Pierwiastki korzystne (beneficial elements), nazywane również pożytecznymi, czy dobroczynnymi nie należą do składników pokarmowych niezbędnych dla roślin, tak jak podstawowe makro- i mikroelementy. Stosowane w niewielkich dawkach wpływają jednak korzystnie na wzrost i rozwój wszystkich gatunków roślin przyczyniając się do zwiększenia plonu i poprawy jego jakości.

Jeszcze prze dwoma dekadami większość światowych badaczy jako pierwiastki korzystne uznawała: krzem (Si), sód (Na), kobalt (Co), nikiel (Ni) i glin (Al). W miarę postępu badań lista pierwiastków pożytecznych dla rośli zwiększyła się o selen (Se), tytan (Ti), wanad (V), jod (J), a nawet cer (Ce) i lantan (La) i nadal nie jest zamknięta. Od wielu lat na rynku dostępne są biostymulatory zawierające pierwiastki korzystne w różnych połączeniach.

Krzem – pierwiastek dobroczynny w warunkach stresowych

Spośród pierwiastków korzystnych najbardziej poznany i przebadany jest krzem. Pierwiastek ten występuje w glebach w bardzo dużej ilości, ale jedyną dostępną formą dla roślin jest kwas krzemowy H₄SiO₄, którego zawartość w glebach może być zbyt niska. Rośliny uprawiane na glebach piaszczystych, teoretycznie zasobnych w krzem (piasek) mogą odczuwać jego niedobory. Największe zapotrzebowanie na ten pierwiastek wykazują gatunki jednoliścienne (ryż, trzcina cukrowa, pszenica). Krzem jest powszechnie stosowany w produkcji roślinnej doglebowo i dolistnie w krajach klimatu tropikalnego, gdzie gleby wykazują niską zawartość Si przyswajalnego. Wyniki badań z ostatnich lat wskazują, że nawożenie krzemem przynosi wzrost plonów roślin również w krajach o klimacie umiarkowanym.

Krzem akumulowany jest głównie w liściach i w korzeniach pod skórką w postaci nierozpuszczalnego żelu krzemionkowego. Im więcej krzemu pobierze roślina, tym grubsza warstwa ochronna przed wnikaniem i atakiem patogenów. Krzem w warunkach suszy skutecznie zmniejsza w roślinie presję stresu wodnego poprzez wspomaganie gromadzenia osmolitów w komórkach, ograniczenie strat wody i poprawę zaopatrzenia roślin w składniki mineralne (Sienkiewicz-Cholewa, Prog. Plant Prot., 2020, 2021).

Sód – korzystny dla buraka i nie tylko

Korzystne działanie tego składnika należy rozpatrywać w kilku aspektach:

• sód, podobnie jak potas zwiększa tolerancję roślin na suszę, zatrzymuje wodę w roślinie poprzez zwiększenie ciśnienia osmotycznego komórek,
• sód w „duecie” z potasem przyspiesza zamykanie i opóźnia otwieranie aparatów szparkowych zapewniając roślinom turgor,
• sód zwiększa tempo transportu węglowodanów z liści do korzeni (ważne w uprawie buraka),
• sód jest pożądanym składnikiem paszy dla zwierząt (Grzebisz, 2008).

Sód odgrywa szczególną rolę w żywieniu gatunków roślin „sodolubnych”, do których należy burak pochodzący z rejonów nadmorskich, zasobnych w ten składnik oraz szpinak. W uprawie buraka sód może stanowić składnik plonotwórczy. Dobrze plonujące buraki pobierają nawet do 100 kg Na, tj. 135 kg Na₂O z ha (ok. 1,4 kg Na/t korzeni). Badania dowodzą, że w obecności sodu efektywniej działa potas. Prawidłowy stosunek K:Na w nawożeniu powinien wynosić ok. 3,5:1 (Górski, Agropolska.pl, 2018). Zapotrzebowanie roślin na sód utrudnia jego zmienna zawartość w glebie. Sód (Na) w glebie jest bardzo mobilny i łatwiej wypłukiwany niż potas. Nawożenie tym pierwiastkiem przynosi więc lepsze efekty na glebach lekkich, wykazujących niską jego zawartość, niż na glebach ciężkich. W nawożeniu doglebowym sodem należy zachować ostrożność, ponieważ za wysoka dawka może spowodować wzrost zasolenia gleb i utrudnienie pobierania składników pokarmowych oraz niszczyć strukturę gruzełkową gleby.

Glin - pierwiastek korzystny, a także wróg roślin

Na podstawie przeglądu literatury z kraju i ze świata można by wnioskować, że glin jest wręcz pierwiastkiem niekorzystnym dla roślin. Od 100 lat jest on znany jako czynnik ograniczający wzrost roślin. Pomimo tego, że jest wszechobecny w glebach (glinokrzemiany, tlenki glinu) i towarzyszy roślinom podczas cyklu życiowego nie pełni żadnej określonej funkcji biologicznej. Najbardziej rozpowszechnioną formą jest glin trójwartościowy (Al³⁺) i ma największy wpływ na wzrost roślin, natomiast wytrącony lub chelatowany Al ze związkami organicznymi nie jest toksyczny dla roślin. Na glebach kwaśnych, o pH <5,5 ilość dostępnego glinu staje się dla roślin toksyczna i powoduje u wielu gatunków roślin redukcję sytemu korzeniowego i ograniczenie pobierania wody i składników pokarmowych. Korzenie roślin są znacznie skrócone, a w skrajnych przypadkach zamierają.

Co zaskakujące – stymulacja wzrostu korzeni jest też jednym z korzystnych efektów działania glinu. Poza tym, glin dostępny dla roślin w umiarkowanej ilości zwiększa dostępność fosforu, zapobiega toksyczności Fe, Mn i Cu i aktywuje geny związane z tolerancją na stresy abiotyczne. Bezpieczny poziom glinu dostępnego dla roślin zapewnia pH 5,5-6,5 (Poschenrieder i in., 2008, Sci. Total Environ.; Nogueirol i in., 2015 Environ. Monit. Assess.; Bojorquez i in., 2017, Front. Plant Sci.)

Kobalt i nikiel – ważne w uprawie bobowatych

Kobalt wywiera pozytywny wpływ na wzrost i rozwój roślin bobowatych (wcześniej: motylkowe), żyjących w symbiozie z bakteriami brodawkowymi (Rhizobium) wiążącymi azot atmosferyczny. Korzystne działanie i rola tego pierwiastka wynika z jego udziału w syntezie koenzymu kobalaminy (Co stanowi kation centralny) przez bakterie Rhizobium, które redukują azot atmosferyczny do jonu amonowego.

Dostarczony roślinom kobalt zwiększa ilość wiązanego azotu N₂. Niezbędność tego pierwiastka dla roślin bobowatych potwierdzono już w latach 60. ubiegłego wieku.

Nikiel wchodzi w skład enzymu ureazy, który jest niezbędny do rozkładu mocznika CO(NH₂)₂ zawierającego azot w formie amidowej. W skład ureazy wchodzi 12 atomów Ni. Składnik ten jest szczególnie pożądany przez rośliny bobowate, które metabolizują w roślinach toksyczne pochodne mocznika powstałe w procesach przemian azotu. Stosowanie w praktyce oprysków dolistnych mocznikiem zwiększa zapotrzebowanie roślin na ten składnik. Dobrze odżywione niklem wytwarzają duże brodawki korzeniowe, zdolne wiązać więcej azotu. Nasiona bobowatych zawierają zwykle duże ilości tego pierwiastka, a jego niedobór w roślinach występuje zazwyczaj w fazie kwitnienia i dojrzewania nasion (Hu i in. 2021, Fabiano i in. 2015; Front. Plant Sci.)

Selen i jod - ważny dla roślin i w diecie ludzi i zwierząt

Trwają badania nad możliwością dostarczania roślinom pierwiastków korzystnych takich jak selen i jod w kontekście biofortyfikcji, tj. wzbogacenia roślin w dostępny składnik. Stosując niewielkie dawki tych pierwiastków można radykalnie zwiększyć ich zawartość w roślinach i w konsekwencji ich spożycie. Niedobór Se w pożywieniu skutkuje spadkiem produktywności zwierząt i zwiększoną zachorowalnością ludzi na raka. Dowiedziono, że selen wpływa pozytywnie na odporność wielu gatunków roślin na stresy abiotyczne i biotyczne. Niedobór jodu prowadzi natomiast do zaburzeń syntezy hormonów tarczycy i rozwoju płodu. Zwiększenie zawartości jodu w roślinach jest alternatywą dla jodowania soli kuchennej. Jod korzystnie wpływa na syntezę białek (składnik enzymów), wzmacnia, podobnie jak krzem, ściany komórkowe roślin i zwiększa ich odporność na patogeny. Wzbogacana w te pierwiastki jest głównie pszenica oraz warzywa (Feng i in. 2013, Environ. Exp. Bot., Strzetelsk 2005, Post. Nauk Rol, 2005).

Za co odpowiada tytan i wanad?

Tytan poprawia zapylanie roślin. Pierwiastek ten ma wpływ na witalność pyłku kwiatowego, zapylenie, zapłodnienie, tworzenie nasion i owoców. Ti łagodzi więc skutki niedostatecznego zapylenia, co ma olbrzymie znaczenie w kontekście spadku liczebności pszczół (za Węgorkiem).
Wanad stymuluje pobieranie składników pokarmowych, fotosyntezę, proces zapylania, syntezę enzymów i antyoksydantów.