Een afwijkende samenstelling van het gietwater

Er zijn verschillende oorzaken voor een afwijkende samenstelling van het gietwater.

  • De kritische grenzen van nutriënten kunnen overschreden worden (veelal natrium of chloor) door onzuiverheden in meststoffen of door de aanwezigheid van ballastzouten in het aanmaakwater (grondwater-leidingwater),
  • Ongewenste gewasbeschermingsmiddelen of groeiregulatoren
  • Pathogenen

Ook net voor, tijdens, of na de teeltwissel verkiezen telers soms om zich te ontdoen van het drainwater van de voorgaande teelt, meestal omwille van één van bovenstaande redenen. Specifiek voor de teelt op kokossubstraat wenst men zich te ontdoen van het eerste drainwater doordat het gekleurd is en dit problemen kan geven met een UV-ontsmetter (Figuur 1).

Figuur 1 Vergelijking eerste drainwater bij steenwolsubstraat (links) en kokossubstraat (rechts).

Bekijk alvast de volgende onderwerpen:


Natrium

Teveel natrium in irrigatiewater is nog steeds de belangrijkste aanleiding tot spuistroomproductie. Natrium wordt slechts in (zeer) beperkte mate opgenomen door planten. Wanneer recirculatie wordt toegepast, zal natriumophoping optreden wanneer de input aan natrium groter is dan de opname ervan door de planten.  Natriumophoping in het drainwater leidt uiteindelijk tot groeiremming of problemen met vruchtkwaliteit. Natrium kan het recirculatiecircuit via verschillende routes binnenkomen. Uit de praktijk blijkt dat de waterbron een belangrijke input kan betekenen voor natrium in het recirculatiesysteem. Regenwater is vaak zeer arm aan natrium.  Andere waterbronnen zoals grondwater en leidingwater bevatten over het algemeen een hogere concentratie natrium dan regenwater.

Figuur 2 Overzicht van in- en output van natrium in een gesloten teeltsysteem (recirculatie).

Ondanks de vele onderzoeken in het verleden is in de praktijk onvoldoende gekend bij welke kritische natriumgehaltes gewasschade optreedt. Hierdoor worden in praktijk ruime veiligheidsmarges aangehouden. De grenswaarde waarbij het gewas geen problemen ondervindt varieert van teelt tot teelt (Tabel 3), en werden reeds decennia (jaren 90) geleden bepaald.

Meer recent onderzoek en voorbeelden in de praktijk duidden erop dat overschrijding van de toen gestelde waarden niet noodzakelijk tot schade leidt. Hogere concentraties van 1-2 mmol/l meer natrium in de voedingsoplossing voor groentegewassen, gerbera en roos leidt niet tot lagere producties of mindere kwaliteit, maar heeft wel direct positieve gevolgen voor de hoeveelheid water die jaarlijks wordt geloosd[1]. Bovendien vertelde Jim Van Ruyven van de Universiteit van Wageningen op een studienamiddag op het Proefstation voor de Groenteteelt (Sint-Katelijne-Waver) in november 2018 dat onderzoek aantoonde dat er in een eerste reeks onderzoeken aan de WUR voor tomaat geen productieverliezen zijn vastgesteld tot een Na-concentratie van 20 mmol/l (terwijl de huidige gehanteerde waarde rond de 10 mmol/l is). Een herevaluatie van de kritische waarden is dus noodzakelijk. Verder onderzoek moet uitwijzen welke kritische grenswaarden er dienen gehanteerd te worden voor natrium.  Een hogere kritische waarde leidt tot langer hergebruik van het drainwater en dus minder spuistroomproductie.

Tabel1: Grenswaarden voor drainwater in de groenteteelt:

Teelt Kritische natriumwaarde in de wortelzone
Roos, gerbera4 mmol/l
Groenteteelt (paprika, komkommer, aubergine) 6 mmol/l
Tomaat8 mmol/l

In het verleden werd hoofdzakelijk omgekeerde osmose toegepast voor de verwijdering van natrium uit gietwater. De laatste jaren kwamen er echter verschillende technologieën op de markt voor de selectieve verwijdering van natrium. Deze technologieën laten ook toe om naast gietwater, drainagewater van natrium te ontdoen. In hoofdstuk 6 worden deze technologieën in detail toegelicht.

Chloor

Ook chloor is aanwezig in meerdere waterbronnen. Zo is het chloorgehalte in leidingwater hoger dan het chloorgehalte in regenwater. Een hoog chloorgehalte is nefast voor plantengroei. De maximale chloorwaarden liggen zo’n 0,2-0,5 mmol/l[2] hoger dan deze voor natrium (Tabel 3).

Hoge natrium en chloorwaarden maken de plant niet onmiddellijk kapot maar zorgen voor een productieverlies. Lage concentraties van beide nutriënten zijn wel noodzakelijk voor plantengroei. Aanmaakwater kan geclassificeerd worden in drie kwaliteitsniveaus op basis van de natrium en zoutconcentratie (Tabel 2).

Tabel 2: Kwaliteitsniveaus van aanmaakwater. [3]

KwaliteitsniveauEC (mS/cm)Na of Cl (mmol/l) Na (ppm)Cl (ppm) Geschikt voor hydroponics Gebruik
1< 0,5<1,5<34<53++Geschikt voor alle gewassen
20,5 – 1,01,5 – 2,5 34 – 57 53 – 87 +Niet geschikt wanneer recirculatie noodzakelijk is
31,0 – 1,52,5 – 4,057 – 9287 – 142 +/-Niet geschikt voor zout-gevoelige gewassen

Gewasbeschermingsmiddelen (GBM) (en bij uitbreiding groeiregulatoren)

Wanneer water hergebruikt wordt kunnen zich niet enkel nutriënten opstapelen, maar ook gewasbeschermingsmiddelen of groeiregulatoren en afbraakproducten ervan. Deze residuen zijn ongewenst zijn in de teelt. Een goed voorbeeld hiervan zijn groeiregulatoren die via het gietwater later in de teelt terug bij de planten terecht zouden kunnen komen. De vrees dat er residuen in het water zouden voorkomen bij hergebruik is in bepaalde teelten een belangrijke reden om niet te recirculeren en spuistroom te produceren.

De concentratie van deze producten in hergebruikt water is afhankelijk van enkele factoren:

  1. De toepassingsmethode en het type teeltsysteem hebben een grote invloed op het verwachte residugehalte. Zo verwachten we bij de teelt op containervelden en tafels minder residu’s bij het aangieten of meedruppelen dan bij bespuiting, terwijl het omgekeerde geldt voor de teelt op substraat. Bij het dompelen of dippen van bijvoorbeeld stekken, kan de restvloeistof verwerkt worden in een fytobak en komt dit normaal gezien niet in het watersysteem terecht.
  2. De timing van toepassing is ook zeer belangrijk. Hier dient de irrigatie en de behandeling met gewasbeschermingsmiddelen goed op elkaar afgestemd zijn. Bij een bespuiting in de buitenteelt dient rekening gehouden te worden met de regenvastheid van het product. Bij contactmiddelen kan je geen bovenbegieting gebruiken voor 4 tot 6 uur, terwijl bij systemische middelen een droogtijd van 1 à 2 uur al voldoende kan zijn. Bij het meedruppelen van gewasbeschermingsmiddelen of irrigatie d.m.v. druppelaars hou je best de verzadiging van het medium in de gaten. Hoe beter verzadigd, hoe beter de capillaire werking en hoe meer water het medium kan vasthouden. Zo kan je de uitspoeling eveneens beperken.
  3. Tenslotte speelt ook het type product en de formulering een rol. Wateroplosbare middelen zullen in grotere concentraties in het water aanwezig zijn en contactmiddelen ook meer dan systemische middelen.

Tot op heden zijn amper gevallen bekend waar residuen van bijvoorbeeld groeiremmers in het hergebruikte water bij een containerteelt problemen opleverden, maar een teler neemt hier liefst geen risico in. Als we hier een reductie van de spuistroom willen bekomen is verder onderzoek naar het lot van gewasbeschermingsmiddelen, groeiregulatoren en hun afbraakproducten in recirculatiesystemen en vaak gebruikte zuiveringsmethoden en filters aangewezen.

Pathogenen

De aanwezigheid van pathogenen in het drainwater is ook één van de oorzaken waarom drainwater gespuid wordt. Ontsmetting van het recirculerend water is noodzakelijk om verspreiding van pathogenen via het water te vermijden en om de waterkwaliteit te garanderen. Dit leidt tot een efficiënter water- en nutriëntengebruik en een verminderde afvoer van nutriënten naar het milieu. Voorfiltratie van het te ontsmetten water is vaak noodzakelijk opdat de ontsmettingstechnologie zo efficiënt mogelijk werkt. De keuze voor een bepaalde ontsmettingstechnologie is systeemafhankelijk. Heel wat technologieën zijn een puntontsmetting. In vele gevallen is een systeemontsmetting ook interessant omdat zo de leidingen mee ontsmet zijn en pathogenen in het systeem afgedood worden. Zo wordt in de praktijk waterstofperoxide vaak gebruikt, hetgeen ook als voordeel heeft dat het inwerkt op biofilmvorming. 

Bij vruchtgroenten kunnen jonge planten snel geïnfecteerd geraken door rhizogene agrobacteriën met de vorming van ‘gekke wortels’ tot gevolg. De start van de teelt is bijgevolg een kritiek punt in de beheerstrategie van deze pathogeen. De standaard praktijk is dat voor het planten steenwolmatten volledig verzadigd worden met voedingswater, waarna er draingaten in worden aangebracht om het water er geleidelijk aan weer uit te laten lopen. Praktijkervaringen bij telers leerden ons dat wanneer de steenwolmatten vol gedruppeld werden met voedingswater met een bepaalde concentratie waterstofperoxide (H2O2),  dat deze ziekten beter onder controle gehouden werden houden.  Het voldruppelen van steenwolmatten met 50 ppm H2O2 voor het planten doet het percentage aangetaste planten spectaculair dalen.

Hieronder wordt een overzicht gegeven van verschillende mechanismen waarop ontsmetting gebaseerd kan zijn.

Geavanceerde oxidatie

Met deze technologie worden organische (vb. micro-organismen) en anorganische vervuilingen uit het water verwijderd door middel van oxidatie. Oxidatie vindt plaats door het reactieve (hydroxyl)radicalen. Technologieën die onder deze terminologie vallen zijn oxidatie door waterstofperoxide, oxidatie door ozon, oxidatie door chloor en fotokatalytische oxidatie.

Fysische processen

Verschillende processen zetten in op fysische mechanismen voor het afdoden van pathogenen:

  • UV en UV-LED: UV-C licht is een deel van het spectrum uitgestraald door de zon maar wordt tegengehouden door de ozonlaag. UV-C licht beschadigt het DNA van micro-organismen. In de waterzuiveringsindustrie worden UV-C lampen gebruikt om te desinfecteren. Deze technologie is sterk afhankelijk van de transmissiewaarde van het water.
  • Ultrasone golven: Ultrasone golven kunnen op 3 manieren inwerken op micro-organismen:
    • scheuren van het membraan van de vacuole,
    • induceren van stress in water hetgeen reproductie bemoeilijkt en
    • trillingen op de wand van buizen en tanks vermijden de aanhechting van partikels, hetgeen een voedingsbodem is voor biofilms.
  • Thermische desinfectie: Water wordt gedurende 30 seconden op 95°C opgewarmd via een warmtewisselaar (conductie). Wanneer het water afkoelt (tot een temperatuur van 25-30°C) geeft het warmte af dewelke via een warmtewisselaar gebruikt wordt om het niet gedesinfecteerde water op te warmen.  

Biologische processen

Een biologische actieve laag wordt gevormd uit gunstige micro-organismen aanwezig in het te behandelen water, deze groeien op een dragermateriaal en inhiberen de groei van ongunstige pathogenen. Voorbeelden zijn een trage zandfilter of biofiltratie. Deze technologie is eenvoudig, maar is sterk temperatuur afhankelijk.

Membranen

Membraanscheidingstechniek waarbij deeltjes groter dan de poriegrootte van het membraan worden tegengehouden. Regelmatige terugspoeling is nodig om het membraan proper te houden. Afhankelijk van de grootte van het membraan spreekt men van ultrafiltratie > nanofiltratie > omgekeerde osmose. Een voordeel van deze technologie is dat niets aan het water toegevoegd wordt en dat de pathogenen uit het water gefilterd worden. Een nadeel is dat het een puntontsmetting is en geen invloed heeft tot in de leidingen.

Eerste drainwater kokos

In teelten waarbij kokos als substraat gebruikt wordt, wordt het eerste water vaak gespuid. Dit omdat het kokossubstraat het eerste water donker kleurt, waardoor ontsmetting door UV niet meer effectief is. Een andere reden waarom dit water niet hergebruikt wordt is dat dit eerste drainwater een hoge concentratie van natrium, chloor en kalium bevat. [4] Dit eerst drainwater is niet meer perfect in balans om opnieuw als irrigatiewater gebruikt te worden. Het is dus noodzakelijk deze matten te flushen vooraleer deze te gebruiken, er wordt aangeraden om per mat te flushen met 70 liter water en meststoffen. In totaal vindt er zo’n 67,1 kg/ha/jaar N-emissie plaats via kokossubstraat.



[1] (factsheet “natrium in een emissieloze teelt” op www.glastuinbouwwaterproof.nl)

[2] AkzoNobel, SQM, Yara, Eurofins Agro & NMI: Nutrient Solutions for greenhouse crops.

[3] AkzoNobel, SQM, Yara, Eurofins Agro & NMI: Nutrient Solutions for greenhouse crops.

[4] Grodan&Priva: Best Practice Guidelines for Greenhouse Water Management: http://static.rockwool.com/globalassets/grodan/downloads/corporate/best-practice-water-management.pdf