FS1278 Nevoile de siliciu ale solurilor și culturilor (Rutgers NJAES)
Siliciul este un mineral prezent pe pământ din abundență. Elementul reprezintă aproximativ 28% din greutatea solului mineral.
Până de curând, acestui element omniprezent nu i s-a acordat multă atenție ca posibil factor de limitare a fertilității solului și a producției de culturi. Agronomii recunosc acum funcțiile valoroase ale nutriției siliciului în culturi și soluri, și chiar în viața animală.
Cercetările efectuate pe soluri din New Jersey și în multe locuri din întreaga lume au arătat că aplicarea de siliciu suplimentar într-o formă disponibilă din punct de vedere chimic poate proteja sănătatea plantelor și poate beneficia producția de culturi.
Denumiri chimice și terminologie
Siliciul (Si) este un siliciu elementar cunoscut și ca element chimic. Silica, dioxidul de siliciu sau SiO2, sunt compuși cu siliciu și oxigen. Silicatul se referă la compuși de siliciu precum CaSiO3, MgSiO3 sau K2SiO3. Acidul silicic sau acidul mono-silicic (Si (OH) 4 sau H4SiO4) se referă la forma solubilă, disponibilă din plante, a siliciului din soluri. Siliconul se referă la R2SiO, unde R este o grupare organică, cum ar fi metil, etil sau fenil.
Funcția siliconului în plante
Siliciul este benefic pentru multe culturi atunci când este adăugat pe unele soluri ca îngrășământ. Nu este clasificat ca un element esențial pentru majoritatea plantelor, dar coada calului (Equisetum) și unele tipuri de alge nu pot supraviețui fără o cantitate de siliciu din mediu.
Multe specii de plante, în special ierburile, pot prelua siliciu în cantități comparabile cu macronutrienții. Această concentrație ridicată de siliciu în plantă contribuie la rezistența mecanică a plantei. Pe lângă un rol structural, siliciul poate proteja plantele de atacul insectelor, de boli și de stresul de mediu, îmbunătățind răspunsul de apărare al plantei. Pentru unele culturi, fertilizarea cu siliciu a solurilor crește randamentul culturilor chiar și în condiții favorabile de creștere și în absența bolilor.
Beneficiile specifice observate datorită nutriției cu siliciu sunt extinse:
- Stimularea directă a creșterii și a randamentului
- Contracarează efectele negative ale excesului de nutriție N
- Suprimarea unor boli ale plantelor cauzate de bacterii și ciuperci. Bolile suprimate includ făinarea de castraveți, dovleac, grâu și orz și pata de frunze cenușii pe ryegrass perene.
- Suprimarea sondelor de tulpină, a acarienilor de frunze și a diverselor buncăruri
- Ameliorează diverse stresuri de mediu. Siliciul protejează împotriva depozitării, secetei, temperaturilor extreme, înghețului, iradierii UV și a stresurilor chimice, inclusiv sarea, metalele grele și dezechilibrele nutrienților.
La animale, siliciul întărește oasele și țesutul conjunctiv. Legumele, cerealele și produsele din cereale fermentate sunt surse de siliciu în alimentația umană.
Figura 1. Frunzele dovleacului care nu prezintă simptome de dezvoltare a făinării atunci când sunt cultivate în sol modificat cu wollastonit, o sursă minerală naturală de silicat de calciu.
Simptomele deficitului de siliciu
Simptomele deficienței de siliciu nu sunt, în general, vizibile în mod evident în domeniu.
Indirect, deficitul de siliciu poate fi prezentat ca o creștere a sensibilității la anumite boli ale plantelor. Culturile precum dovleacul, castravetele, grâul și albastrul din Kentucky sunt susceptibile la o boală numită făinare. Furnizarea unor niveluri îmbunătățite de nutriție cu siliciu pentru aceste culturi poate suprima sau întârzia apariția bolii. Atunci când culturile prezintă un nivel ridicat de susceptibilitate la făinare, acest lucru poate fi considerat un semn al deficitului de siliciu (figurile 1 și 2).
Ca urmare a creșterii concentrațiilor de siliciu în țesuturile plantelor, rezistența mecanică poate fi crescută, ajutând la protejarea plantei de infecții. Studiile au arătat că cantitatea de atac de insecte asupra țesuturilor plantelor poate fi, de asemenea, invers legată de absorbția siliciului. Deci, răspunsul plantelor împotriva agenților patogeni și insectelor la nivel biochimic, fizic și molecular sunt remarcabil de similare atunci când siliciul este preluat de rădăcini și translocat în lăstari, sugerând un rol activ jucat de acest element în apărarea plantelor.
Culturile de cereale lipsite de siliciu adecvat sunt mai predispuse la adăpostire.
Figura 2. Frunzele dovleacului care prezintă simptome ale bolii făinării când sunt cultivate în sol modificat cu carbonat de calciu, calcar.
Analiza solului
Analiza elementară totală a solului mineral tipic este de aproximativ 28% siliciu și 47% oxigen. Majoritatea acestui siliciu este legat de oxigen și alte elemente din țesătura cristalină a solului mineral. Cu intemperiile și timpul, o parte din această vastă cantitate de siliciu este eliberată în forme solubile disponibile pentru absorbție de către plante.
Deși testarea solului pentru disponibilitatea siliciului nu este o parte obișnuită a testării fertilității solului, unele laboratoare oferă o analiză a siliciului solului extractibil cu acid acetic. În prezent, baza de date este foarte limitată în ceea ce privește corelarea nivelurilor de testare a solului de siliciu cu absorbția siliciului din plante. Sunt necesare mai multe cercetări pentru a găsi metode mai bune de testare a solului pentru a prezice disponibilitatea de siliciu.
Interpretarea oricărui test de sol necesită ani de cercetare pe teren. Atunci când optsprezece soluri din New Jersey au fost colectate din întreaga țară și testate folosind metoda de extracție a solului cu acid acetic, acestea au prezentat intervale de siliciu testate la sol de la 4 la 35 mg/L, nivelul mediu de siliciu testat la sol fiind de 14 mg/L.
În domeniile noastre de cercetare, unele culturi susceptibile la făinare au beneficiat de fertilizarea cu siliciu atunci când solul a testat mai mult de 40 mg/L siliciu (extract de acid acetic). Aceste studii pe teren sugerează că multe soluri din New Jersey au niveluri mai mici decât cele optime de siliciu disponibil pentru protejarea culturilor în mod normal susceptibile la făinare.
Măsurarea pH-ului solului și testele pentru necesarul de var sunt ghiduri utile pentru a determina cât din anumite tipuri de produse din îngrășăminte cu siliciu pot fi aplicate unui anumit sol de câmp. Informațiile despre utilizarea acestui test de sol vor fi discutate în secțiunea de la ratele de aplicare.
Factori care afectează disponibilitatea siliconului
Textura solului se referă la procentul de nisip, nămol și particule de argilă dintr-un sol. Siliciul este o componentă a acestor particule minerale de dimensiuni diferite. Deși nisipul este compus în mare parte din dioxid de siliciu, acest material oferă foarte puțin siliciu solubil sau disponibil din plante. Și nu este neobișnuit ca culturile cultivate pe soluri nisipoase să beneficieze de aplicațiile de siliciu solubil.
În general, solurile mai vechi și mai rezistente sunt mai epuizate de siliciu decât solurile tinere din punct de vedere geologic. Multe dintre solurile din New Jersey sunt clasificate ca Ultisoli. Aceste soluri, care au fost supuse la levigare într-un mediu umed de foarte mult timp, tind să aibă mai puține minerale rezistente la intemperii. În consecință, Ultisolii tind să fie relativ săraci de siliciu.
Siliciul nu este o componentă majoră a materiei organice din sol. Solurile compuse aproape în întregime din humus și materie organică se numesc soluri de muck sau histosoli. Deoarece substraturile acestor soluri sunt aproape lipsite de minerale, ele au în mod inerent un conținut redus de siliciu.
Utilizarea amestecurilor fără sol fără turbă în producția de seră înseamnă că foarte puțin siliciu este furnizat din mediul de creștere. De asemenea, s-a demonstrat că sistemele de producție cu efect de seră beneficiază de fertilizarea cu siliciu. Unele amestecuri de sere comerciale sunt acum pre-modificate cu îngrășăminte cu siliciu.
Disponibilitatea de siliciu nu se schimbă semnificativ în spectrul pH-ului solului utilizat pentru cultivarea culturilor. Multe dintre materialele utilizate în mod obișnuit pentru îngrășăminte cu siliciu servesc și ca agenți de calciu, iar aplicarea lor are ca rezultat neutralizarea acidității solului.
Solurile modificate cu îngrășăminte cu siliciu disponibile pentru plante vor spori de obicei absorbția siliciului de către culturi pentru o perioadă de câțiva ani. Astfel, cultivatorii pot planifica un ciclu de rotație în care o serie de culturi receptive pot profita de potențialul beneficiu rezidual al siliciului aplicat anterior.