Onderzoek van de Universiteit Leiden heeft aangetoond dat toenemende CO₂-concentraties niet alleen invloed hebben op opbrengst en groei van gewassen, maar ook direct op de voedingskundige samenstelling van voedselgewassen. Dat is relevant voor zowel vollegrondsteelt als voor de glastuinbouw en andere vormen van gecontroleerde teelt.
CO₂-dosering is een gangbaar instrument in de moderne glastuinbouw om de productie te verhogen en de groei te versnellen. Uit nieuw onderzoek blijkt echter dat verhoogde CO₂-niveaus ook samenhangen met veranderingen in het gehalte aan voedingsstoffen in eetbare gewasdelen.
De studie, gepubliceerd in Global Change Biology, is uitgevoerd door Sterre F. ter Haar, Peter M. van Bodegom en Laura Scherer van de Universiteit Leiden. Het betreft de grootste meta-analyse tot nu toe naar CO₂-gedreven veranderingen in de nutriënteninhoud van gewassen. De onderzoekers verzamelden gegevens uit 109 peer-reviewed studies, met in totaal 43 gewassen en meer dan 29.000 vergelijkbare waarnemingen van eetbare plantendelen.
Van klimaatverandering naar voedselkwaliteit
De aanleiding voor het onderzoek lag niet bij kasprestaties of smaak, maar bij de gevolgen van klimaatverandering voor de kwaliteit van voeding. "We waren nieuwsgierig naar het effect van klimaatverandering op onze voeding," zegt Sterre ter Haar, docent en promovendus aan de Universiteit Leiden. "Specifiek waren we geïnteresseerd in de directe relatie tussen stijgende CO₂-concentraties en voedselkwaliteit."
Waar discussies over klimaatimpact op voedselproductie vaak gaan over opbrengstverliezen of verstoringen in de aanvoer, richtte het Leidse team zich op een directer mechanisme: veranderingen in de elementensamenstelling van planten. Bij hogere CO₂-niveaus verschuift de balans van elementen zoals zink, ijzer en stikstof, wat gevolgen heeft voor de voedingswaarde, ook wanneer de opbrengst toeneemt.
Meetbare afname van nutriënten
Om studies met verschillende CO₂-niveaus te kunnen vergelijken, werden alle gegevens omgerekend naar een gemeenschappelijk uitgangspunt van 350 ppm CO₂ en een verhoogd niveau van 550 ppm. Dit zijn concentraties die binnen deze eeuw maatschappelijk relevant worden geacht.
Over alle gewassen en nutriënten samen werd een gemiddelde afname van 3,2% vastgesteld. Zink liet de grootste en meest consistente daling zien, gevolgd door ijzer en eiwit (gemeten via stikstof). In specifieke gevallen waren de effecten aanzienlijk groter, zoals een afname van 37,5% zink in kikkererwten, een gewas dat overigens niet gangbaar is in de glastuinbouw.
"Wat heel duidelijk naar voren komt, is dat planten niet uniform reageren," licht Ter Haar toe. "Veranderingen in nutriënten zijn gewas- en rasafhankelijk, en verschillende elementen reageren verschillend op verhoogde CO₂-niveaus."
Betekenis voor de glastuinbouw
Hoewel het merendeel van de data afkomstig was uit veldonderzoek en FACE-experimenten (free-air CO₂ enrichment), zijn ook kas- en teeltkamerstudies meegenomen. Gemiddeld waren de gemeten nutriëntenverliezen in gecontroleerde omgevingen kleiner dan in de buitenteelt, maar de richting van het effect was vergelijkbaar.
Dat raakt direct aan de commerciële glastuinbouw, waar CO₂-concentraties van 700 tot 1.000 ppm gebruikelijk zijn. "Ons onderzoek laat zien dat verhoogde CO₂-niveaus kunnen leiden tot een lagere nutriëntendichtheid van gewassen." Tegelijk benadrukt zij dat CO₂-dosering niet los gezien kan worden van andere effecten. "CO₂-verrijking kan de opbrengst verhogen en daarmee de beschikbaarheid van voedsel vergroten, wat belangrijk is in een wereld waarin voedselzekerheid nog steeds geen vanzelfsprekendheid is."
De onderzoekers pleiten daarom niet voor directe aanpassing van CO₂-strategieën, maar zien nutriëntendichtheid als een aanvullende factor. "We hopen de discussie over voedselzekerheid te verbreden naar nutriëntzekerheid, zodat dit kan worden meegenomen in besluitvormingsprocessen."
Opbrengst versus nutriëntendichtheid
Voor de glastuinbouw is een belangrijk aandachtspunt de mogelijke afweging tussen hogere opbrengsten en lagere concentraties aan voedingsstoffen. Verhoogde CO₂ stimuleert de aanmaak van koolhydraten, wat kan leiden tot verdunning van mineralen als de opname niet gelijke tred houdt.
De meta-analyse laat zien dat dit effect verder gaat dan alleen koolstofverdunning. De respons verschilt per element, per plantdeel en per soort. Met name generatieve delen – zoals vruchten, granen en zaden – vertoonden significante dalingen, wat de bevindingen relevant maakt voor vruchtgroenten als tomaat, komkommer en paprika.
Rassenkeuze kan daardoor aan belang winnen. "Veredelaars zouden rassen moeten selecteren die hun nutriëntendichtheid behouden en tegelijkertijd een goede opbrengst leveren," stelt Ter Haar. "Zo kunnen zowel voedselbeschikbaarheid als voedingswaarde onderdeel worden van de afweging."
Vervolgonderzoek
In het onderzoek is geen aandacht besteed aan interacties tussen verhoogde CO₂ en andere kasfactoren zoals lichtintensiteit, bemesting, watergift, substraatkeuze of temperatuurregeling. "Het onderzoeken van specifieke teeltmaatregelen om CO₂-gerelateerd nutriëntenverlies te beperken viel buiten de scope van deze studie," aldus Ter Haar. Wel zijn beschikbare gegevens over nevenfactoren opgenomen in een open database voor toekomstig onderzoek.
Daarnaast signaleerde de analyse een toename van enkele niet-essentiële en mogelijk schadelijke elementen, waaronder lood, al is het aantal waarnemingen beperkt. "We zouden niet alleen naar gewenste nutriënten moeten kijken, maar ook naar een breder spectrum, inclusief zware metalen. Wat je niet meet, kun je ook niet sturen."
De studie onderstreept de behoefte aan vervolgonderzoek naar langetermijneffecten van hoge CO₂-niveaus, rassenprestaties op commerciële schaal en strategieën om opbrengst en voedingskwaliteit beter in balans te brengen.
Hoewel de meta-analyse geen concrete teeltadviezen geeft, biedt zij wel een kwantitatief uitgangspunt. CO₂-verrijking blijft een krachtig instrument in de productie, maar de resultaten laten zien dat voedingskundige effecten meer aandacht verdienen naast opbrengstcijfers.
Voor meer informatie:
Sterre ter Haar, Docent en Promovendus
Universiteit Leiden
[email protected]
