren bij natte grond en wortelrot en schimmelziekte zullen vlug volgen.

Het plantenmedium mag niet constant te nat of te droog zijn: Een plant kan niet actief water opnemen en NOOIT meer, dan over de bladeren verdampt. We kunnen dus niet 'op voorraad' gieten. Daarom moet een potgrond in staat zijn water gedeeltelijk op te slaan en vast te houden (bijvoorbeeld door toevoeging van perlite). Daardoor wordt een waterbuffer-capiciteit bereikt. Hydrosystemen moeten weinig, maar vaak water op het medium druppelen en imiteren zo de waterbuffer (niet te nat en niet te droog). Het plantenmedium moet over voldoende vastigheid beschikken, om de steunwortels optimaal te verankeren, maar ook luchtig genoeg zijn, om de wortelpijpjes door te laten dringen.

celopbouw en onderdelen

Opname van voedingszouten in de wortel

Stap 1. Opname in de haarwortels: De voedingszouten in een plantenmedium moeten opgelost zijn in water om door de plant opgenomen te kunnen worden. Ze worden met de stroming in het water meegevoerd. Hier komen ze eerst in de buitenkant van de haarwortels terecht, in de zone van de vrije diffusie.

Stap 2. Indringen in de plantencel: De samenstelling van het plantenmedium (aarde, hydro) verandert dagelijks. Het sap in de plantenstengels daarentegen blijft altijd constant, onafhankelijk daarvan, of er net bemest is of dit al dagen geleden is.

Niet alleen de samenstelling van de opgeloste stoffen, maar ook de pH-waarde, de concentratie en de viscositeit van het plantenvocht worden nauwelijks veranderd. Wij kunnen ook meten, dat sommige zouten in de plant hoger geconcentreerd zijn dan buiten de plant (bijvoorbeeld sporenelementen) en dat andere zouten blijkbaar niet graag opgenomen worden (zoals chloride).

Tussen het indringen in de wortel en het transport naar de stengel moet dus een selectie van de voedingszouten plaatsvinden.

Om dit te verduidelijken, gaan we een eenvoudige plantencel (van een vijveralge) bekijken. De alge zwemt in het vijverwater en het water is haar voeding. De voedingsconcentratie in de alge en haar omgeving verschilt enorm.

water- en zouttransport in de wortel
In % van de as
Kalium (K2O)
Calcium (CaO)
IJzer (Fe2O3)
Fosfor (P2O5)
Alge
18,3
21,9
9,6
11,4
Water
5,2
45,6
0,9
3,4

De alge kan dus sommige zouten concentreren en sommige verdunnen ten opzichte van de buitenwereld. Iedere cel van een complexe landplant werkt nou precies zo als deze algencel, alleen hebben wij hier met een duizendtal van aan elkaar gehaakte cellen te maken. Bij het indringen van water en voeding in de wortelcel vindt een soort filtratie plaats. Binnen de wortelcellen vinden wij dan een veranderde vloeistof.

Dat wil zeggen dat deze opname niet meer automatisch kan gebeuren, omdat bij verandering van de omgeving het plantensap altijd constant blijft. Dit is duidelijk een actief transport.

De selectie van de voedingszouten kost de plant energie!

Door een experiment kan men bewijzen, dat de selectie van de voeding de plant energie kost en dat het energieverbruik toeneemt met de stijgende zoutconcentratie in de wortelomgeving.

Men meet de ademactiviteit van een plant, die op water staat en van een die op een zoutoplossing staat. De plant met de zoutoplossing moet meer ademen - ademen betekent: energie verbruiken, een mens verademt zijn voedsel, een plant de energie van de fotosynthese - dan op water. Duidelijk wordt ook; hoe meer zout in het water, hoe meer een plant moet ademen.

Wat gebeurt er met de stoffen, die om een plantencel heen stromen? Hier zijn we in een gebied terechtgekomen, waar de wetenschap nog lang niet alles weet.

De celmembraan werkt als ionenwisselaar.

De celmembraan, die de celinhoud van de vrije diffusieruimte afsluit, bestaat uit lange kettingen van suikerbouwstenen. Van sommige suikerkettingen weet men (zoals pectine) dat ze naar buiten gerichte hechtpunten hebben voor zoutdeeltjes. Deze hechtpunten zijn bij niet -gebruik vergezeld met een waterstofdeeltje (een H+). Komt een zoutdeeltje (bijvoorbeeld een kalium) in de buurt van zo'n hechtpunt, zo wordt het waterstofdeeltje gewisseld met kalium. Het kalium zit dus aan de celmembraan vast en het waterstofdeeltje zwemt vrij.

De waterstofdeeltjes, de H+ zijn verantwoordelijk voor de pH-waarde. Hoe meer waterstofdeeltjes in het water zijn, hoe lager de pH-waarde. Omdat in de loop van de plantengroei veel zouten (ionen) gewisseld worden vele H+ - vrijkomen, verzuurt het plantenmedium, de pH-waarde daalt.

Dit is het principe van een ionenwisselaar (zouten in water opgelost heten ionen) en in feite worden de voedingsstoffen aan de celmembraan in een soort wachtruimte geplaatst om dan actief naar binnen opgenomen te worden. Hierover weet men nog niet al te veel.

schema: transport naar de stengel

Stap 3. Transport naar de stengel:

Alle binnenkanten van de wortelcellen zijn met elkaar verbonden en vormen een complex netwerk (zoals ook de buitenkant). De verbinding tussen twee cellen is een soort tunnel systeem. Door deze tunnels vloeit nou het celsap in de richting van de stengel. Deze stroming wordt weer bepaald door de zuigkracht van de plant en is weer een niet actief, niet energievretend gebeuren.

Structuur van het plantenmedium:

Het plantenmedium moet over voldoende vastigheid beschikken, om de steunwortels te verankeren, maar ook luchtig genoeg zijn, om de wortelpijpjes door te laten dringen. Bij aarde realiseert een fijne structuur een nauw contact van wortelhaar en aardedeel. Kleine partikels vormen een capillairsysteem, zodat het water vanzelf omhoog getrokken wordt. Om potgrond een capillaire zuigkracht te geven, duwen wij de aarde met gevoel goed vast. Deze zo belangrijke handeling heeft de plant haar naam gegeven. Het Latijnse woord voor planta betekent oorspronkelijk voetzool, omdat men planten met de voetzool vast trapt.

Plantenmedium als waterbuffer

Een plant kan niet actief water opnemen en nooit meer als ze over de bladeren verdampt. We kunnen dus niet "op voorraad" gieten. Een potgrond moet in staat zijn het water vast te houden en een waterbuffer te vormen. Dit wordt eenmaal door de capillaire werking bereikt en versterkt door de toevoeging van stoffen die enorm veel water kunnen opslaan zoals perliet.. Om de zuigkracht van de plant hoog te houden is het aan te raden de aarde na een gietbeurt goed op te laten drogen. Als de aarde constant nat is, zijn de wortels, stengels en bladeren verzadigd met water en de plant heeft geen zuigkracht. Het is te vergelijken met een oplaadbare accu die af en toe leeg moet lopen om weer volledig opgeladen te kunnen worden. Natuurlijk mag de plant niet echt uitdrogen, maar zeker ook niet constant natte voeten hebben. Het hydro- en kokos- plantmedium heeft veel kleiner buffer vermogen voor water. Daarom doseert men over de dag verspreid kleine hoeveelheden voedingsoplossing. Zo heeft de plant tussen de voedingsbeurten de tijd, om door transpiratie de zuigkracht weer te maximaliseren.

Wortelsupplementen

Alleen in de regio van de haarwortels kan een plant water en voeding opnemen. De haarwortelregio bevindt zich aan de wortelpunt vlak achter de wortelgroeizone. Met de lengtegroei van de wortelpijpen schuift de haarwortel regio mee naar voren. Zolang er leven in de plant is, groeien de wortels en ook de haarwortels. Het is daarom nuttig, om de planten tijdens de groei- en bloeifase af en toe en scheutje wortelsupplement te geven (en niet alleen de stekjes). Om de wortelaanmaak te blijven steunen. Wortelsupplementen geven bovendien een extra portie vitale stoffen aan de planten. De wortels en de bladeren kunnen een extra energiespuitje altijd goed gebruiken. Immers dwingen wij de planten tot buitengewone prestaties waar ze in de natuur veel meer tijd voor nodig hebben.

schema: transportfunctie van een wortelcel

Voeding

Het water stroomt met de opgeloste voeding passief naar binnen. De voedingsconcentratie in de wortel is in deze eerste transportfase dezelfde als buiten in het plantenmedium. Zo is het mogelijk om de zoutverdeling en zoutconcentratie afhankelijk van de ontwikkelingsfase van de plant (wortelvorming, groei, bloei, afbloei) direct te beïnvloeden door te bemesten. Om in de cel terecht te komen (zie afbeelding) moeten de voedingsdeeltjes aan het celmembraan gehecht worden. De wortelcel 'beslist' nou, welke zouten ze naar binnen haalt en welke voor de deur moeten blijven. Deze selectie kost d plant energie, die ze niet in groei omzet (ze moet meer ademen en wordt niks beter) en hoe meer zouten geselecteerd moeten worden, des te meer energie verloren gaat. Daarom is het belangrijk, dat de wortelcel niet alleen alle stoffen (ballaststoffen) moet weigeren. Ballaststoffen (bijvoorbeeld teveel chloride of teveel hardheid in het water) veroorzaken stress en de plantenenergie wordt onnodig verspild. Belangrijk is ook dat de voedingszouten in het water opgelost blijven totdat ze in de wachtruimte (aan de celmembraan) plaatsnemen. Sporenelementen hebben bijvoorbeeld de neiging, om moeilijk oplosbare verbindingen in te gaan. Deze sporenelementen zijn onbruikbaar voor de plant. Door toevoeging van complexbindende stoffen (chelaten) in de plantenvoeding en de supplementen, worden de sporenelementen gestabiliseerd.

schema: transportfunctie van een wortelcel

Complexbinding door Chelaten

Het woord chelaat is afkomstig van het Latijnse woord chelae en betekent schaar (van kreeftdieren). Een chelaat omhuld net als een kreeft zijn prooi (bijvoorbeeld een sporenelement) en beschermt het tegen invloeden van buiten (zie afbeelding). De chelaten camoufleren ook de elektrische lading van de zoutdeeltjes, die voor ons zichtbaar wordt door de EC (de elektrische geleidbaarheid) te meten. Een 100% complex gebonden sporenelementoplossing heft geen EC-waarde meer.

Als een sporenelement niet complex-gebonden is, kan het met andere stoffen reageren en onbruikbaar worden. In deze ongebonden vorm is ook de lading (2+) met een EC-meter meetbaar. In complex-gebonden vorm heeft een sporenelement naar buiten geen lading (geen EC-waarde). Het is beschermd tegen reactie met andere stoffen en komt onveranderd in de wortel terechtterecht

PH-waarde in het plantenmedium

De voeding moet, om in de plant terecht te komen, eerst aan de celmembraan gehecht worden. Deze hechtplaatsen zijn bij niet-gebruik vergezeld met een zuurdeeltje. De voedingsdeeltjes worden verwisseld met zuurdeeltjes, die dan vrijkomen (de pH-waarde daalt). Hoe meer voeding de plant opneemt, hoe sneller het medium gaat verzuren. Als het plantenmedium van af het begin af aan erg zuur is, kan tijdens de plantencyclus een catastrofaal lage pH-waarde worden bereikt, net als de plant in de top van de ontwikkeling is. Als het plantenmedium te veel zuur bevat, is de celmembraan met een overmaat van zuurdeeltjes omspoeld en de hechtplaatsen worden steeds weer met een zuurdeeltje vergezeld (=regeneratie van de ionenwisselaar), de voeding kan niet goed worden vastgehouden. Is de pH te hoog (neutraal en hoger) vormen vel voedingsstoffen stabiele verbindingen, die bij deze pH net in water opgelost zijn. De plantkan ze niet opnemen en verhongert voor een gedekte tafel. Een licht zure pH-waarde (tussen de 5,8 en 6,2 is ideaal) voldoet aan alle eisen, er zijn niet overmatig zuurvormende protonen aanwezig en de voeding blijft in het water opgelost en kan dus ideaal opgenomen worden.

EC-waarde

Door meting van de EC-waarde bepalen wij de voedingsconcentratie in het gietwater. De invloed van de EC-waarde van de voeding op de plant is duidelijk: te veel zout veroorzaakt stress door selectie en te weinig zout veroorzaakt stress, omdat de plant niet genoeg keuze heeft.

Omgevingstemperatuur en luchtvochtigheid

De luchttemperatuur beïnvloedt direct de opname van water in de wortels. Bij een hoge temperatuur verdampt veel water in de balderen. Bij een hoge transpiratie moet veel water aangevoerd worden, dus is de zuigkracht van de wortels hoog. Door warmte in de omgeving van de plant verhoogt men het wateropname-vermogen van de wortels, maar door teveel warmte (vanaf ongeveer 30/C) wordt de fotosynthese duidelijk geremd. Een lage luchtvochtigheid bevordert de transpiratie en zodoende de wateropname in de wortels, een hoge luchtvochtigheid remt de zuigkracht van de wortels. Een bijzonder ongunstige combinatie is een lage luchttemperatuur met een hoge luchtvochtigheid (schimmelziektes en bacteriënrot zijn vaak het gevolg). Daarom giet men de platen ook het best in de beginnende lichtperiode, om de warmte van de lampen voor de transpiratie te gebruiken. De transpiratie geeft ook weer iets koeling als de lampen aan het einde van de plantendag teveel warmte geproduceerd hebben.

Grondtemperatuur

De temperatuur van de aarde bepaalt de weerstand van het water in de wortels. Bij een lage grondtemperatuur heeft het water een hogere taaiheid en dringt moeilijker in de wortel in. Hoe warmer de grond, hoe minder is de weerstand van het water in de wortel. Is de grond koud, maar de temperatuur in de ruimte hoog (versterkt nog door een lage luchtvochtigheid), verdampen de bladeren veel water, maar de wortelweerstand voor water is zo hoog dat er niet voldoende water aangevoerd kan worden.. dan tonen de bladeren uitdrogingsverschijnselen (slappe bladeren) gepaard met een natte grond. Een verwarmd plantenmedium is dus geen overbodige luxe, maar kan in feite noodzakelijk zijn voor het overleven van de planten.