Sorry, you need to enable JavaScript to visit this website.
Pereiti į pagrindinį turinį

C1

C1

Silicis – pakankamai neįvertintas elementas augalininkystėje

Autorius: Vytautas LIAKAS, VDU Žemės ūkio akademijos docentas
Augalai silicį kaupia, kad apsisaugotų nuo nepalankių aplinkos veiksnių, tiek abiotinių, tiek biotinių. V. Liako nuotr.
Augalai silicį kaupia, kad apsisaugotų nuo nepalankių aplinkos veiksnių, tiek abiotinių, tiek biotinių. V. Liako nuotr.
Printer Friendly, PDF & Email

Šių metų pavasario orai augintojus verčia dažnai kalbėti apie meteorologinių sąlygų įtaką augalų produktyvumui. Po žiemos daugelis lengviau atsiduso, žiemkenčiai peržiemojo gerai, atrodo, rūpinkis augalais ir lauk javapjūtės, bet gamta neleidžia nuobodžiauti ir pasiūlo naujų scenarijų. Suprantama, kad tokios sąlygos nepraeis be pasekmių, tuo labiau, jei dar buvo padaryta neteisingų sprendimų auginimo agrotechnikoje. Kaip augalams lengviau įveikti stresus?

Tai aiškinasi viso pasaulio mokslininkai. Atlikdami tyrimus specialistai pastebėjo, kad augalai, kaupiantys silicį, lengviau įveikia stresus. Kokie stresai dažniausi ir kaip augalai į juos reaguoja? Ką augalai gali padaryti, kad save apsaugotų nuo nepalankių veiksnių?

Augalai turi du apsisaugojimo būdus: fizinį ir cheminį. Fizinė apsauga – spygliai, epidermio sluoksnis ir t.t. Pastebėta, kad daugelio augalų „šarvai“ sudaryti iš silicio, sukaupto ląstelių sienelėse. Šiuo metu surinkta daugybė įrodymų, kad silicis atlieka svarbų vaidmenį, augalams saugantis nuo kenkėjų. Ląstelių sienelių sutvirtinimas vykstant silicio junginių biomineralizacijai, yra vienas iš šios apsaugos mechanizmų. Tai veikia kaip fizinis barjeras vabzdžiams, ligas sukeliantiems mikroorganizmams ir, kai kuriais atvejais, augalai taip saugosi nuo žolėdžių gyvūnų.

Cheminė augalų apsauga daug sudėtingesnė ir augalams reikia daug energijos sintetinant antrinius metabolitus, junginius, kurie gyvybiškai nebūtini maisto medžiagų apykaitai, bet vaidina svarbų vaidmenį, augalams adaptuojantis prie nepalankių sąlygų. Augaluose randama daugybė (daugiau kaip 200 tūkst.) cheminių struktūrų ir junginių (Hartmann, 2008). Šie cheminiai junginiai turi įtakos augalų ir organizmų, esančių augalų aplinkoje: grybelių, mikrobų, virusų, vabzdžių, sinergijai. Šioje natūralioje augalų cheminėje apsaugoje dalyvauja pirminiai metabolitai, pagrinde dalyvaujantys augalų maisto medžiagų apykaitoje – fitohormonai, organinės rūgštys ir t.t.

Koks silicio vaidmuo? Būtent silicis tiesiogiai dalyvauja apsauginių metabolitų sintezėje ir šiandien mokslininkai turi pakankamai įrodymų. Šiuo metu daug tyrimų atliekama tiriant silicio įtaką biotinių stresų kontrolei, o tyrimai apie poveikį abiotiniams stresams šiek tiek atsiliko. Per keletą pastarųjų metų šalies augintojai spėjo įsitikinti, kad optimizavus augalų mitybą siliciu, efektyviau slopinamas nepageidautinas karščio, sausros, šalčio poveikis. Norint padidinti augalų atsparumą stresams, augalus reikia aprūpinti siliciu, nepriklausomai nuo augalų rūšies.

Detaliau analizuojant silicio vaidmenį, formuojant augalų atsparumą stresams, mokslininkai sako, kad silicį neužilgo įtrauks į augalams gyvybiškai svarbių elementų sąrašą. Augalininkystės praktika Lietuvoje ir užsienyje rodo nemenką silicio efektyvumą, dėl to neatsitiktinai silicio preparatų naudojimas kasmet padidėja vidutiniškai 20 – 30 proc. Silicio naudojimas – ne mados reikalas, o padiktuotas evoliucijos.

Augalai silicį kaupia, kad apsisaugotų nuo nepalankių aplinkos veiksnių, tiek abiotinių, tiek biotinių. Auginant augalus uždaroje aplinkoje ir palankiose sąlygose, silicis praktiškai jiems nereikalingas. Tačiau lauko sąlygos esmingai keičia aplinkos veiksnių poveikį: kenkėjai, ligų sukėlėjai, sausros, karštis ir kt. Evoliucijos eigoje augalai „suprato“, kad jiems padėti gali silicis, savo funkcijas atliekantis silicio rūgšties polimerizacija, kai susidaro organiniai apsauginiai junginiai. Silicio vaidmuo, atliekant augaluose apsaugines funkcijas, prilyginamas antriniams organiniams metabolitams.

Mokslininkai, įvertinę tyrimų rezultatus ir augintojų patirtį, pripažįsta, kad augalų mityba siliciu turi didelę praktinę reikšmę augalų produktyvumui nepalankių aplinkos veiksnių fone. Veikiant nepalankiems veiksniams, silicio preparatai gali būti rezervas, didinant augalininkystės efektyvumą.

Dėmesys siliciui – ne atsitiktinis, tai – antras (po deguonies) pagal paplitimą žemėje elementas. Gali kilti klausimas, kad jei tai antras elementas pagal paplitimą, tai kodėl jį reikia įnešti augalams papildomai? Deja, didžioji silicio junginių dalis yra netirpūs ir augalams neprieinami. Silicis turi keletą išskirtinumų ir išsiskiria iš kitų gyvybiškai svarbių elementų. Daugelis augalų gali būti užauginti be silicio.

Kita ypatybė – silicio koncentracijos augaluose svyravimai daug didesni nei kitų elementų. Antai silicio augalų sausojoje medžiagoje randama 0,1 – 10 proc., o azoto – 0,5 – 5,6 proc., kalio – 0,8 – 8,0 proc., fosforo – 0,15 – 0,5 proc. Taigi silicio svyravimai gali skirtis 100 kartų, o kitų elementų ne daugiau 10. Mokslininkai sako, kad dar trūksta tyrimų rezultatų, kad būtų galima suformuluoti išvadas, kodėl silicis toks svarbus augalams.

Tyrimais nustatyta, kad augalai silicio rūgštis ir jų anijonus gali įsavinti ne tik per šaknis, bet ir per lapus, augalus apipurškus silicio preparatais. Įdomus faktas, kad per lapus augalai gali įsavinti apie 30 – 40 proc. silicio, o per šaknis – 1 – 5 proc. Išpurškus silicio preparatus, lapų paviršiuje susiformuoja dvigubas kutikulos ir silicio sluoksnis, reikia pažymėti, kad silicio sluoksnis 25 kartus storesnis už kutikulą. Taip pat silicis kaupiasi stiebo, lapų, šaknų, grūdų apvalkalo audinių epidermyje. Būtent silicio susikaupimas padeda augalams išgyventi, veikiant abiotiniams ir biotiniams veiksniams.

Mokslininkai tyrė silicio judėjimo augale mechanizmą. Tyrimų rezultatai parodė, kad augalai turi mechanizmą, užtikrinantį aktyvų ir greitą silicio paskirstymą augalų audiniuose. Eksperimentais nustatyta, kad ypač aktyvus silicio judėjimas augaluose vyksta audiniuose, pažeistuose streso (Ma et al., 2006). Eksperimentais nustatyta, kad augaluose yra specifiniai transportiniai baltymai, atsakingi už silicio pernešimą. Taip pat pastebėta, kad didesnė silicio koncentracija buvo augaluose,  labiau pažeistuose ligų. Augintojai pastebėjo, kad, panaudojus silicio preparatus pavasarį, nepastebėjo miltligės išplitimo. Tokie pastebėjimai sutampa su mokslinių tyrimų rezultatais, kad miltligės pažeisti augalai intensyviau kaupė silicį, tai buvo jų apsauginė reakcija į ligos sukėlėjų prasiskverbimą.

Taip pat silicis augalų ląstelėse formuoja specifinius kompleksus, surišančius laisvą vandenį ir didinančius vandens išlaikymą ląstelėse ir bendrai augale. Šie kompleksai mažina vandens kristalų susidarymo žemoje temperatūroje bei vandens išgaravimo iš ląstelių slenkstį aukštoje temperatūroje, tai reiškia, kad silicis padidina augalų atsparumą šalčiui, karščiui bei sausrai. Parinkus silicio preparatus, su amino rūgštimis, padidinama azoto, fosforo apykaita audiniuose, padidinamas boro ir kitų elementų naudojimas, sumažinamas neigiamas kai kurių sunkiųjų metalų  poveikis.

Augintojai sako, kad nereikia nei prietaisų, išpurškus silicio preparatus vizualiai matosi lapų paviršiaus padidėjimas, o mokslininkai sako, kad padidėjus lapų paviršiui susidaro palankesnės sąlygos pigmentų biosintezei, o tai reiškia, kad augaluose formuojasi stipresnės ląstelių sienelės, rezultatas – sumažėja pasėlių išgulimo bei kenkėjų pažeidimo pavojus. Silicio ir amino rūgščių deriniai pasižymi dar viena puikia savybe – stimuliuojama šaknų sistema, šiemet vyraujant vėsiems orams ir augalams nukentėjus nuo snieginio pelėsio, tai itin aktualu.

Eksperimentai parodė, kad panaudojus silicio preparatus, miglinių javų, žolių, daržovių antrinių šaknų kiekis padidėjo 20 – 100 proc. ( Wang S.Y., et. Al. 1998). Silicio deficitas yra vienas iš veiksnių, ribojančių šaknų augimą, laiku panaudojus silicio preparatus aktyvuojama augaluose fotosintezė, augalai išskiria daugiau cukrų, o to rezultate – didėja šaknų aktyvumas.

Tačiau dar nėra vieningos silicio preparatų naudojimo technologijos teorijos augalininkystėje, nors jo reikšmė augalų produktyvumui labai didelė.                  

Facebook komentarai