O silício (Si) é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, representando aproximadamente 32% do seu total e sua presença na biosfera dificulta a comprovação de sua essencialidade para as plantas.
Infelizmente, os benefícios do Si foram negligenciados até o início do século 20, em parte devido à abundância do elemento na natureza, mas também devido à falta de sintomas visíveis de deficiência ou toxicidade.
A absorção de silício pelas plantas ocorre principalmente na forma de silicato, que é incorporado ao solo. Quando absorvido pelas raízes, o silício é transportado para outras partes do organismo, onde é acumulado em forma de sílica amorfa. Esse acúmulo foi observado em estruturas como as paredes celulares, pelos, folhas e caules.
Benefícios do silício para as plantas
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O silício melhora a eficiência de nutrientes e na fotossíntese. Isso ocorre porque ele aumenta a capacidade das plantas de absorver nutrientes como o fósforo e o nitrogênio, além de melhorar a eficiência no uso da água, a taxa de fotossíntese e a produção de clorofila, contribuindo para o aumento da produtividade agrícola.
Um dos principais benefícios do silício para as plantas é a melhoria da resistência a estresses abióticos, como a seca, baixas temperaturas e o excesso de metais pesados no solo. Isso ocorre porque o silício fortalece a parede celular das plantas, tornando-as mais resistentes a danos mecânicos e à desidratação.
Além disso, o silício reduzi os efeitos negativos causados pela toxicidade de metais pesados no solo, como o chumbo e o alumínio.
Outro benefício do silício para as plantas é a melhoria da resistência a doenças causadas por fungos e bactérias. Isso ocorre porque o silício atua como um agente protetor das células das plantas, aumentando a resistência contra a penetração de patógenos.
Além disso, o silício estimula a produção de enzimas e compostos orgânicos que têm atividade antimicrobiana, contribuindo para a proteção contra pragas e doenças.
Em resumo, o silício desempenha um papel importante na fisiologia e desenvolvimento das plantas, contribuindo para a resistência a estresses bióticos e abióticos, além de melhorar a eficiência de nutrientes e da fotossíntese.
Por essa razão, estudos têm sido realizados para entender melhor os mecanismos pelos quais o silício atua nas plantas.
Propriedades químicas do silício
A origem do silício no solo é principalmente a partir da dissolução de rochas silicáticas, que liberam silício na forma de ácido silícico. A quantidade de silício disponível no solo depende do tipo de rocha presente na região e das condições climáticas.
Os silicatos atuam como corretivos e fertilizantes, por substituírem o calcário no processo de correção da acidez do solo e fornecer nutrientes (silício, cálcio e magnésio). Para algumas culturas, os resultados ainda são incipientes e mostram-se heterogêneos, mas vários estudos têm comprovado os benefícios do uso do silício no manejo de plantas cultivadas.
A distribuição do silício na agricultura varia, dependendo do tipo de cultura e do manejo do solo. Por exemplo, plantas como arroz, cana-de-açúcar e milho são conhecidas por acumular grandes quantidades de silício, enquanto outras plantas, como leguminosas e frutas, possuem menor demanda desse elemento.
O silício é um elemento químico que interage com outros elementos presentes no solo e no ambiente para afetar a saúde das plantas. Por exemplo, a interação com o alumínio (Al) afeta a absorção de nutrientes pelas plantas, já que o Al é um elemento tóxico e reduz a disponibilidade de outros nutrientes importantes.
De acordo com a pesquisa de Ma e Yamaji (2006), o Si pode reduzir o efeito tóxico do Al nas raízes das plantas ao formar compostos insolúveis com o Al, diminuindo assim a sua disponibilidade no solo.
Outro exemplo de interação do Si com outros elementos químicos é com o cálcio (Ca), que é um elemento importante para a formação de estruturas celulares nas plantas. Segundo Gao et al. (2004), o Si compete com o Ca na absorção pelas raízes das plantas, o que pode afetar a sua disponibilidade e a formação dessas estruturas celulares. No entanto, a presença do Si estimula a síntese de pectina nas paredes celulares das plantas, o que aumenta a resistência dessas estruturas a patógenos e insetos.
Além disso, o Si também interage com outros elementos químicos, como o fósforo (P), o nitrogênio (N) e o potássio (K), que são nutrientes essenciais para o crescimento das plantas. Segundo Guntzer et al. (2012), a presença do Si aumenta a absorção de P pelas raízes das plantas, melhorar a eficiência do uso de N e K e reduzir a perda desses nutrientes no solo.
Fontes de silício e manejo da aplicação de silicatos
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Solos de regiões tropicais e subtropicais, que sofrem com o uso excessivo e a monocultura, além da exposição à intemperização e à lixiviação, frequentemente apresentam altos níveis de acidez, teores elevados de alumínio e baixa saturação por bases, bem como baixa disponibilidade de silício devido ao processo de “dessilicificação”.
Os solos argilosos possuem uma maior quantidade de filossilicatos (minerais de argila que liberam Si e Al3+) e de Si em solução em comparação com os solos arenosos. Embora a fração de areia seja composta principalmente por quartzo (SiO2), que é um mineral de difícil decomposição química, os solos arenosos são mais responsivos do que os solos argilosos em relação à aplicação de silicatos.
Existem vários materiais que são utilizados como fonte de silício para as plantas, tais como escórias de siderurgia, wollastonita, silicato de cálcio e magnésio, metassilicatos de cálcio e de sódio, silicato de potássio e de magnésio, cimento e termofosfato.
Assim como o calcário, os silicatos também promovem reações químicas no solo, tais como aumento do pH, redução na saturação por alumínio, precipitação de alumínio e manganês tóxicos, aumento dos teores de cálcio e magnésio trocáveis, além de aumentar a saturação de bases e os teores de silício no solo.
A quantidade de silício a ser utilizada para a correção da acidez do solo em áreas de cultivo de cana-de-açúcar pode ser determinada pelo método de saturação por bases (V%), com o objetivo de aumentá-la para 80%, proporcionando um efeito residual suficiente para todo o ciclo da cultura.
Embora não haja ainda um critério de recomendação de doses baseado em estudos de calibração das análises de Si solúvel no solo e na produtividade da cultura, bem como sobre o efeito residual dos silicatos, estudos disponíveis sugerem que as doses variam de três a seis toneladas de silicato por hectare.
Mecanismo de ação do silício como antiestressante
O mecanismo pelo qual o silício exerce seus efeitos antiestressantes nas plantas ainda não é completamente compreendido, mas estudos sugerem que ele pode estar relacionado à ativação de rotas de sinalização celular e à modulação da expressão de genes envolvidos na resposta a estresses.
O silício também pode atuar como um antioxidante, reduzindo o estresse oxidativo nas plantas. Ele tem demonstrado efeito benéfico no crescimento vegetal das plantas sob diversos estresses bióticos e abióticos.
Estudos como os de Cooke e Leishman (2016), Kim et al. (2017), Luyckx et al. (2017) e Hodson e Evans (2020) mostram que o Si pode atuar na formação de complexos protetores e reguladores, ativando genes que estimulam os sistemas antioxidantes das plantas. Isso reduz a peroxidação de lipídeos da membrana plasmática e aumenta a atividade antioxidante não enzimática, promovendo a maior biossíntese ou a menor degradação dos pigmentos vegetais.
A exposição das plantas a múltiplos estresses abióticos resulta em mudanças nas respostas fisiológicas, que vão desde a germinação das sementes até a maturidade, causando perdas severas no crescimento e na produtividade.
Inúmeros estudos na literatura, recentes ou não, estabelecem a capacidade do Si em neutralizar os efeitos de diversos estresses, como déficit hídrico, salinidade, calor, toxicidade por metais pesados, entre outros.
Impacto do uso do silício na produção agrícola
O silício é considerado um nutriente benéfico para as plantas, e sua presença pode proporcionar diversos benefícios, incluindo a redução do estresse biótico e abiótico. Ele pode fortalecer as paredes celulares das plantas, tornando-as mais resistentes a danos mecânicos e à desidratação.
Além disso, o silício pode reduzir os efeitos negativos causados pela toxicidade de metais pesados no solo, como o chumbo e o alumínio. Em relação ao estresse biótico, o silício tem sido associado à melhoria da resistência das plantas a doenças causadas por fungos e bactérias.
Ele pode atuar como um agente protetor das células das plantas, aumentando a resistência contra a penetração de patógenos. Além, pode estimular a produção de enzimas e compostos orgânicos que têm atividade antimicrobiana, contribuindo para a proteção contra doenças.
Ainda, o silício pode melhorar a resistência das plantas a estresses abióticos, como a seca, o frio e o excesso de metais pesados no solo. Estudos têm demonstrado que a aplicação de silício nas plantas pode melhorar sua capacidade de lidar com esses tipos de estresses, aumentando a tolerância a condições adversas.
Por exemplo, um estudo realizado em plantas de trigo demonstrou que a aplicação de silício pode melhorar a tolerância à seca, reduzindo a perda de água pelas folhas e aumentando a atividade de enzimas antioxidantes.
Segundo a pesquisa de Datnoff et al. (2001), o Si pode aumentar a resistência das plantas a doenças, insetos e estresses abióticos, como a seca e o frio, o que pode reduzir a necessidade de aplicação de pesticidas e fungicidas.
Além disso, pode aumentar a absorção de nutrientes pelas plantas, melhorar a qualidade e a quantidade da produção e reduzir a perda desses nutrientes no solo, o que diminui a necessidade de aplicação de fertilizantes.
Portanto, o uso do silício na agricultura é uma estratégia sustentável e econômica para os produtores.
Custo-benefício do uso de silício
O uso do silício na agricultura pode trazer um custo-benefício positivo para os produtores, já que esse elemento pode melhorar a saúde e a produtividade das plantas, além de reduzir os custos com pesticidas e fertilizantes.
Em conclusão, o silício é um nutriente benéfico para as plantas e desempenha um papel importante na redução do estresse biótico e abiótico. A aplicação nas plantas pode melhorar sua capacidade de lidar com condições adversas, aumentando a tolerância a estresses.
A compreensão dos mecanismos pelos quais o silício exerce seus efeitos antiestressantes nas plantas fornece informações valiosas para o desenvolvimento de estratégias de cultivo mais eficientes e sustentáveis.
