Efeito do Silício em culturas de lavouras

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Efeito do Silício em culturas de lavouras
Bruna Lana Campanenute Soares
Disciplina: Nutrição e Metabolismo das Plantas 
Prof. Dr. Carlos Moacir Bonato
Introdução
O silício (Si) é segundo elemento mais abundante da crosta terrestre
Elemento benéfico
No ambiente é encontrado como dióxido de silício (SiO2) 
A maioria dos solos é pobre em Si solúvel ou disponível para as plantas (H2SiO4). 
Papel importante na tolerância das plantas a estresses bióticos e abióticos.
Silício no solo
O óxido de silício (SiO2) é o mineral mais abundante nos solos, constituindo a base da estrutura da maioria dos argilominerais
É encontrado, basicamente, na forma de quartzo, opala (SiO2.nH2O) e outras formas não-disponíveis às plantas 
Com a intemperização dos minerais, solos que apresentam pH 9,0, o silício é encontrado na solução na forma de ácido monosilícico (H4SiO4), - adsorção por óxidos de Al e de Fe, 
Em pH do solo abaixo de 9,0 o Si é absorvido na forma de ácido monosilícico não dissociado.
Silício nas plantas
O silício proporciona maior resistência às paredes das células tornando-as menos vulneráveis às enzimas de degradação.
O silício pode aumentar o número e o tamanho dos aerênquimas nas plantas de arroz, estruturas responsáveis pela condução do oxigênio da parte aérea para as raízes, aumentando o poder oxidativo, diminuindo a toxidez de ferro e manganês na planta 
Silício nas plantas
O uso de silício tem promovido melhora na arquitetura da planta e aumento na fotossíntese, resultado de uma menor abertura do ângulo foliar, deixando as folhas mais eretas, diminuindo o auto-sombreamento, sobretudo em condições de alta densidade populacional e altas doses de nitrogênio (YOSHIDA et al., 1969; BALASTRA et al., 1989). 
Silício nas plantas
As plantas absorvem o Si da solução do solo na forma de ácido monossilícico Si(OH)4 
O coeficiente de permeabilidade de ácido silícico para a membrana plasmática é estimado em 10-10 m.s-1 
Esta baixa permeabilidade não poderia explicar o alto teor de Si encontrado na parte aérea do arroz, sugerindo que o ácido silícico é transportado através da membrana plasmática não por difusão passiva, mas pela captação ativa nas raízes (TAMAI e MA, 2003). 
Silício nas plantas
OKUDA e TAKAHASHI, 1962- A absorção de Si não é afetada pela transpiração
Luyckx et al., 2017 - sendo captado por aquaporinas das raízes na forma de ácido silícico, transportado pelo xilema e sua distribuição depende das taxas de transpiração dos diferentes órgãos da planta. 
Absorvido pela planta na forma de ácido monossilícico (H4SiO2) juntamente à água (fluxo de massa)
Silício nas plantas
A maior parte do Si é incorporada na parede celular, principalmente nas células da epiderme, estômatos e tricomas, ou depositada juntamente a outros elementos, originando depósitos amorfos chamados de fitólitos ou sílica biogênica 
Acumula principalmente nas áreas de máxima transpiração
A maior proporção do Si na planta está na forma de sílica amorfa hidratada (SiO2. nH2O) e assim se torna imóvel na planta (Faquin, 2005). 
Silício nas plantas
O elemento é imóvel na planta e é depositado nas lâminas foliares, bainhas foliares, colmos, cascas e raízes sendo que na lâmina foliar o acúmulo é maior que na bainha foliar (
Entretanto, para Winslow (1992) a casca do arroz é o órgão que mais acumula silício na planta, seguido pela folha bandeira e panícula. 
Silício nas plantas
Yoshida et al. (1962) e Agarie et al. (1998) observaram que a maior parte do silício absorvido pela planta é depositada na folha, nos tecidos da epiderme logo abaixo da cutícula, mais precisamente nas paredes celulares mais externas. 
Silício nas plantas
Distribuição depende muito da espécie de planta
Em plantas acumuladoras de Si, como o arroz, cerca de 90% está na parte aérea. 
Podem ser classificadas como acumuladoras, excludentes ou intermediárias 
Acumuladoras incluem as gramíneas, por exemplo o arroz, as quais contem de 10-15% de SiO2 na matéria seca. Este grupo inclui também alguns cereais, cana de açúcar e poucas dicotiledôneas, com teores bem mais baixos, na ordem de 1 a 3%. 
As não acumuladoras são dicotiledôneas, como as leguminosas, com teores menores que 0,5% de SiO2 (Faquin, 2005). 
RESISTENCIA A SECA E ESTRESSE SALINO
A resistência à seca induzida pelo Si está relacionada com redução da transpiração e com o aumento capacidade de absorção de água. A redução na transpiração ocorre devido a deposição de Si na cutícula foliar. 
Em adição, o Si melhora a capacidade de a planta absorver água através do estímulo da expressão de aquaporinas.
Tem sido demonstrado que o Si pode inibir a absorção de sódio (Na+) e cloreto (Cl-) e aliviar os sintomas do estresse salino 
O Si também reduz a translocação de íons tóxicos da raiz para a parte aérea. Efeito estabilizador direto sobre a atividade da bomba de prótons (Na/K) nas extremidades das raízes expostas ao sal.
Metais Pesados
O Si parece aliviar os efeitos de metais pesados nas plantas através da redução de sua captação pelas raízes e/ou do transporte para outros órgãos, o que leva ao menor acúmulo dos metais nos tecidos
Por exemplo, a presença de meta-silicato de sódio pode aumentar o pH do solo, reduzindo a disponibilidade dos metais para absorção 
Metais Pesados
Além disso, meta-silicatos solúveis podem sofrer hidrólise e gerar ácido meta-silícico gelatinoso, que retém os metais pesados. Adicionalmente, as plantas tratadas com Si podem exsudar fenólicos como catequina e quercetina com fortes capacidades quelantes de alumínio.
O aumento da compartimentação dos metais pesados em áreas de baixa atividade metabólica dos tecidos vegetais, como paredes celulares ou vacúolos, também é um importante mecanismo para tolerância/resistência a metais pesados ​​em plantas 
Metais Pesados
Por exemplo, plantas de arroz tratadas com Cd apresentaram maior acúmulo deste elemento nas paredes celulares das raízes e menor acúmulo na parte aérea quando cultivadas na presença de Si. Além disso, evidências sugerem que o Si pode aliviar o estresse induzido pelo Cd através da ativação do sistema antioxidante 
É demonstrado em pepino, algodão e arroz. 
A aplicação foliar de Si em plantas de couve-flor chinesa resultou no alívio da toxicidade do Cd devido a redução da absorção radicular de Cd e de sua translocação para o caule, reforçando sua compartimentação nas paredes das células radiculares (Wu et al., 2018).
Metais Pesados
Outro efeito benéfico é o aumento da tolerância das plantas à toxidez de Mn. 
Distribuição mais uniforme do Mn na lâmina foliar, impedindo a formação das pontuações marrons, sintomas típicos de toxidez de Mn. 
Já para o arroz inundado, o Si aumenta o poder oxidante das raízes, diminuindo a absorção e a toxidez do Fe e Mn. Este mecanismo é explicado devido a uma melhor estruturação do aerênquima, proporcionando a oxidação desses elementos na superfície radicular, diminuindo a disponibilidade e a absorção dos mesmos (Faquin, 2005).
Controle de doenças
Resistência mecânica 
Compostos fenólicos e Si acumulam-se nos sítios de infecção, 
O Si pode formar complexos com os compostos fenólicos e elevar a síntese e mobilidade destes no apoplasto. Uma rápida deposição de compostos fenólicos ou lignina nos sítios de infecção é um mecanismo de defesa contra o ataque de patógenos, e a presença de Si solúvel facilita esse mecanismo de resistência (MENZIES et al., 1991).  
Controle de pragas
Segundo Agarie et al. (1998), o silício estaria envolvido na biossíntese dos componentes da parede celular, devido às folhas das plantas de arroz tratadas com silício apresentarem níveis mais altos de polissacarídeos do que as folhas das plantas que não foram tratadas com silício. 
O ataque de pragas na cana-de-açúcar, principalmente a broca do colmo, cigarrinha, e doenças tais como a ferrugem e outras poderiam ser diminuídas nas cultivares acumuladoras de Si (KORNDÖRFER et al., 2002). 
Fontes para fins agricolas
alta concentração de Si solúvel, 
boas propriedades físicas, 
facilidadepara aplicação mecanizada, 
pronta disponibilidade às plantas, 
boa relação e quantidades de Ca e Mg, 
baixa concentração de metais pesados 
baixo custo. 
Fontes para fins agricolas
Resíduos vegetais (casca de arroz e bagaço de cana) ou as cinzas obtidas da queima desses materiais para geração de vapor
São de liberação lenta no solo e insuficientes para atender à demanda por Si na agricultura. 
Um grande número de materiais industrializados pode ser utilizado como fonte de silicatos para atendimento de demandas da agricultura. 
Fontes para fins agricolas
Fontes de silício mais utilizadas como adubo é o termofosfato magnesiano, que apresenta em torno de 25% de SiO2.
Dentre eles, podem ser citados: escórias de siderurgia, wollastonita, subprodutos da produção de fósforo elementar, silicatos de cálcio, sódio, potássio e magnésio (serpentinito), cimento, termofosfato (LIMA FILHO et al., 1999). 
Outros produtos comerciais no mercado nacional, incluindo soluções fluídas e rochas silicatadas, dentre os quais podem ser citados: 
Silifértil®, Microton®, Siligran®, Termofosfato Yoorin®, Siligesso® e Sili-K®
Tabela 1. Teores de silício total e solúvel, óxidos de cálcio (CaO) e magnésio (MgO) e poder de neutralização (PN) de algumas fontes comerciais de silício.
	Fonte de Si	Teor de silício (%)		%CaO	%MgO	%PN**
		Total	Solúvel*			
	Wollastonita	51,9	30,1	42,4	0,2	76,4
	Escória de P	12,3	33,1	40,9	7,3	91,3
	Alto - forno	33,4	5,1	42,5	5,2	89,1
	Subproduto magnesiano	24,0	53,0	55,0	12,0	10,3
Cavalinha
Conclusões
Elemento benéfico
Controle de pragas e doenças
Resistencia a estresses hídrico e salino
Plantas acumuladoras