In Israël heeft het Volcani Institute vastgesteld dat de optimale magnesiumvoorziening bij cannabis samenvalt met zowel maximale biomassa- als cannabinoïdeproductie. Daarmee wijkt de respons af van eerdere bevindingen voor stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K), waarbij juist tekorten leidden tot hogere concentraties secundaire metabolieten.
Door wettelijke beperkingen ontbrak decennialang fundamentele kennis over de teelt en fysiologie van cannabis. Met de verruiming van regelgeving ontstond ruimte voor systematisch onderzoek. Een basisvraag daarbij was onder welke teeltomstandigheden cannabis optimaal groeit, zowel voor commerciële productie als voor reproduceerbaar wetenschappelijk onderzoek.
"De eerste vraag die we ons moesten stellen was: hoe moeten we cannabis telen voor onderzoeksdoeleinden," zegt prof. Nirit Bernstein, hoofd van het laboratorium voor cannabisfysiologie en -agronomie aan het Volcani Institute. "Omdat er lange tijd geen onderzoek werd gedaan naar cannabis, was er geen wetenschappelijk onderbouwde informatie over optimale teeltomstandigheden. Die kennis is essentieel voor telers die een optimale opbrengst en kwaliteit willen realiseren. Zonder vitale, goed groeiende planten kun je bovendien geen betrouwbare onderzoeksresultaten verkrijgen."
© Nirit Bernstein
Onderzoek naar mineralen
Het onderzoek startte bij de minerale voeding. Per element werd gewerkt met vijf concentratieniveaus, variërend van duidelijk tekort tot overmaat. "We wilden de respons van de plant over een breed traject in kaart brengen," licht Bernstein toe. "Van een lage, deficiënte concentratie tot een toxisch niveau, om zo het werkelijke optimum vast te stellen."
Eerdere proeven met stikstof, fosfor en kalium leverden opvallende resultaten op. Bij alle drie de elementen werden de hoogste concentraties cannabinoïden en terpenen gemeten onder deficiënte omstandigheden. "Bij een tekort aan N, P of K waren de planten klein, gelig en duidelijk gestrest," zegt zij. "Commercieel zal niemand zulke kleine, gestreste planten telen met een lage opbrengst, ook al bevatten ze chemisch gezien hogere concentraties secundaire metabolieten."
Volgens Bernstein hangt dit samen met de rol van stikstof in de stofwisseling. "Bij een stikstoftekort kan de plant geen stikstofhoudende verbindingen zoals eiwitten en DNA aanmaken, waardoor de groei stopt. De fotosynthese daalt echter minder snel. De plant produceert dus nog steeds koolhydraten en energie die niet meer in groei kunnen worden geïnvesteerd." Uit metabolisch onderzoek bleek dat deze energie verschuift naar de aanmaak van niet-stikstofhoudende verbindingen, zoals cannabinoïden en terpenen.
Magnesium geeft tegengestelde respons
Naast N, P en K is magnesium een essentieel macronutriënt. Samen met masterstudent Dalit Morad onderzocht Bernstein de invloed van magnesium op groei en samenstelling van de plant. De resultaten zijn gepubliceerd (doi:10.1186/s42238-025-00358-9).
"Op basis van de NPK-resultaten verwachtten we een vergelijkbare respons," zegt Bernstein. "Maar we zagen het tegenovergestelde. De hoogste concentraties cannabinoïden en terpenen traden op bij een voldoende magnesiumvoorziening, wanneer groei en fysiologie optimaal waren. Bij magnesiumtekort daalden deze concentraties juist sterk."
Magnesium speelt een sleutelrol in de vorming van chlorofyl, de fotosynthese, de energiehuishouding, de synthese van nucleïnezuren en het transport van koolhydraten. "Het is betrokken bij veel essentiële processen. Het is dus niet verrassend dat bij een tekort de groei, functie en metabolische activiteit teruglopen."
© Nirit Bernstein Verschijning van de planten (bovenste rij A–E), bloeiwijzen (tweede rij F–J), jonge tot volwassen bladeren (derde rij K–O) en wortels (onderste rij P–T) bij toenemende Mg-toediening. Planten werden geteeld met 2, 20, 35, 70 en 140 mg L⁻¹ Mg. Beeldmateriaal van jonge bladeren toont het jongste, volledig ontwikkelde blad aan de hoofdsteel. Foto's van bladeren, bloeiwijzen en de hele plant zijn genomen 45 dagen na de start van de Mg-fertigatiebehandelingen. Wortelfoto's zijn gemaakt 59 dagen na aanvang van de behandelingen.
Breed geteste concentraties
In de proef werden magnesiumconcentraties getest van 2 tot 140 ppm. Twee ppm leidde tot duidelijke gebreksverschijnselen: kleine, gelige planten met verminderde fysiologische activiteit en opbrengst. Rond 140 ppm traden toxische effecten op, al bleef de productie van cannabinoïden en terpenen daarbij op peil.
Het optimale niveau werd vastgesteld rond 35 ppm. "Daar zagen we zowel de hoogste biomassa als de hoogste concentraties cannabinoïden en terpenen." Behandelingen met 20 en 70 ppm lieten al een verminderde plantfunctie zien. Verdere verlaging of verhoging verslechterde de situatie.
Verklaring op metabolisch niveau
Waarom reageert de plant anders op magnesiumtekort dan op NPK-tekorten? Volgens Bernstein ligt de verklaring in de biosyntheseroutes. Cannabinoïden worden gevormd vanuit cannabigerolzuur (CBGA), dat afhankelijk is van geranyldifosfaat, een precursor die ook betrokken is bij de terpeensynthese. Magnesium is nodig voor de vorming van geranyldifosfaat en voor de activatie van sleutelenzymen in deze routes.
"Als de plant onvoldoende magnesium heeft, kan zij deze voorlopers niet in voldoende mate aanmaken. De productie van terpenen en cannabinoïden daalt dan direct." In feite blokkeert een magnesiumtekort de stofwisseling.
Timing van belang
De timing van een tekort blijkt eveneens cruciaal. Stekken afkomstig van moederplanten die onder optimale voeding zijn geteeld, beschikken aanvankelijk over magnesiumreserves. Wanneer tijdens de vegetatieve fase voldoende magnesium beschikbaar is en pas in de bloeifase een tekort optreedt, blijft de biomassaopbouw aanvankelijk op peil.
"De plant gebruikt dan haar interne reserves. Zodra die uitgeput raken, ontstaan de problemen." Dat verklaart waarom magnesiumgebreken vaak pas later in de teeltcyclus zichtbaar worden, wanneer bijsturen lastiger is.
Geen algemene stressrespons
De resultaten onderstrepen dat nutriëntentekorten niet uniform uitwerken. "De impact van een mineraaltekort is elementspecifiek," aldus Bernstein. "Waar de concentratie cannabinoïden stijgt bij tekorten aan stikstof, fosfor en kalium, daalt deze juist bij magnesiumtekort. We weten nu dat we niet langer hoeven te gissen. Voor diverse macro- en micronutriënten hebben we het optimale concentratiebereik vastgesteld."
Hoofdbron: link.springer.com/article/10.1186/s42238-025-00358-9
Aanvullende bronnen: doi:10.3390/agronomy12051242; doi:10.3389/fpls.2021.657323; doi:10.1016/j.indcrop.2021.113516.
Voor meer informatie:
Volcani Institute
[email protected]
agri.gov.il
