Silizium hat überraschend viele Funktionen im Pflanzenleben und ist besonders unter Stressbedingungen wichtig. Die Rolle von Silizium kann mit der Rolle von sekundären organischen Metaboliten verglichen werden, die in Pflanzen Schutzfunktionen erfüllen. Angesichts der vielfältigen Rollen, die Silizium in Pflanzen gegen verschiedene Belastungen spielt, geben Weltwissenschaftler heute zu, dass sie noch weit davon entfernt sind, eine „einheitliche Theorie“ über Silizium in Biologie und Landwirtschaft zu entwickeln.
Funktionen von Silizium in einer Pflanze
Silizium hat einen signifikanten Einfluss auf das Pflanzenwachstum und die Entwicklung, erhöht die Erträge und verbessert die Produktqualität. Gleichzeitig macht sich die positive Wirkung von Silizium bei Pflanzen unter Stressbedingungen besonders bemerkbar: Silizium verleiht Pflanzen mechanische Festigkeit, stärkt die Zellwände und sorgt für die Steifigkeit verschiedener Pflanzenorgane.
Silizium in optimaler Dosierung fördert einen besseren Stickstoff- und Phosphorstoffwechsel im Gewebe, erhöht den Verbrauch von Bor und einer Reihe anderer Elemente; bietet eine Verringerung der Toxizität von überschüssigen Mengen an Schwermetallen. Die Optimierung der Siliziumernährung von Pflanzen führt zu einer Vergrößerung der Blattfläche. Unter solchen Bedingungen bilden sich in Pflanzen haltbarere Zellwände, wodurch die Gefahr des Lagerns von Pflanzen sowie deren Schädigung durch Krankheiten und Schädlinge verringert wird.
Eine der wichtigen Funktionen aktiver Siliziumformen besteht darin, die Entwicklung des Wurzelsystems zu stimulieren. Studien an Getreide, Zitrusfrüchten, Gemüse und Futtergräsern haben gezeigt, dass bei einer verbesserten Siliziumernährung der Pflanzen die Zahl der Sekundär- und Tertiärwurzeln um 20–100% oder mehr zunimmt. Der Mangel an Siliziumnahrung ist einer der limitierenden Faktoren bei der Entwicklung des Wurzelsystems von Pflanzen. Es wurde festgestellt, dass die Optimierung der Siliziumernährung die Effizienz der Photosynthese und die Aktivität des Wurzelsystems erhöht.
Artikelmerkmale
Als erstes ist zu beachten, dass fast alle Pflanzen (mit seltenen Ausnahmen) ohne Silizium in einem Nährmedium gezüchtet werden können. Auch kieselhaltige Pflanzen wie Reis und Weizen.
Ein weiteres Merkmal ist, dass sich Silizium in Pflanzen in großen Mengen anreichert, die oft die Aufnahme der wichtigsten Makronährstoffe (Stickstoff, Phosphor und Kalium) übersteigen.Der Bereich der Siliziumkonzentrationen in Pflanzen ist viel breiter als der anderer Nährstoffe. So reicht der Siliziumgehalt von 0,1-10% des Trockengewichts, während dieser Bereich beispielsweise für Stickstoff 0,5-6% beträgt, für Kalium: 0,8-8%, Phosphor: 0,15-0,5%. Das heißt, die Streuung der Siliziumkonzentration ist um eine Größenordnung größer als die anderer Elemente.
Es ist sehr wichtig zu beachten, dass Pflanzen unter künstlichen günstigen Bedingungen praktisch kein Silizium benötigen.
Nach dem Siliziumgehalt in der Trockenmasse werden drei Pflanzengruppen unterschieden:
- Siliziumgehalt von mehr als 5% (Reis, Schilf usw.);
- Siliziumgehalt von mehr als 1% (Gerste, Roggen usw.);
- der Siliziumgehalt beträgt weniger als 1% (z. B. Dikotyledonen – Gurken, Sonnenblumen usw.).
Siliziumform in Pflanzengeweben
In Pflanzengeweben liegt Silizium in Form von wasserlöslichen Verbindungen wie Orthokieselsäure (H4SiO4), Orthosiliciumether, sowie in Form von unlöslichen mineralischen Polymeren und kristallinen Verunreinigungen. Als Teil der organischen Substanz von Pflanzengeweben bildet Si Orthosilikonester von Hydroxyaminosäuren, Hydroxycarbonsäuren, Polyphenolen, Kohlenhydraten, Sterolen sowie Derivaten von Aminosäuren, Aminozuckern und Peptiden. Die wichtigsten löslichen Formen von Silizium in Pflanzen und im System Boden-Pflanze sind Monokieselsäure und Polykieselsäure. Diese anorganischen Verbindungen sind immer in natürlichen wässrigen Lösungen vorhanden. Darüber hinaus besteht eine enge Beziehung zwischen ihnen.
