Gewasbescherming met UV-C licht

In dit onderzoek is op een rij gezet wat er in de literatuur bekend is over de mogelijkheden van UV-C licht voor de bestrijding van ziekten en plagen in de akkerbouw. Het bleek dat er over de toepassing in de akkerbouw met lage doseringen UV-C licht en met korte blootstellingstijden weinig relevante literatuur beschikbaar is. Daarom is ook naar andere literatuur gezocht om eventuele perspectieven voor de akkerbouw op te kunnen sporen.

Vervolgens is er een veldproef uitgevoerd waarin is onderzocht of met UV-C licht Phytophthora infestans in aardappelen kon worden tegengegaan. UV-C licht is toegepast vanaf de tweede dag dat de planten besmet waren, maar nog geen uitwendige symptomen hadden. De frequentie van belichten varieerde van 2 tot 6 keer per week bij 1 of 2 km/uur.
Uit de UV-C-metingen bleek dat er in een dicht en in een open gewas met de nieuw ontwikkelde machine gemiddeld te weinig UV-C licht op de bladeren valt. Enig gewasbeschermend effect van de uitgevoerde belichtingen op de ziekte Phytophthora infestans kon niet worden vastgesteld.

Literatuuronderzoek

Effect UV-C op schimmels en bacteriën

Het blijkt dat bacteriën relatief makkelijk gedood worden door UV-C straling. Het DNA van deze micro-organismen wordt snel beschadigd met minder reproductie of afsterving tot gevolg.
Wanneer geoogste slabladeren worden belicht met hogere doseringen UV-C licht, blijven de bladeren meer glimmen en verbruinen ze minder snel als gevolg van de doding van de bacteriën.

De schimmels blijken sterk te verschillen in gevoeligheid voor UV-C. Wanneer er pigmenten in de sporen aanwezig zijn, zoals bij Penicillium, zijn hogere doseringen nodig. Transparante sporen daarentegen van bijvoorbeeld Phytophthora infestans gaan bij lage doseringen van 10 mJ.cm-2 al dood. Verder kunnen diverse delen van de schimmel een verschillende gevoeligheid hebben. De sporekieming van Colletotrichum gloeosporioides was zelfs gevoelig voor lage doseringen UV-C licht. Om de sporevorming te remmen, waren zesmaal hogere doseringen nodig. Maar bij nog hogere doseringen kon de sporulatie weer toenemen. De hyfen van vele schimmels waren ongevoelig voor UV-C licht. Het herhaald toepassen van UV-C behandelingen kan het effect versterken. Continue blootstelling aan UV-C licht van bladeren van maïs, suikerbiet, tarwe en zoete aardappel leidt tot een remming van het fotosynthese pad II, waardoor er minder chlorofyl en chloroplasten overblijven.

Effect UV-C op oogstproducten

Door UV-C belichting van geoogste producten kunnen aanwezige pathogenen op de producten worden gedood (direct effect) of het product kan fysiologisch veranderen, waardoor de pathogenen minder kans maken (geïnduceerde resistentie). Het product kan veranderen door uitstel van de afrijping, zoals bij tomaat en broccoli, of door het aanmaken van stofjes als fyto-alexinen bij druif, aardbei, zoete aardappel, limoen en tomaat. De werking van UV-C kan versterkt worden door combinatie met andere technieken, zoals antagonisten (gist op sinaasappel), spuitmiddelen van natuurlijke oorsprong (chitosan op druif), hete lucht of warm water op aardbei en pulseren met wit licht, eveneens op aardbei.

Perspectieven akkerbouw

De perspectieven voor de akkerbouw zijn beperkt. Voor wat betreft de schimmels is er veel perspectief om echte meeldauw te bestrijden in tarwe, gerst, witlof en vlas. Ook de sporen van valse meeldauw in ui en Phytophthora in aardappel zijn gevoelig voor UV-C straling. Uit proeven in het veld moet blijken wat de waarde is van het wegvangen van (een deel van) de sporen op het langer groen houden van het gewas.

Uit laboratoriumexperimenten op het PPO kwam naar voren dat luizen en slakken gevoelig zijn voor UV-C straling. Andere insecten die, op grond van de bereikbaarheid en de schade die ze geven, in aanmerking komen om onderzocht te worden zijn: in aardappelen de Coloradokever en luizen, in suikerbieten aardvlooien en de gamma-uilen en in uien de preimot en de uieboorsnuitkever.

Veldproef Phytophthora infestans in aardappelen

Effect op Phytophthora in het gewas

Het verloop van de Phytophthora-aantasting verliep vrij egaal verdeeld over het proefveld, vooral als gevolg van de kunstmatige besmetting per veld. Als gevolg van hevige regenval kon de geplande belichting drie keer niet uitgevoerd worden.
In de tabel zijn de Phytophthora-waarnemingen weergegeven die in de proef zijn uitgevoerd plus het aantal behandelingen tot dat moment met UV-C licht.

*1: Bij een Fprob <0.05 zijn de verschillen significant met een onbetrouwbaarheid van 5%.
*2: De Least Significant Difference is het kleinste verschil dat nog significant is bij 5% onbetrouwbaarheid.

Tussen de belichtingsfrequenties waren betrouwbare verschillen aanwezig. Naarmate vaker was belicht, was op 3 augustus de aantasting hoger.
Tussen de beide rijsnelheden waren er op 20 juli significante verschillen in hoeveelheid dood loof zichtbaar. De oorzaak voor de lagere aantasting van onbehandeld en minder aantasting bij minder frequent belichten kan zijn dat dit gewas niet of minder vaak mechanisch beroerd (beschadigd) werd in vergelijking met de andere objecten waar de buizen frequenter doorheen gingen.

UV-C metingen

Het gewas was al volop ontwikkeld op het moment dat de machine arriveerde. Zonder gewas werd er voldoende licht geproduceerd. Met een vol gewas bleek dat midden tussen de lampen bij een rijsnelheid van 1 of 2 km/uur de hoeveelheid straling veel te gering was om doding te kunnen bereiken. De variatie tussen de metingen was erg groot. Op 22 juli was het gewas veel verder aangetast en was er met name onder in het gewas minder blad aanwezig. Toen werd er midden tussen de lampen horizontaal of vertikaal gemiddeld 7-8 mJ/cm2 gemeten. Dit is de hoeveelheid UV-C licht op de grens van de sporendoding. Dat betekent dat er gemiddeld nog veel plekken zijn waar te weinig licht valt.

Afbeelding 2. Toepassing van UV-C licht in aardappelen tegen Phytophthora.