Кремний в жизни растений


Кремний в жизни растений

Кремний выполняет удивительно большое количество функций в жизни растений, и особенно важен в стрессовых условиях. Роль кремния можно сравнить с ролью вторичных органических метаболитов, выполняющих в растениях защитные функции. Видя все многообразие ролей, которые кремний играет в растениях против различных стрессов, сегодня мировые ученые признают, что еще далеки от разработки «единой теории» кремния в биологии и сельском хозяйстве.

 

Функции кремния в растении

Кремний оказывает существенное влияние на рост и развитие растений, повышает урожайность и улучшает качество продукции. При этом положительный эффект кремния особенно заметен у растений в стрессовых условиях.Кремний предает растениям механическую прочность, укрепляет стенки клеток, обеспечивая жесткость различных органов растения.

Кремний в оптимальных дозах способствует лучшему обмену в тканях азота и фосфора, повышает потребление бора и ряда других элементов; обеспечивает снижение токсичности избыточных количеств тяжелых металлов. Оптимизация кремниевого питания растений приводит к увеличению площади листьев. В таких условиях у растений формируются более прочные клеточные стенки, в результате чего снижается опасность полегания посевов, а также поражения их болезнями и вредителями.

Одной из важных функций активных форм кремния является стимуляция развития корневой системы. Исследования на злаковых, цитрусовых, овощных культурах и кормовых травах показали, что при улучшении кремниевого питания растений увеличивается количество вторичных и третичных корешков на 20–100% и более. Дефицит кремниевого питания служит одним из лимитирующих факторов развития корневой системы растений. Установлено, что оптимизация кремниевого питания повышает эффективность фотосинтеза и активность корневой системы.

 

Особенности элемента

Необходимо выделить некоторые закономерности, которые выделяют кремний из ряда других элементов в жизнедеятельности растений.

Первое, что стоит заметить, что почти все растения (за редким исключением) могут быть выращены без кремния в питательной среде. Даже кремниефильные растения, такие как рис и пшеница.

Другой особенностью является то, что кремний накапливается в растениях в больших количествах, которые часто превышают величину поглощения основных макроэлементов (азот, фосфор и калий).Диапазон концентраций кремния в растениях значительно шире, чем других питательных элементов. Так, содержание кремния колеблется в пределах 0,1–10% от сухой массы, в то время как, например, для азота этот разброс составляет 0,5-6%, для калия: 0,8-8%, фосфора: 0,15-0,5%. Т.е разброс концентрации кремния на порядок больше, чем у других элементов.

Очень важно заметить, что при выращивании в искусственных благоприятных условиях растения практически не нуждаются в кремнии.

Выделяют три группы растений по содержанию кремния в сухом веществе:

  • содержание кремния более 5% (рис, тростник и др.);
  • содержание кремния более 1% (ячмень, рожь и др.);
  • содержание кремния менее 1% (например, двудольные – огурец, подсолнечник и др.).

 

Форма кремния в тканях растений

В тканях растений кремний находится в виде водорастворимых соединений типа ортокремниевой кислоты (H4SiO4), ортокремниевых эфиров, а также в форме нерастворимых минеральных полимеров и кристаллических примесей. В составе органического вещества растительных тканей Si образует ортокремниевые эфиры оксиаминокислот, оксикарбоновых кислот, полифенолов, углеводов, стеринов, а также производные аминокислот, аминосахаров и пептидов. Наиболее важными растворимыми формами кремния в растениях и системе почва-растение являются монокремниевая и поликремниевые кислоты. Эти неорганические соединения всегда присутствуют в природных водных растворах. Причем между ними существует тесная взаимосвязь.