Krzem został zidentyfikowany w 1787 roku przez Antoine Lavoisiera. Natomiast Humphry Davy, w 1800 r. błędnie uznał, że krzem jest związkiem chemicznym i opinia ta przetrwała aż do 1824 r., kiedy to dopiero Jöns Jacob Berzelius otrzymał czysty krzem z krzemionki SiO2, przeprowadzając ją kwasem fluorowodorowym w SiF4i redukując go potasem. Jedyną grupą roślin, która nie może rozwijać się bez krzemu są rośliny z rodziny skrzypowatych. W ostatnim czasie zaczęto interesować się krzemem w nawożeniu roślin uprawnych i tak zaczęła się moda na dokarmianie roślin krzemem. Czy faktycznie krzem jest konieczny i skuteczny w nawożeniu roślin? 

Co wiadomo o krzemie

Krzem w glebie występuje głównie w postaci krzemionki i różnego rodzaju krzemianów. Mimo iż występuje w dużych zawartościach w glebie i jest składnikiem przede wszystkim frakcji piasku i pyłu, to większość krzemu glebowego jest praktycznie nierozpuszczalna w wodzie. W związku z tym pierwiastek ten jest słabo pobierany przez rośliny.

Pobieranie krzemu przez rośliny zależy nie tylko od jego dostępnej formy w roztworze glebowym, ale także od zabiegów agrotechnicznych, między innymi od wapnowania oraz nawożenia mineralnego. Pobieranie tego pierwiastka przez rośliny zwiększa się, gdy wzrasta wilgotność gleby oraz w warunkach wzmożonej aktywności mikroorganizmów. Stosowanie zbyt wysokich dawek azotu i fosforu mineralnego może z kolei ograniczać dostępność krzemu dla roślin. Wraz z podwyższeniem odczynu gleby wzrasta ilość dostępnego krzemu dla roślin. Dlatego też, aby dostarczyć krzem roślinom należy aplikować go drogą dolistną. 

Krzem występuje w wielu roślinach, którym jest potrzebny do prawidłowego rozwoju, jednak nie udało się udowodnić, aby był niezbędny do rozwoju wszystkich gatunków roślin. W zależności od zawartości krzemu w roślinach, można wyodrębnić rośliny zawierające powyżej 1% krzemu, do tej grupy należą skrzyp polny i trawy. Rośliny bobowate zawierają poniżej 1% tego pierwiastka i są określane jako wrażliwe. Najwięcej krzemu kumulują rośliny zbożowe, ok. 3%, natomiast dwuliścienne tylko 0,5%. Podział gatunków roślin na trzy grupy ze względu na zawartość krzemu (wg różnych autorów) zamieszczono na rysunku poniżej.

Krzem poprawia żywotność i zdrowotność

Krzem zwiększa odporność roślin na porażenie przez patogeny chorobotwórcze i inwazję szkodników, gdyż ich wnikanie w tkanki roślin wysycone krzemionką jest utrudnione. W związku z tym, że krzem wpływa korzystnie na wzmocnienie ścian komórkowych roślin (większa ich twardość i sztywność), tworzy naturalne bariery ochronne i zmniejsza w ten sposób żerowanie szkodników i niszczenie tkanek. Uszczelnione wewnątrz tkanki ścian komórkowych mają również większą odporność na mechaniczne uszkodzenia, a także przerost grzybni chorób grzybowych. Dzięki sztywniejszym łodygom zmniejsza się wyleganie roślin oraz zwiększa się odporność na stres wodny oraz niskie i wysokie temperatury. 

W okresach niedoboru wody krzem ogranicza transpiracje roślin, intensyfikuje fotosyntezę, przy niedostatecznej dostępności światła może również wzmacniać syntezę barwników fotosyntetycznych. Rośliny, które są nawożone krzemem zwykle łatwiej znoszą też niskie temperatury w okresie wczesno wiosennym i w związku z tym są odporniejsze na przymrozki. Na przykład, z badań wynika, że pomidory i ogórki uprawiane w kulturach wodnych bez dodatku krzemu prawidłowo rozwijają się tylko do kwitnienia. Potem rośliny więdną i nie wydają owoców. Zauważono, że po dodaniu krzemu do pożywek rośliny szybciej rosną, wytwarzają też większe korzenie, co ma wpływ na zmniejszenie presji stresu wodnego w warunkach suszy.

Krzem wpływa też na właściwości chemiczne. Jeśli rośliny rosną na glebach zanieczyszczonych, to łagodzi toksyczność metali ciężkich, a w warunkach niedoboru fosforu i nadmiaru azotu, reguluje saldo składników mineralnych. Łagodzi także skutki zasolenia gleby. Badania przeprowadzone nad krzemem potwierdzają jego korzystny wpływ na odporność roślin na suszę, uszkodzenia mechaniczne oraz lepsze plonowanie. Obecnie prowadzone przez mnie badania oceny przydatności rolniczej stymulatorów wzrostu trzech preparatów zawierających krzem są także obiecujące. Przypuszcza się, iż krzem wzmaga syntezę barwników asymilacyjnych i to znajduje potwierdzenie w większej wydajności fotosyntezy. 

Na rynku jest jeszcze niewiele preparatów zawierających krzem

Barier Si-Ca to nawóz zawierający 14,8% Ca i 24% Si, opracowany specjalnie, aby zwiększyć wytrzymałość i odporność roślin na stres. Zgodnie z zaleceniami producenta, nawóz zaleca się stosować podczas intensywnego wzrostu owoców. Herbagreen to z kolei mineralny nawóz dolistny z krystaliczną formą̨ krzemu, zawierający dodatkowo mikroelementy. Według producenta, zwiększa wigor roślin oraz poprawia wydajność́ fotosyntezy.

Optysil jest stymulatorem wzrostu zawierającym łatwo przyswajalny przez rośliny krzem i dzięki temu wzmacnia ściany komórkowe oraz stymuluje szereg ważnych procesów życiowych w roślinie. Jak podaje producent, stosowanie stymulatora Optysil zwiększa tolerancję roślin na niekorzystne warunki uprawowe, ogranicza wpływ stresu biotycznego spowodowanego przez patogeny chorobotwórcze i/lub atak szkodników oraz stymuluje wzrost korzeni roślin i poprawia plonowanie roślin. 

Płynny preparat Krzemian – zgodnie z danymi producenta pobudza roślinę do fotosyntezy, zwiększa zawartość chlorofilu i tym samym stymuluje roślinę do zwiększenia powierzchni części nadziemnych, łagodzi skutki suszy i mrozu (minimalizuje parowanie wody z nadziemnych części roślin w okresie suszy i uodparnia roślinę na niskie temperatury) oraz zwiększa plon i jego jakość. 

Agriker Silicium to z kolei biostymulator i nawóz krzemowo-potasowy. Produkt zapobiega atakom patogenicznych grzybów, poprawia odżywienie rośliny i pobieranie wody (silny efekt antystresowy i zapobiegający suszy) oraz wzmacnia pobieranie mikro- i makroskładników pokarmowych aktywizując system korzeniowy. 

Dr Dorota Pikuła (IUNG-PIB Puławy)
Na zdjęciu: Skrzyp polny (Equisetum arvense) jest rośliną, która nie może funkcjonować bez krzemu (fot. Marek Kalinowski)