FLANDERS' FOOD RADAR

Modellen verslaan Madame Soleil in het voorspellen van de toekomst

Cadmium willen we echt niet in onze voeding hebben. Deze terechte bezorgdheid heeft aanleiding gegeven tot het opleggen van strenge concentratienormen voor cadmium in groenten. Er gaan zelfs stemmen op om deze normen in enkele gewassen verder te verlagen. Het afgelopen Flanders’ FOOD project FOODCAD dook in deze materie en zocht een pragmatische oplossing.

Op historisch, verontreinigde gronden kunnen zich problemen stellen m.b.t. de opname en accumulatie van cadmium in landbouwgewassen. Deze gronden komen uiteraard niet in aanmerking voor groenteteelt. Voor enkele zeer gevoelige gewassen zoals wortel, schorseneer, sla, spinazie, enz. kan de problematiek zich echter ook stellen op gronden met ‘normale’ gehalten aan cadmium. En daar wringt het schoentje… 

Drie onderzoekspartners zochten samen naar een oplossing in het kader van het Flanders’ FOOD project FOODCAD: Inagro (dat onderzoek doet en advies geeft voor de land- en tuinbouwsector), CODA-CERVA (Centrum voor Onderzoek in Diergeneeskunde en Agrochemie (federale, wetenschappelijke instelling)) en UGent (Vakgroep Toegepaste Analytische en Fysische Chemie). In het kader van dit project werd gefocust op deze niet- tot licht-verontreinigde gronden met cadmium gehaltes binnen normale waarden, waar toch soms risico op overschrijding van de al vrij strenge Europese normen bestaat. Wanneer de EU de normen voor bepaalde gewassen nog verder zou verlagen, komen heel wat gronden in Europa in de gevarenzone en zijn ze mogelijks niet meer geschikt voor de groenteteelt. En dat geldt des te meer voor wortelen en spinazie.

Cadmium en wetgeving: het zwaard van Damocles?

 De maximum toegelaten norm voor cadmium in bladgroenten is in de EU-wetgeving vastgesteld op 0,2 mg/kg op de verse stof, in wortelgroenten is dit 0,10 mg/kg. Dit zijn al strenge normen en het verhaal krijgt een andere wending wanneer volgende gegevens in acht genomen worden:

  • In Nederland en Duitsland worden de Europese normen gehanteerd, maar wordt de meetonzekerheid (doorgaans ongeveer 20%) niet in rekening gebracht
  • Buiten Europa gelden andere normen: zo hanteren Australië en Nieuw-Zeeland een norm van 0,1 ppm cadmium in zowel wortel- als bladgewassen
  • Bepaalde fabrikanten voor babyvoeding eisen van hun leveranciers strengere normen voor cadmium
  • Voorstel van verstrenging Europese norm ligt op tafel

De gedachte dat het wel eens onmogelijk zou kunnen worden om blad- en wortelgroenten nog te telen op de huidige landbouwgronden is met andere woorden niet zo fel overdreven.

Cadmium behoort tot de zware metalen en heeft een negatieve impact op de algemene gezondheid van de mens. Eenmaal cadmium opgenomen is in het lichaam, wordt het slechts langzaam uitgescheiden. Cadmium stapelt zich op en kan bij langdurige inname de gezondheid schaden. Te hoge, chronische inname van cadmium kan leiden tot nierinsufficiëntie, aantasting van de beendervorming en osteoporose. Sedert 2000 worden cadmium en cadmiumverbindingen door de IARC (International Agency for Research on Cancer, 1993) geklasseerd als carcinogeen voor de mens en door de EPA (Environmental Protection Agency) van de Verenigde Staten als ‘waarschijnlijk kankerverwekkend voor de mens’.

Bij de niet–rokende bevolking zijn voedingsmiddelen de belangrijkste bron van cadmium. In ons dieet zijn dit vooral granen, groenten, noten en peulen, zetmeelrijke wortelen, aardappelen, en vleesproducten. In groenten zijn de hoogste concentraties aan cadmium terug te vinden in bladgroenten, gevolgd door wortel- en knolgewassen; zaden/granen en vruchtgroenten bevatten het laagste cadmiumgehalte.

Naast schorseneren, die we door de band genomen niet zo vaak eten, zijn wortelen en spinazie de meest bedreigde gewassen met betrekking tot een verhoogde Cd-accumulatie in de plant. Deze groenten eten we namelijk regelmatig en van kindsbeen af en worden ook vaak gebruikt in babyvoeding. Voor spinazie komt daar nog bij dat we de bladeren consumeren, net dat deel van het gewas waarin het meeste cadmium accumuleert.

De hamvraag in deze context is vooral welk verband er juist bestaat tussen cadmium in de omgeving en de latere aanwezigheid in het oogstbare product en door welke factoren deze relatie kan beïnvloed worden. Er zit namelijk een belangrijke nuance in het verhaal: er bestaat geen éénduidig verband tussen het gehalte aan cadmium in de bodem en de hoeveelheid cadmium die men terugvindt in de groenten die men erop teelt. De cadmium concentratie in het oogstbare gewas(deel) hangt finaal af van tal van parameters, zoals de pH en gehalte aan organisch materiaal van de bodem, het bodemtype, enz. Daarnaast hebben ook de weersomstandigheden tijdens de groei van het gewas een belangrijke impact op de opname aan cadmium.

Er zijn dus heel wat plant- en grondgebonden factoren die de accumulatie van cadmium in het eetbare deel van de plant bepalen. Wegens de veelheid en complexiteit van beïnvloedende factoren bestaan er tot op vandaag geen modellen, die op basis van eenvoudige metingen, accurate voorspellingen kunnen doen over de finale cadmium opname door de plant. De boeren kunnen dus moeilijk voorspellen hoeveel cadmium bij de oogst in hun wortelen of spinazie zal zitten. Daar wilden de FOODCAD projectpartners verandering in brengen.

De belangrijkste doelstelling van het FOODCAD-project was om modellen op te maken die het mogelijk maken om voor Vlaamse landbouwgronden, op basis van eenvoudige metingen, de kans te bepalen dat de cadmiumconcentratie in spinazie en wortelen geteeld op een specifiek perceel de norm overschrijdt. Zowel bodemeigenschappen, totale en/of extraheerbare metaalgehalten, als meteorologische parameters zullen onderzocht worden als voorspellende variabelen in een dergelijk model. 

 

EN? WAT HEBBEN WE GELEERD?

In eerste instantie werd in het kader van het FOODCAD-onderzoek een literatuurstudie uitgevoerd om de verschillende factoren die het cadmiumgehalte in spinazie en wortelen kunnen beïnvloeden te identificeren. Zowel de opname- en translocatiemechanismen van cadmium in de plant, het effect van specifieke bodemomstandigheden als het mogelijk effect van bepaalde landbouwingrepen werden bekeken.

De inzichten verworven uit de literatuurstudie vormden de basis van de proefopzetten toegepast in zowel de in-situ als de ex-situ experimenten aangelegd bij Inagro en CODA-CERVA. De experimenten uitgevoerd bij CODA en Inagro hadden een dubbel doel:

  • Enerzijds hadden de experimenten tot doel specifieke factoren en beheersmaatregelen die een effect konden hebben op de accumulatie van cadmium in wortelen en spinazie te identificeren en hun effect te kwantificeren.
  • Anderzijds werden de verzamelde datakoppels gebruikt als onderbouwing van de te ontwikkelen empirische modellen voor spinazie en wortelen

De belangrijkste bevindingen uit het onderzoek gericht op spinazie zijn:

  • Droogtestress leidt tot een sterke toename van het cadmiumgehalte in het blad.
  • Naar cadmiumopname werden geen significante verschillen teruggevonden tussen verschillende, frequent ingezaaide spinaziecultivars
  • Het cadmiumgehalte in de bodem en de pH van de bodem zijn de belangrijkste parameters die de accumulatie van Cd in spinazie bepalen
  • In de periode vóór de oogst kan de accumulatie van Cd in spinazie nog sterk variëren. Het is echter niet duidelijk in hoeverre dit samenhangt met de klimaats- en/of teeltomstandigheden.

Voor wortelen konden volgende factoren met een invloed op de cadmiumconcentratie in de wortel geïdentificeerd worden:

  • Het Cd-gehalte van de bodem en de pH zijn de belangrijkste parameters voor de opname van Cd in wortelen.
  • De opgenomen Cd in wortelen wordt vooral opgestapeld in het blad. In het blad is het gehalte 3 tot 4 keer hoger dan in de wortelen zelf.
  • Het schillen van de wortelen kan het Cd-gehalte met ongeveer 15 % verminderen. 

De verzamelde dataset en data uit de literatuur werden gebruikt om voorspellende probabiliteitsmodellen te ontwikkelen voor zowel spinazie als wortel. In eerste instantie werd gezocht naar correlaties tussen het cadmiumgehalte in de plant en andere variabelen via data-analyse. Een ANOVA liet dan toe significante categorische variabelen te identificeren die in een meervoudige lineaire regressie gebruikt werden om tot een voorspellingsmodel te komen.

De kans op een normoverschrijding wordt tenslotte op probabilistische wijze ingeschat met behulp van Monte Carlo simulatie. De ontwikkelde modellen werden ten slotte uitgewerkt tot een tool in Excel. 

Inagro (Ieperseweg 87, 8800 Rumbeke – Beitem; Laboratorium) zal deze modellen exploiteren en in samenwerking met de UGent ervoor zorgen dat de modellen verder verfijnd en geüpdatet worden.

Bedrijven die geen lid waren van de gebruikersgroep kunnen bij Inagro terecht voor advies om op basis van een grondanalyse de kans op overschrijding van de Cd-norm op een bepaald perceel (voor spinazie of wortelen) te laten berekenen:

  • Om de kansberekeningen uit te kunnen voeren is een grondanalyse (analyse pH, organische koolstof en cadmiumgehalte) nodig. De data uit deze grondanalyse worden als parameters ingevoerd in het model.

Wanneer Inagro voldoende gecombineerde bemonsteringen (gekoppelde grond- en gewasanalyses) verzameld heeft, kunnen de modellen geüpdatet worden. Deze hermodeleringen zullen uitgevoerd worden door de UGent, in opdracht van Inagro, en zorgen er voor dat de accuraatheid van de modellen verbetert.

Nuttige links

Reacties