Silicij u gnojidbi poljoprivrednih kultura

Silicij (Si) je drugi najrasprostranjeniji element u zemljinoj kori (količina silicija je 25-35 % ovisno o mineralnom sastavu tla). Većinom se nalazi u različitim mineralnim oblicima koji su netopivi te ih biljka ne može iskoristiti. Biljka iz tla može usvojiti silicij u obliku iona monosilikatne kiseline (H₄SiO₄) koja nastaje procesima razgradnje primarnih ili sekundarnih minerala u tlu.

Procesi razgradnje mogu biti kemijske prirode (najčešće pri procesima intenzivne acidifikacije tla koja potiče razgradnju primarnih i sekundarnih minerala u tlu) ili mikrobiološke prirode, djelovanjem bakterija iz roda Bacillus, Pseudomonas, Proteus i Rhizobia koje mogu mobilizirati silicij (Si) iz minerala u tlu.

Procesi mikrobiološke mobilizacije silicija u tlu su vrlo važni procesi, jer se na taj način može brzo i učinkovito povećati količina raspoloživog silicija (Si) u tlu.

Usvajanje iona silicija u tlu odvija se pasivnim načinom, najčešće procesima difuzije i masovnim strujanjem vode u tlu. I upravo je raspoloživost vode u tlu često čimbenik koji značajno ograničava usvajanje silicija iz tla te se dio potrebne količine silicija može nadoknaditi i folijarnom gnojidbom. Kroz biljku silicij se kreće uzlaznim, ksilemskim tokom, zajedno s vodom i brzo se translocira iz korijena u list i plod.

Količina silicija (Si) u biljnom tkivu kreće se u količinama od 1-100 grama Si/kg suhe tvari te se značajno razlikuje za pojedine poljoprivredne kulture. Veliki potrošači silicija su šećerna trska (godišnja potreba iznosi visokih 300-700 kg/ha) i riža (150-300 kg/ha) dok su u našim agroekološkim uvjetima, strne žitarice (pšenica, ječam) veliki potrošači silicija. Tako pšenica za visoki prinos zrna, zahtjeva 50-150 kg/ha silicija. Kako većina ratarskih tala u Hrvatskoj ima vrlo nisku količinu humusa (ispod 1,0 %) mogućnost mikrobiološke mobilizacije silicija iz minerala oblika su vrlo male, pa je dodatne količine silicija potrebno dodati putem folijarne gnojidbe tijekom vegetacije.

Osim utjecaja na prinos zrna kod strnih žitarica, primjena silicija (Si) zbog jačanja stabljike smanjuje štete od polijeganja žitarica. Prvi znanstveni pokusi u primjeni silicija u gnojidbi poljoprivrednih kultura, postavljeni su još davne 1856. godine u pokusnoj stanici Rothamsted (Engleska) u primjeni Na-silikata kao gnojiva u proizvodnji krme. Primjenom silicija značajno su ostvareni veći prinosi krme po jedinici površine. Prema fiziološkoj ulozi, Vukadinović (2011.) silicij (Si) svrstava u korisne (beneficijalne) elemente, zajedno sa selenom (Se).

Brojna istraživanja dokazala su pozitivan učinak primjene silicija (Si) na poljoprivredne kulture:

• bolje klijanje sjemena i bolji početni porast mladih biljčica (ratarske kulture)
• intenzivnija fiksacija dušika (soja i ostale mahunarke)
• intenzivnija fotosinteza
• bolje usvajanje hraniva iz tla i viši prinosi kultura
• bolja kvaliteta plodova (izgled i čvrstoća plodova)
• veća otpornost na abiotske stresne uvjete (visoka temperatura, suša, visoka količina soli u tlu i dr.)
• veća otpornost na razvoj bolesti listova i plodova
• manji intenzitet napada štetnika

Važnost i uloga silicija (Si) na smanjenje šteta od napada štetnika

Zbog sve veće važnosti ekološkog pristupa u poljoprivrednoj proizvodnji, značajno se smanjuje broj aktivnih tvari i insekticidnih preparata koji su dostupni na tržištu.

Brojni farmeri traže alternativna i učinkovita rješenja u borbi protiv štetnika te je silicij (Si) postao važan „element“ u borbi protiv štetnih insekata.

 Silicij ima važnu ulogu u ovoj borbi, kroz nekoliko različitih mehanizama djelovanja. Prvi mehanizam je stvaranje mehaničke barijere depozitom silicija (Si) na površini plodova i listova te time onemogućiti štetnike koji grizu listove i sišu plodove. Osim same mehaničke barijere na površini, sitni kristali silicija nepovoljno djeluju na usta i probavni trakt štetnika te štetnici izbjegavaju takve biljke. Isto tako, nakon primjene silicija dolazi do povećanja silicija u staničnoj stijenki i značajno veće mehaničke čvrstoće koja, također, ometa štetnike, naročito u polaganju jaja. Drugi mehanizam zaštite od štetnika je stvaranje sekundarnih metabolita, fenola i lignina,koji imaju negativan učinak na razvoj štetnika, pogotovo u prvim fazama razvoja.

Treći mehanizam zaštite je snažna adsorpcija vode na kristale silicija i visoka pH vrijednost (pH 10-11,5) kod koje dolazi do sušenja položnih jaja brojnih štetnika na poljoprivrednim kulturama, naročito biljnih uši. Iako silicij nema izravan insekticidni učinak na štetne kukce, sekundarni (dodatni) učinak silicija je vrlo snažan te značajno doprinosi smanjenju populacije brojnih štetnika u poljoprivrednoj proizvodnji. Prema podacima koji navode Alhousari i Greger (2018.) primjenom slicija (Si) značajno su smanjene štete od štetnika Tuta absoluta na rajčici.

Osim povećanja otpornosti na insekte na nadzemnom dijelu, isti autori navode da se primjenom silicija u gnojidbi krumpira, smanjuju i štete od žičnjaka (Elteridae) na gomoljima. Kako su štete od žičnjaka sve veći problem u intenzivnoj proizvodnji krumpira, primjena silicija bi svakako trebala imati mjesta u tehnologiji gnojidbe krumpira.

Važnost i uloga silicija (Si) na povećanje otpornosti na biljne bolesti

Kod razmatranja uloge silicija na povećanje otpornosti na biljne bolesti, postoji nekoliko mehanizma djelovanja. Prvi mehanizam, sličan mehanizmu zaštite od štetnika, jest sinteza sekundarnih metabolita, naročito lignina koji povećava mehaničku čvrstoću stanične stijenke. Time se sprječava prodor hifa patogenih gljiva unutar stanice i razvoj infekcija. Uz povećanu količinu lignina, u staničnoj stijenki dolazi do stvaranja depozita silicija koji također povećavaju mehaničku čvrstoću stanične stijenke na prodor hifa patogenih gljiva.

Drugi mehanizam povećanja otpornosti na biljne bolesti je dodatni poticaj silicija (Si) u sintezi salicilne kiseline (SA) i jasmnonične kiseline (JA). Ove dvije kiseline, imaju važnu ulogu u povećanju aktivne otpornosti poljoprivrednih kultura na brojne bolesti. Silicij (Si) potiče pojačanu aktivnost enzima kitinaze, koja ubrzava aktivaciju enzima peroksidaze i polifenoloksidaze nakon infekcije patogenih gljiva sprječavajući time daljnje širenje infekcije bolesti na poljoprivrednim kulturama (Cherf i sur., 1994.). Isto tako, depoziti kristala silicija (Si) na površini lista i plodova, adsorbiraju veću količinu vlage, i time dodatno stvaraju nepovoljne uvjete za razvoj bolesti.

Tablica 1. Pozitivan učinak primjene silicija (Si) na povećanje otpornosti na biljne bolesti

Važnost i uloga silciija (Si) na povećanje otpornosti na stresne uvjete

Sve važnija uloga silicija (Si) u brojnim istraživanjima potvrđuje pozitivan učinak protiv abiotskih stresnih uvjeta, naročito visoke temperature i visoke količine soli u otopini tla. Značajnom promjenom klimatskih uvjeta u proteklih nekoliko desetljeća, abiotski stresni uvjeti postaju sve više ograničavajući čimbenici u rastu i razvoju poljoprivrednih kultura. Silicij sudjeluje u regulaciji procesa disanja i gubitka vode te su biljke dobro opskrbljene silicijem značajno otpornije na visoke temperature. Osim na visoke temperature, silicij može povećati i otpornost na niske temperature i smrzavanje, jer povećava koncentraciju stanične citoplazme i sprječava smrzavanje.

Kad i kako primijeniti silcij (Si) u gnojidbi poljoprivrednih kultura?

Uloga silicija (Si) u modernoj poljoprivrednoj proizvodnji, nedvojbeno dobiva sve više na važnosti. Kroz znanstvena istraživanja potvrđeni su brojni pozitivni učinci silicija, te ostaje važno agrotehničko pitanje kako i kad primijeniti silicij.

Agrotehničke mogućnosti primjene silicija (Si) u uzgoju poljoprivrednih kultura

• tretiranje sjemena prije sjetve
• primjena kroz sustav fertirigacije
• folijarna primjena

U praksi se silicij (Si) najčešće primjenjuje folijarno, ali je potreban oprez radi visoke pH vrijednosti gnojiva na bazi silicija (uglavnom su to gnojiva visoke pH vrijednosti oko 10,0-11,0, ali ima i gnojiva s nižim pH vrijednostima) i ograničene kompatibilnosti s ostalim sredstvima za folijarnu primjenu i pesticidima. Druga mogućnost, naročito u intenzivnoj poljoprivrednoj proizvodnji povrća je primjena kroz sustav fertirgacije.

Tablica 2. Pregled gnojiva (trgovački naziv, proizvođač, doza primjene) na bazi silicija (Si)

Redovna folijarna primjena gnojiva na bazi silicija (Si) tijekom rasta plodova agruma (mandarina, limun, naranča) ubrzava dozrijevanje plodova za 15-20 dana i postižu se raniji rokovi berbe plodova (Barker i Pilbeam, 2007.).

Kako se iz podataka ovog stručnog članka može vidjeti, silicij (Si) ima vrlo važnu ulogu u poljoprivrednoj proizvodnji; od ishrane i pozitivnog utjecaja na rast i prinos, pa sve do veće otpornosti na štetnike i bolesti. Iako je dostupnost gnojiva na bazi silicija još uvijek mala, ipak postoji nekoliko različitih gnojiva, te bi poljoprivredni proizvođači trebali češće primijeniti silicij u gnojidbi poljoprivrednih kultura.