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Silicium

Silizium, das vergessene Element in der Pflanzenernährung

Silizium (Si) ist das zweithäufigste Element in der Erdkruste und ist in unterschiedlichen Konzentrationen in fast allen lebenden Gewebe vorhanden: Pflanzen, Tiere und auch beim Menschen. Es wurde bereits eine Menge an Zeit in die Forschung investiert, um herauszufinden, welche Rolle das Silizium in der Biologie spielt. Gerade erst jetzt sind Wissenschaftler dabei, den Code zu knacken.

Als ein wesentlicher Pflanzennährstoff ist Silizium nicht unbedingt notwendig, aber ”kann eine Pflanze ohne dieses Element wachsen”. Und ja, technische gesehen können Pflanzen ohne das Element Silizium wachsen. Genau wie ein Mensch ja auch ohne körperliche Betätigung überleben kann. Aber es gibt hierzu einen deutlichen Unterschied zwischen Überleben und einer optimalen Gesundheit. Um es nochmals zu verdeutlichen, eine optimale Pflanzengesundheit erfordert eine konstante Versorgung mit Kieselsäure.

In der Regel ist Silizium in Form von Siliziumdioxid (SiO2) mit einer Konzentration von 50-70% in den meisten Böden (Lehm, Sand) vorhanden. Wegen diesem Überfluss, haben die Wissenschaftler die Effekte von Silizium vernachlässigt und bis vor kurzem nicht berücksichtigt. Doch jetzt, mit den neuen technischen Möglichkeiten und dem Ehrgeiz die globale Nahrungsmittelkrise zu lösen, ist das Element Silizium in den Vordergrund der Wissenschaft über Pflanzenforschung getreten.

Silizium ist Voraussetzung für die Gesundheit der Pflanze, höheren Ertrag und eine bessere Qualität. Um ein optimales Ergebnisse mit minimalen Problemen zu ermöglichen, muss der Pflanze Silizium ständig zur Verfügung stehen und zwar dem gesamten Zyklus, von Anfang als Sämling/Klon bis hin zur Ernte.  Was viele jedoch nicht wissen ist die Tatsache, das Pflanzen nur dann Silizium aufnehmen können, wenn es in der Form von Monokieselsäure (SiOH4) verfügbar ist. Sobald eine Pflanze das Silizium in seiner Zellstruktur aufgenommen hat, kann es nicht mehr zu einem andere Teil der Pflanze transportiert werden.

Im Boden (Lehm, Sand) wird Siliziumdioxid (SiO2) durch Mikroben (natürliche chemische Reaktion) in Monokieselsäure (SiOH4) umgewandelt. Monokieselsäure ist die einzige bioverfügbare Form des Siliziums.  Wenn ein Pflanzenzüchter eine andere Form von Silizium sowie Kaliumsilikat und Calciumsilikat an seine Pflanze gibt, dann müssen diese Silikate sich zunächst einer Umwandlung unterziehen. Die Umwandlung dieser Silikate in Monokieselsäure ist jedoch ein komplexer und sehr zeitraubender Prozess. Da sehr häufig die meisten Böden ein schlechtes Mikro-Leben haben, bedingt durch übermäßigen Einsatz von Kunstdünger und Pestizide, ist die Verfügbarkeit von Monokieselsäure sehr begrenzt oder gar nicht vorhanden.

Monomer (einfaches Molekül) Kieselsäure wird ohne jegliche Mühe durch die Wurzeln oder die Blätter aufgenommen und schnell in der gesamten Pflanze über das Xylem (der Holzteil der höheren Pflanze) transportiert. Während des Transports durch das Xylem, wird der grössere Teil Monomere in Polymere überführt (langkettige Moleküle) und dann in die äußere Schicht der Zellwand abgelagert. Diese Schicht in der Zellwand bildet eine starke Struktur auf den Außenseiten der Zellen und bietet der Pflanze die starke strukturelle sowie schädlingsresistente Vorteil des Siliziums. Ein Teil der absorbierten Monokieselsäure wird nicht polymerisiert und erhöht den Wurzeldruck im Xylem, der Transport sowie die Verteilung der anderen Nährstoffe in der Pflanze wird somit optimiert.

Diese allgemein erhöhte Aufnahme von anderen Nährstoffen führt letztendlich zu einem Endprodukt mit einem erhöhtem Brix-Niveau, ein höherem Gehalt an Mineralien sowie einem erhöhtem Nährwert.

afbeelding_1_deUN-polymerisierte Kieselsäure erhöht den Wurzeldruck und die Viskosität des Pflanzensaftes, wodurch eine gleichmäßige Absorption der Nährstoffe in der Pflanze möglich ist. (Bild rechts)

Die Aufnahme und Ablagerung von Monokieselsäure variiert stark zwischen den Pflanzenarten. Die Silizium-Gewebekonzentration in Pflanzen sowie in Reis, Zuckerrohr und einige Gräser sind so hoch, wie 10 % Trockengewicht. Unnötig ist zu sagen, dass 10 % mehr Trockengewicht gleich 10 % mehr Ertrag entspricht und somit gleichzusetzen ist mit 10 % mehr Gewinn.

afbeelding_2Die mechanische Barriere des Siliziums bietet eine stärkere Schutzschicht gegen Infektionen und mehr Ertrag in Bezug auf weiteres Trockengewicht durch Einlagerung von Silizium. (Yoshida S. 1975 die Physiologie von Silizium in Reis. Techn. Stier, Essen Fert. Techn. Centr., Taiwan)

Ein weiterer Vorteil, der Ernährung von Pflanzen mit Monokieselsäure, ist die erhöhte Fähigkeit der Pflanzen mit Stress umzugehen. Die Forschung hat gezeigt, dass in Fällen von Stress durch induzierte Hitze mit einer Temperatur von bis zu 40° C, die Pflanzen welche mit Silizium ernährt wurden gesund und vital sind; und im Gegenteil dazu die unbehandelte Pflanzen sichtlich gelitten hatten. Auch in Fällen von Trockenstress und Belastungen durch hohe Konzentrationen von Salzen im Substrat (hoher EC), war es klar, das die behandelte Pflanzen mit Silizium viel weniger litten als die unbehandelte Pflanzen.

Konventionelle Landwirtschaft setzt im Ackerbau, die von den zuständigen Behörden zugelassenen synthetische Chemikalien in Form von Düngemittel und Pflanzenschutzmittel ein.

Diese synthetische Chemikalien sind verantwortlich für schwache und kranke Pflanzen, wodurch sie wiederum ein potenzielles Ziel für opportunistische Schädlinge und Krankheiten sind. Darüber hinaus werden Insekten, Pilze und Unkraut im Laufe der Zeit mehr und mehr resistenter gegen Insektizide, Fungizide, und Herbizide. Die einzige Gegenmaßnahme, die die konventionelle Landwirtschaft einsetzt, ist eine Steigerung der Konzentration dieser Chemikalien. Dadurch entsteht eine endlose Abwärtsspirale, wodurch sich vielen Züchter hilflos fühlen, an einen Ansturm von Spinnmilben, Thripse, Mehltau, Blattläuse und andere Getreidezerstörer.

Es gibt eine natürliche Art der Lösung dieses Problemes: ”bioverfügbares Silizium”. Die dickste Schicht Silizium lagert sich direkt unter der äußeren Schicht der Zellen (Epidermis) ein, welche in direktem Kontakt mit der Umwelt stehen. Diese Schicht an Silizium macht es sehr schwer für Insekten oder Pilzen an den Pflanzen einzudringen.

Zum Beispiel wenn eine Pflanze von Pilzen angegriffen wird und diese Pilze an der Zellwand teilweise eindringt, kann man sehen, das dort wo genügend frei bewegliches Silizium vorhanden ist, sich dieses Silizium um die angegriffene Stelle konzentriert. Durch den Bau einer Art Festung aus Silizium rundum der befallenen Stelle, schützt sich die Pflanze vor weiteren Angriff. Als eine zweite Linie der Verteidigung, baut die Pflanze auch ein mineralisches Schutzschild auf, um sich gegen Angriffe von Schädlingen oder Pilze zu verteidigen.

afbeelding_4Im Anschluss an eine Pilzinfektion reichern sich höhere Konzentrationen von Silizium um den infizierten Bereich. Im Bild Silizium-Einlagerung um Schimmelsporen auf einer Gurke (Laval University Kanada, 2006)

Mit einem Blick auf das Gesamtbild, können die nächsten Schlussfolgerungen gezogen werden in Bezug auf Pflanzen, die häufig eine ausreichende Dosierung von Monokieselsäure erhalten haben:

  • Stärkere und dickere Äste
  • Kompaktere Pflanze mit kürzeren Internodien
  • Erreichen eines höheren Brix-Wert und höhere Inhaltsstoffe
  • Festere Früchte mit einem höheren Nährwert und längerer Haltbarkeit
  • Praktisch nicht anfällig für Angriffe durch Schädlinge oder Pilze
  • Resistenter gegen Hitze (bis zu 40° C)
  • Resistenter gegen Stress, verursacht durch hohe Konzentrationen von Salzen im Substrat (hoher EC)
  • Besser und gleichmäßiger mineralisiert, wodurch die Möglichkeit in Bezug auf Mangelerscheinungen wesentlich kleiner ist
  • Höheren Ertrag

Wenn Monokieselsäure auf natürliche Weise aus einem Silikat umgewandelt wurde, dann nur für eine kurzen Zeitraum. Denn Monokieselsäure ist nicht stabil und wandelt sich sehr leicht wieder in eine nicht absorbierbare Form von Silikat um.

Vor ein paar Jahren ist es Aptus gelungen, die Entwicklung der spezifischen Formel zur Herstellung einer stabilen Form von Monokieselsäure, welche von der Pflanze innerhalb von wenigen Stunden resobiert werden kann. Diese patentierte Formel wird hergestellt für den Endverbrauchermarkt unter dem Namen ”Aptus Regulator”. Im Laufe der Jahre hat sich der Aptus Regulator als ein äußerst wertvolles Produkt unter allen Züchter in der ganzen Welt bewährt. Der Aptus Regulator verfügt über eine einmalige stabile Monokieselsäure in Pharmazeutischer-/Lebensmittelqualität.

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