Wiele funkcji krzemu sprawia, że jest on podstawowym elementem dla roślin w ich strategiach walki z chorobami i patogenami.
Krzem jest po tlenie najobficiej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej, jednak w żywej materii występuje tylko w niewielkich ilościach. Rzeczywiście, takie pochodzenie sprawia, że jest to pierwiastek trudno przyswajalny, stąd tak ważne w rolnictwie jest wzmocnienie jego przyswajalności przez roślinę, czy to w formie :
- biogennej, tj. wytwarzane przez organizmy żywe, takie jak okrzemki,
- bezpostaciowej, w piasku
- krzemionki mineralnej, takiej jak kwarc
- krzemianów, takich jak skaleń lub kaolinit.
Chcesz wiedzieć więcej? Poznaj 5 powodów, dla których warto rozważyć krzem jako główny element poprawiający zdrowie roślin.
1 / Krzem a odporność tkanek roślinnych
Stale obserwowana jest korelacja pomiędzy bogactwem krzemowym a wytrzymałością mechaniczną rośliny. Wynika ona z wbudowania krzemu w ścianę komórkową, nawet z osadów w postaci fitolitów lub krzemionki biogenicznej. Element ten pełni wówczas rolę czynnika sieciującego. Poprawia właściwości mechaniczne ściany komórkowej i gwarantuje odporność tkanek roślinnych.
2 / Zwalczanie skutków stresu wodnego
Krzem zwiększa odporność roślin na suszę, ograniczając kurczenie się naczyń ksylemowych. Rośliny uprawiane w środowisku wystarczająco wzbogaconym w przyswajalny krzem są odporniejsze na wspomnaine warunki. Utrzymują one korzystny układ blaszki lisciowej dla przechwytywania światła i odżywiania. Tak więc prawidłowe funkcjonowanie fotosyntezy sprzyja wzrostowi rośliny.
3 / Zapobieganie ingerencji owadów
Wysoki poziom krzemu w tkankach roślinnych rozcieńcza pożywkę owadów w taki sposób, że nie są one w stanie pobierać wystarczających ilości składników odżywczych, aby przeżyć.
Element ten zniechęca również do żerowania owady fitofagiczne, ograniczając w ten sposób szkody w uprawach i powodując spadek przyrostu masy larw. Karmienie larw związkami zawierającymi krzem powoduje, u niektórych gatunków oderwanie komórek jelitowych, co skutkuje problemami trawiennymi i zwiększoną śmiertelnością.
Ponadto krzem, odkładając się w roślinach w postaci fitolitów, zwiększa twardość i ścieralność tkanek roślinnych, co przyspiesza zużycie aparatów gębowych owadów fitofagicznych. Następnie działa jako czynnik odstraszający poprzez zmniejszenie strawności liści, ograniczając w ten sposób negatywny wpływ owadów na uprawy.
4 / Zwalczanie grzybów
Literatura dotycząca kontroli patogenów roślinnych przez krzem koncentruje się głównie na patogenach grzybowych, i to na szerokiej gamie roślin. Korzystne działanie krzemu przypisywano początkowo jego wytrącaniu się w tkankach w postaci fitolitów, pełniących rolę bariery mechanicznej.
Wykazano, że pierwiastek ten chroni roślinę również poprzez stymulację innych mechanizmów odpornościowych, takich jak akumulacja ligniny, produkcja związków fenolowych i obrona fitoaleksynowa.
5 / Zmniejszenie toksyczności metali ciężkich
Wzrost biomasy, generowany w szczególności przez udział krzemu, prowadzi do rozcieńczenia stężenia metalicznego pierwiastka śladowego, zmniejszając jego toksyczne działanie.
Podobnie, absorpcja metali ciężkich przez rośliny jest zmniejszona przez fizyczną barierę utworzoną przez fitolity krzemowe na ścianach endodermy, co prowadzi do zmniejszenia porowatości ścian komórkowych, a tym samym ograniczenia przechodzenia metali do ksylemu.
Istnieje możliwość wspomagania wchłaniania krzemu!
Zwiększanie jego dostępności w glebie i jego ilości dla roślin opiera się na dwóch strategiach:
- Stymulowanie i/lub zwiększanie aktywności bakterii PGPR (zwłaszcza Bacillus) w celu zwiększenia rozpuszczalności biogennych fitolitów w glebie.
- Zapewnienie egzogennego źródła przyswajalnego krzemu, aby uniknąć niedoboru.
Te egzogeniczne czynniki produkcji są zazwyczaj stosowane w glebie lub bezpośrednio na blaszkę lisciową w formie oprysków. Te dwie strategie prowadzą do lepszego przeciwdziałania stresom abiotycznym i biotycznym, a tym samym przyczyniają się do poprawy zdrowia roślin.