Efficacia del silicio sulla germinazione dei semi e sulla crescita delle piantine

Sono state condotte prove di semina con silicio per aumentare la germinazione dei semi o il vigore delle piantine e anche per far fronte a diversi stress abiotici, come la siccità, la salinità e lo stress alcalino (2).

Per il priming sono stati utilizzati diversi composti di Si, i silicati e l'MSA hanno mostrato effetti significativamente positivi. In uno studio con MSA (liquido), i semi di riso sono stati trattati con un rivestimento umido e un ammollo notturno. L'applicazione di MSA ha prodotto un migliore vigore delle piantine e un aumento del tasso di crescita.

25% di aumento della lunghezza delle piantine e un aumento del 64% del peso fresco rispetto ai semi di controllo (3).

Gli effetti del Si sulla germinazione del mais, sulla crescita delle piantine e su altre caratteristiche sono stati studiati immergendo i semi in soluzioni di diverse concentrazioni di Si, con conseguente aumento del contenuto di clorofilla, dell'accumulo di materiale osmotico e dell'attività del sistema di difesa antiossidante, riducendo i danni al sistema di membrana, il contenuto di specie reattive dell'ossigeno e l'apertura stomatica (4).

Nonostante le prove limitate condotte finora, l'adescamento dei semi con formulazioni liquide di Si si dimostra una tecnologia promettente, poco costosa e facile da usare, con un'efficacia significativa anche in caso di stress abiotici.

Efficacia del silicio sui parametri di crescita, sull'assorbimento dei nutrienti e sulla fotosintesi

L'efficacia dei composti solidi di Si dipende dalla crescita della pianta e varia a seconda della specie vegetale, delle condizioni ambientali e della disponibilità di silicio. In diverse recensioni (5; 6) viene mostrata l'efficacia di tutti i tipi di composti di Si, sia solidi che fogliari.

L'applicazione di silicato di calcio al riso delle zone umide in diverse località ha mostrato un miglioramento dei parametri di crescita, come il numero di accestimenti, l'indice di area fogliare e i valori di clorofilla (indice SPAD), e un miglioramento dei parametri di resa, come il numero di pannocchie per collina, i chicchi pieni per pannocchia e la resa in grani (da +28% a +32%) e in paglia. L'assorbimento di nutrienti come P e Ca è aumentato. Questi aumenti di resa sono il risultato del miglioramento del suolo e di un maggiore assorbimento di MSA (7). Anche la valutazione comparativa delle prestazioni di altre fonti di Si come il biochar, come il biochar da lolla di riso, ha mostrato la loro importanza per l'aumento della qualità del suolo e il miglioramento delle colture (7). Il vantaggio dell'uso del biochar da lolla di riso è il suo utilizzo come prodotto riciclato per una produzione di riso sostenibile (8).

In letteratura sono citati gli effetti positivi di altri composti del Si, come la terra diatomacea (DE), la diatomite, la wollastonite (_CaSiO3), il talco (_MgSiO3), il gel di silice, i silicati (come _K2SiO3 e _Na2SiO3), la miscela di silice Sottoprodotto industriale: Scorie di ferro/acciaio, scorie di forno elettrico, scorie di alto forno, fanghi di lavorazione, ceneri volanti e silice a base di materiali vegetali come biochar di Miscanthus, biochar di mallo di riso fresco e di ceneri di mallo di riso e altro ancora.

L'acido silicico fogliare (MSA) viene utilizzato in agricoltura dal 2003, quando sono state effettuate le prime prove in campo su patate (resa: + 5%) e cipolle (resa + 11%) (9). Da allora, sono state condotte molte prove con MSA (stabilizzato) per via fogliare su tutti i tipi di colture come: papaya (9), riso (10), uva (11), miglio (12), cetriolo (13), rosa recisa (14); piselli di campo (15), mandarino kinnow (16), lattuga (17), tabacco (18), soia (19), gombo (20;21), canna da zucchero (22) e altre colture.

In tutte queste prove sono stati registrati aumenti significativi dei parametri di crescita, della resa e della qualità. Ad esempio, nell'uva è stato evidenziato un aumento nell'assorbimento di nutrienti come P, K, Ca, B e anche Si. L'aumento del contenuto di Si è stato superiore alla quantità applicata nella nebulizzazione fogliare, dimostrando un maggiore assorbimento dal suolo.

In un'altra sperimentazione è stato dimostrato (24) che l'MSA applicato per via fogliare sul frumento ha migliorato la fotosintesi, la conduttanza stomatica, l'efficienza d'uso dell'acqua, la concentrazione di_CO2 intercellulare e ha diminuito significativamente il tasso di traspirazione rispetto al controllo, con un conseguente aumento significativo della resa.

Risultati simili sono stati ottenuti con l'applicazione di spray di nano-silice (25;26).

In uno studio comparativo sull'efficacia della cenere di riso (RHA), dei silicati di calcio, del gel di silice e dell'acido silicico fogliare (MSA) sulla crescita e sulla resa del riso, è stato dimostrato che tutte le fonti di Si aumentano la resa del riso, mentre l'efficacia dell'acido silicico fogliare (stabilizzato) è stata significativamente più alta rispetto alle altre fonti di Si.

In una prova sulla canna da zucchero, l'efficacia delle irrorazioni fogliari di MSA è stata confrontata con l'applicazione al suolo di silicati di calcio (CS), la combinazione di MSA/CS fogliari e il controllo. L'aumento della resa per l'MSA fogliare è stato del 26%, per il CS applicato al suolo del 14% e per la combinazione MSA/CS del +33%, tutti rispetto al controllo.

Risultati simili sono stati descritti per la combinazione di applicazioni al suolo di DE in combinazione con irrorazioni di DE sulla crescita e sulla resa del caffè(26).

Il silicio come alleviatore degli stress abiotici sulle colture

Il Si è l'unico elemento che aumenta la resistenza delle piante agli stress multipli (29), così come agli stress abiotici (siccità, calore/radiazioni, salinità, acidità, tossicità da metalli, freddo/congelamento) e biotici.

I principali meccanismi di attenuazione delle sollecitazioni mediante l'applicazione di Si si basano su:

1. a) maggiore assorbimento di silicio depositato come silice nelle pareti cellulari, che rafforza la pianta e funziona come barriera fisica (meccanica) nelle piante, e
2. b) influenzare le attività metaboliche/fisiologiche, soprattutto in caso di stress (multipli) (30).

Siccità e calore

Lo stress da siccità è un problema crescente in tutto il mondo, a causa delle implicazioni del cambiamento climatico. È stato dimostrato che il ruolo e l'importanza dell'applicazione del silicio si basano su diversi meccanismi:

1. a) lo strato di silice nelle pareti cellulari dei vasi xilematici impedisce la compressione dei vasi in caso di elevata traspirazione causata da siccità o stress termico. Lo strato di silice nel tessuto epidermico protegge le piante dall'eccessiva perdita di acqua per traspirazione, grazie alla chiusura degli stomi che determina una riduzione della traspirazione fogliare (31;32).
2. b) Il Si è anche coinvolto nella regolazione degli enzimi antiossidanti, che rappresentano una delle prime linee di difesa contro lo stress da deficit idrico.

Nell'ultimo decennio, sono stati riscontrati effetti positivi nell'applicazione di diversi composti di silicio (come silicati di Na, K, Ca e Mg, scorie di silicio) sulla riduzione dello stress da siccità/caldo per cereali (grano, riso, mais, sorgo), legumi (fagiolo mung, cowpea, cece), semi oleosi (girasole), ortaggi (pomodoro, peperone) e altri (castagno e pistacchio) (33). L'applicazione di MSA per via fogliare ha aumentato il contenuto di acqua relativa, il contenuto di clorofilla fogliare e ha abbassato le temperature della chioma (34).

La siccità e il caldo possono avere un impatto negativo sulla crescita, soprattutto in situazioni estreme. Nel 2018, le applicazioni di OSAB fogliare (= MSA) hanno incrementato la crescita delle zucche nella regione del dessert nel sud dell'Algeria (foto 1 e 2).  

Foto 1 e foto 2. L'effetto dell'applicazione di irrorazioni fogliari con OSAB (= MSA) su zucche nel sud dell'Algeria nel 2018. Piante di controllo: a sinistra; piante trattate con Si: a destra;. Foto: @ Rexil-Agro BV

Salinità

I meccanismi per migliorare la tolleranza allo stress salino includono (35):

1. a) riduzione dell'assorbimento di sodio: Il silicio può ridurre l'assorbimento degli ioni sodio (^Na+) da parte delle radici delle piante. Il silicio aumenta la selettività dell'assorbimento degli ioni, favorendo l'assorbimento di elementi benefici come il potassio (^K+) rispetto al sodio. Questo assorbimento selettivo contribuisce a mantenere un equilibrio ionico più favorevole nei tessuti vegetali in condizioni di stress salino.
2. b) potenziamento del sistema di difesa antiossidante: Lo stress salino può portare alla produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) nelle piante, che causano danni ossidativi ai componenti cellulari. Il silicio potenzia l'attività di enzimi antiossidanti come la superossido dismutasi (SOD), la catalasi (CAT) e la perossidasi (POD). Questi enzimi aiutano a detossificare i ROS e a proteggere le cellule vegetali dallo stress ossidativo (36).
3. c) Rafforzamento delle pareti cellulari mediante la deposizione di uno strato di silice, che costituisce una barriera fisica contro la penetrazione del sale. Questo meccanismo contribuisce a ridurre il movimento degli ioni salini dalle radici ai germogli, impedendone gli effetti tossici sui tessuti vegetali.
4. d) Miglioramento delle relazioni idriche: lo stress salino può alterare l'equilibrio idrico delle piante, causando un deficit idrico e una riduzione della crescita delle piante. Il silicio può migliorare le relazioni idriche nelle piante sottoposte a stress salino, aumentando l'assorbimento e il trasporto di acqua. Contribuisce a mantenere l'integrità delle membrane cellulari e a regolare la conduttanza stomatica, riducendo così la perdita di acqua attraverso la traspirazione, un meccanismo simile a quello che si verifica in caso di stress da siccità.
5. e) Regolazione dell'espressione genica: Il silicio influenza l'espressione dei geni coinvolti in diverse situazioni di stress, tra cui lo stress salino. Aumenta l'espressione dei geni legati allo stress, compresi quelli che codificano osmo-protettori, trasportatori e proteine di segnalazione dello stress. Questa regolazione genica da parte del silicio (applicazione) è importante per migliorare la capacità della pianta di far fronte alla maggior parte degli stress.

L'applicazione di silicio supplementare al frumento, coltivato in un terreno salino, ha determinato una maggiore esclusione del sodio e un aumento dell'attività degli enzimi antiossidanti (36). Inoltre, la diminuzione della permeabilità della membrana plasmatica e l'aumento dell'attività radicale hanno determinato un maggiore assorbimento dei nutrienti nell'orzo (37).

Le applicazioni fogliari di AB Yellow (= MSA) sul grano, coltivato in un terreno molto salato in Romania, hanno aumentato la resa. In una prova su due appezzamenti di 1,8 e 2,1 ha, l'efficacia delle applicazioni fogliari di MSA è stata confrontata con il controllo. Non sono stati utilizzati NPK. La resa del controllo è stata di 1050 kg/ha e di 3100 kg/ha quella dell'appezzamento trattato (foto 3).

Foto 3. L'effetto dell'applicazione di irrorazioni fogliari con AB Yellow (= MSA) sul grano coltivato in terreni molto salati nell'est della Romania nel 2014. Pianta trattata con Si: pianta inferiore; controllo non trattato: pianta superiore. Foto: @ Rexil-Agro BV

Acidità

Il silicio (Si) può migliorare la tolleranza allo stress da acidità nelle piante. Alcuni dei meccanismi sono:

a) Disintossicazione dall'alluminio. La presenza di ioni di alluminio (Al) tossici può causare acidità. Il silicio riduce la tossicità dell'Al formando complessi con gli ioni Al nella zona radicale, riducendo l'assorbimento e la traslocazione all'interno della pianta, impedendo gli effetti tossici dell'Al sulla crescita delle radici e su altri processi fisiologici (38).

b) Stabilizzazione delle membrane cellulari. Lo stress da acidità può compromettere l'integrità delle membrane cellulari. Il silicio può aumentare la stabilità delle membrane cellulari, proteggendole così dai danni indotti dall'acido. Questa stabilizzazione è importante per l'integrità delle strutture cellulari e per migliorare le funzioni delle piante in condizioni di stress da acidità (39).

c) Regolazione dell'assorbimento dei nutrienti. Il silicio può influenzare l'assorbimento e la traslocazione dei nutrienti essenziali nelle piante. In condizioni di stress da acidità, la disponibilità e l'assorbimento di nutrienti come il fosforo (P), il calcio (Ca) e il magnesio (Mg) possono essere compromessi. È stato riportato che il silicio aumenta l'assorbimento e la traslocazione di questi nutrienti, migliorando così l'equilibrio dei nutrienti nelle piante e promuovendone la crescita e lo sviluppo complessivi (40).

d) Potenziamento delle difese antiossidanti. Come altri stress abiotici, lo stress da acidità può aumentare le specie reattive dell'ossigeno (ROS) nelle cellule vegetali. È stato dimostrato che il silicio potenzia l'attività degli enzimi antiossidanti, come la superossido dismutasi (SOD), la catalasi (CAT) e la perossidasi (POD), che eliminano i ROS e proteggono le piante dai danni ossidativi. Questo meccanismo di difesa antiossidante aiuta le piante a far fronte allo stress ossidativo indotto dall'acidità (41).

e) Modulazione dell'espressione genica: Il silicio può regolare l'espressione dei geni coinvolti nelle risposte allo stress da acidità, compresi quelli che codificano i trasportatori di acidi organici, i canali ionici e gli enzimi coinvolti nei processi di detossificazione. Modulando l'espressione genica, il silicio aiuta le piante ad adattarsi e a rispondere in modo più efficace agli stress, compreso lo stress da acidità (42), foto 4 e 5.

Foto 4 e foto 5. L'effetto dell'applicazione di irrorazioni fogliari con AB Yellow (= MSA) sul riso coltivato in terreni molto acidi in Tamil Nadu, India, nel 2016. Trattamento con Si: a sinistra, e controllo non trattato: a destra. Foto: @ Rexil-Agro BV

Vento e tempesta

A causa dei cambiamenti climatici, l'influenza di forti venti e tempeste è in aumento. I composti di silicio possono migliorare la resistenza strutturale di piante e alberi per i seguenti motivi:

1. a) L'applicazione di composti a base di silicio può aumentare la massa delle radici, migliorando l'ancoraggio al terreno. Dopo l'assorbimento, il deposito di silicio sotto forma di silice rafforza le pareti cellulari delle piante. Il silicio può anche promuovere la produzione di lignina, importante per la rigidità e la resistenza, attraverso l'up-regolazione dei geni di biosintesi della lignina. Di conseguenza, i tessuti vegetali diventano più resistenti alla flessione e alla rottura sotto lo stress del vento o delle tempeste (foto 6).
2. b) Maggiore rigidità di fusto e foglie: Il silicio può aumentare la rigidità dei fusti e delle foglie delle piante rendendoli più rigidi, aiutando le piante/gli alberi a mantenere la posizione eretta e riducendo il rischio di danni strutturali come l'alloggiamento o la rottura (43;44).
3. c) Riduzione della traspirazione e della perdita di acqua: Il silicio può ridurre i tassi di traspirazione. Diminuendo la traspirazione, il silicio può aiutare le piante a conservare l'acqua in condizioni di vento. Questa maggiore efficienza nell'uso dell'acqua può contribuire alla sopravvivenza delle piante e ridurre il rischio di disidratazione durante i temporali (32).

d) Difesa da agenti patogeni e parassiti: Il deposito di silicio nei tessuti vegetali aumenta anche la resistenza agli agenti patogeni e ai parassiti. Le pareti cellulari più forti rendono più difficile per gli agenti patogeni penetrare e infettare i tessuti vegetali. Proteggendosi dai danni di malattie e parassiti, le piante sono meglio equipaggiate per resistere agli stress ambientali, compresi quelli causati da vento e tempeste (45).

Foto 6. Prova sul riso (Cina 2011): a sinistra applicazione di MSA, a destra: controllo. Gli effetti di una tempesta hanno provocato l'allettamento del riso nell'appezzamento di controllo. Risultato: una resa in grani superiore del 32% e un maggiore contenuto di nutrienti e minerali nei chicchi di riso. Foto: @ Rexil-Agro BV

Freddo e gelo

La bassa temperatura è un importante fattore di stress abiotico per le piante. L'integrazione di Si riduce i danni da gelo nelle monocotiledoni e nelle dicotiledoni. I meccanismi dell'effetto del Si sull'attenuazione dello stress da freddo sono legati a una maggiore resistenza strutturale della parete cellulare e agli adattamenti biochimici allo stress, tra cui l'esacerbazione del sistema di difesa antiossidante e la sintesi e l'accumulo di molecole crio-protettrici, parallelamente alle modifiche dei livelli endogeni di fitormoni. Il silicio può contribuire a regolare i sistemi antiossidanti all'interno della pianta, riducendo l'accumulo di ROS e proteggendo dallo stress ossidativo.

Il silicio influenza anche le proprietà biofisiche e biochimiche della foglia per il processo di acclimatazione al freddo e aumenta la resistenza ai danni da gelo: il silicio può influenzare la formazione e la crescita dei cristalli di ghiaccio nei tessuti vegetali. Le piante trattate con silicio tendono ad avere cristalli di ghiaccio più piccoli e meno numerosi, riducendo al minimo i danni alle cellule e ai tessuti durante il congelamento (46).

Il silicio può aumentare l'efficienza fotosintetica delle piante in varie condizioni di stress. Migliorando la fotosintesi, le piante trattate con silicio possono mantenere livelli energetici più elevati e tollerare meglio lo stress da freddo.

Tossicità dei metalli

La contaminazione del suolo con oligoelementi provoca gravi disturbi fisiologici, tra cui la riduzione della produzione di biomassa, l'inibizione della fotosintesi o l'alterazione dell'assorbimento dei nutrienti (47).

Il Si può ridurre i sintomi di tossicità, ad esempio del ferro. Il Si aumenta la capacità ossidante delle radici, che converte il ferro ferroso in ferro ferrico, impedendo così un grande assorbimento di ferro e limitandone la tossicità. È stato riportato che il Si può regolare l'assorbimento di Fe da terreni acidi se integrato con Si.

Il silicio può ridurre gli effetti dell'alluminio (Al). Si e Al interagiscono nel terreno formando alluminosilicati, riducendo la concentrazione di alluminio fitotossico nella soluzione del terreno, che non è disponibile per le piante. All'interno della pianta l'alluminio può essere detossificato attraverso la formazione di alluminosilicati (idrossi) nelle radici o attraverso il sequestro nei fitoliti, riducendo la tossicità dell'alluminio nei germogli.

La tossicità del manganese (Mn) è ridotta nelle piante fertilizzate con Si perché quest'ultimo aumenta il legame del Mn con le pareti cellulari, limitando le concentrazioni citoplasmatiche. È stato dimostrato che l'applicazione di Si riduce la concentrazione apoplastica di Mn nelle foglie di cowpea. Inoltre, induce una distribuzione più omogenea del Mn nelle foglie, limitando la necrosi delle macchie.

Il Si può limitare l'assorbimento di metalli in traccia come il cadmio (Cd), il rame (Cu) e lo zinco (Zn). Nel complesso, l'applicazione di Si riduce le concentrazioni di metalli nelle piante.

La riduzione dell'assorbimento di Cd dopo la concimazione del riso con scorie di fornace è stata attribuita a un aumento del pH del suolo, che limita l'assorbimento di Cd, a una riduzione della traslocazione radice-tronco e a cambiamenti nella compartimentazione all'interno della cellula vegetale. L'applicazione di silicato di calcio ha ridotto le concentrazioni di Cd e Zn nei germogli di mais cresciuti su terreni contaminati da Cd o Zn.

Il Si ha influenzato lo zinco all'interno della pianta, poiché lo zinco può co-precipitare con il Si nelle pareti cellulari, riducendo lo zinco solubile nelle piante. Inoltre, l'applicazione fogliare di acido silicico ha ridotto la concentrazione di Cd nei chicchi e nei germogli di riso, aumentandone la biomassa. L'acido silicico ha anche ridotto la concentrazione di arsenico (As) nei germogli di riso coltivati in idroponica.

Il silicio come alleviatore degli stress biotici sulle colture

Gli effetti benefici del Si sono stati dimostrati contro molti agenti patogeni causati da organismi viventi, come a. malattie causate da funghi, batteri e virus, e parassiti, come artropodi (insetti e acari), nematodi (vermi), molluschi (lumache e limacce) e roditori (ratti, topi).

I meccanismi coinvolti sono:

1. Meccanica: biosilicificazione: nella parete cellulare si forma uno strato di silice che costituisce una barriera fisica contro la penetrazione delle spore di funghi come l'oidio, la Septoria e il mal dell'occhio nel frumento e il marciume del gambo, l'esplosione del riso, la fusariosi, la macchia di tan e le macchie fogliari nel riso (29) e altre specie fungine per molte colture agricole.

Lo strato di silice può fungere da deterrente per gli erbivori e ridurre i danni causati dall'alimentazione degli insetti. Rende le foglie meno appetibili e influisce sulla crescita e sulla sopravvivenza degli insetti.

2. Difesa biochimica: Resistenza indotta (sistemica): il trattamento con silicio può innescare nelle piante una resistenza sistemica acquisita (SAR). La SAR è la risposta sistemica di una pianta a un'infezione localizzata, che porta a una maggiore resistenza contro le infezioni successive da parte dello stesso patogeno o di patogeni correlati, grazie alla produzione di composti di difesa, come fitoalessine, proteine legate alla patogenesi e antiossidanti. Questa resistenza sistemica può fornire una protezione di lunga durata all'intera pianta (48).
3. Regolazione degli ormoni vegetali: Il silicio può modulare l'equilibrio degli ormoni vegetali, in particolare l'acido jasmonico (JA) e l'acido salicilico (SA), che svolgono ruoli cruciali nelle risposte di difesa delle piante. Il silicio ha potenziato la via di difesa mediata da JA, coinvolta nella difesa dagli erbivori (49).

Nelle prove sul riso (specie vegetale ad alto accumulo di silicio) è stata registrata la massima resa in granella con i trattamenti che hanno ricevuto irrorazioni fogliari di MSA e dosi dimezzate di pesticidi/fungicidi, che sono risultati più efficaci nell'aumento della resa in granella e in paglia rispetto ai controlli con dosaggio di pesticidi/fungicidi al 100% (50). Ma anche le sole applicazioni fogliari di MSA (senza applicazioni di pesticidi/fungicidi) sono apparse più efficaci rispetto al controllo (con dosi complete di pesticidi/fungicidi).

Nelle piante a basso accumulo di silicio senza strati di silice, l'efficacia del Si è ancora significativa.

Le applicazioni di silicio hanno ridotto la gravità della Phytophthora infestans (muffa d'acqua, un fungo simile alla muffa) nel pomodoro. Diversi tipi di spray al silicio hanno mostrato effetti inibitori (dall'1,11 al 90,37%) rispetto al controllo non trattato. Gli spray a base di MSA hanno registrato la più alta inibizione media della crescita miceliare, significativamente maggiore rispetto agli spray con silicati (37).

In un'altra prova sono stati esaminati gli effetti delle irrorazioni fogliari di OSAB (= MSA) per ridurre i danni di due importanti parassiti, Bemisia tabaci e Tuta absoluta, nelle piante di pomodoro. I risultati hanno mostrato che l'MSA fogliare ha ridotto significativamente la popolazione di mosche bianche immature e di minatori fogliari del pomodoro su una coltura di pomodoro in serra. L'applicazione di MSA per via fogliare è stata più efficace nel ridurre la densità di popolazione di questi parassiti chiave, rispetto all'applicazione di MSA per via drenante nel terreno (52).

In conclusione, il silicio rafforza i meccanismi di difesa delle piante, riducendo l'impatto/danno degli stress biotici, a seconda delle specie vegetali, delle proprietà del suolo, delle condizioni climatiche e degli specifici fattori di stress biotico coinvolti. Il silicio non è un "pesticida", ma un elemento essenziale per molte piante.

Nel complesso, l'applicazione di Si è una strategia promettente nei programmi di gestione per la riduzione degli stress biotici, anche per gli aspetti ecologici e di sicurezza dei prodotti a base di Si.

Effetti benefici dell'applicazione di silicio al suolo

I fertilizzanti a base di silicio, soprattutto silicati, possono avere diversi effetti benefici sul terreno. Il silicio può contribuire alla formazione di aggregati stabili del suolo, migliorandone la struttura e la stabilità. Promuove il legame tra le particelle del suolo, migliorandone la porosità, l'infiltrazione dell'acqua e il drenaggio. Ciò può determinare una migliore aerazione del terreno, lo sviluppo delle radici e la salute generale del suolo.

Nei terreni con alti livelli di elementi tossici come l'alluminio e il manganese, i fertilizzanti a base di silicio possono contribuire ad alleviare i loro effetti tossici sulle piante. Il silicio forma complessi con questi metalli tossici, riducendone la disponibilità e l'assorbimento da parte delle piante. Questo può prevenire o mitigare gli impatti negativi della tossicità dei metalli sulla crescita e sulla produttività delle piante.

Silicio e qualità dei prodotti

Nell'ultimo secolo, la qualità interna di molte colture è diminuita, con conseguente riduzione del contenuto di minerali e vitamine negli ortaggi, contenenti anche residui chimici (44). Dobbiamo mangiare due lattughe oggi per ottenere lo stesso valore nutrizionale di una lattuga nel 1950? Anche i residui di pesticidi rilevati su frutta e verdura sono stati finora troppo elevati. L'uso (eccessivo) di pesticidi e fungicidi può essere dannoso per la fertilità del suolo, distruggendo i microrganismi benefici e diminuendo la concentrazione di Si disponibile per le piante.

Nuovi metodi di produzione, come la coltura senza suolo, l'acquaponica, le torri verticali, ecc. stanno trovando nuovi interessi e mercati. Tuttavia, quali esami comparativi vengono effettuati per verificare la qualità interna di questi prodotti, compreso il contenuto di residui chimici e di acqua? Tali analisi dovrebbero essere effettuate di routine dalle cooperative di coltivatori e dalle catene di supermercati, anche per il bene dei consumatori.

I metodi di produzione hanno un effetto importante sulla fisiologia e sul metabolismo delle piante durante la crescita e lo sviluppo, che si traduce anche nella qualità interna dei prodotti e nella loro conservabilità. In questo senso più olistico, l'applicazione di silicio durante la produzione ha un effetto altamente benefico sulla qualità interna e sulla durata di conservazione. Tuttavia, l'intera filiera, dalla produzione al consumatore, è ancora orientata alla qualità e alla resa del prodotto esterno, ad esempio: dimensioni, forma, aspetto, uniformità e qualità di conservazione (53).

L'uso di MSA per via fogliare sull'uva (12) ha mostrato un miglioramento dei parametri di crescita: aumento del contenuto di clorofilla, dei solidi totali solubili e degli zuccheri. Il contenuto minerale del frutto è aumentato per P, K e Ca. L'aumento del contenuto di Si è stato superiore alla quantità applicata nello spray fogliare. Osservazioni simili sono state registrate in molte altre specie.

Le bucce più dure dei frutti migliorano la resistenza ai danni meccanici durante il trasporto e scoraggiano l'attacco degli insetti. Nelle prove condotte con la MSA fogliare sulla vite, la buccia dell'uva è risultata più spessa e resistente, con una conseguente durata di conservazione significativamente più lunga (58). Risultati simili sono stati riportati per molti altri frutti, come fragole, mele, pere e pomodori, insieme a riduzioni significative delle infezioni da malattie e dei danni da parassiti.

Nelle monocotiledoni, come il grano, il riso, ecc. la qualità interna è stata migliorata nel caso dei livelli di proteine.

Nelle prove condotte nel 2010-2011 sulla canna da zucchero, l'MSA fogliare ha indotto rese significativamente più elevate in termini di aumento del brix e dello zucchero grezzo naturale. Risultati simili sono stati riportati in un'altra prova con MSA fogliare su canna da zucchero (23).