Silicon as a Smart Fertilizer for Sustainability and Crop Improvement

Resumo

O silício (Si), apesar de ser abundante na natureza, ainda não é considerado um elemento necessário para as plantas. A suplementação de Si em plantas tem sido extensivamente estudada nas últimas duas décadas, e o papel do Si no alívio do estresse biótico e abiótico está bem documentado. Devido à natureza não corrosiva e à sustentabilidade do Si elementar, a fertilização com Si nas práticas agrícolas tem ganhado mais atenção. Nesta revisão, fornecemos uma visão geral dos diferentes tipos de fertilizantes inteligentes, aplicação de fertilizantes à base de Si na agricultura, disponibilidade de fertilizantes de Si e experimentos realizados em casas de vegetação, câmaras de crescimento e campos abertos. Também discutimos as perspectivas de promover o Si como um fertilizante inteligente entre agricultores e a comunidade de pesquisa para uma agricultura sustentável e melhoria da produtividade. A revisão da literatura e estudos empíricos sugerem que a aplicação de fertilizantes à base de Si deve aumentar no futuro. Com o potencial da nanotecnologia, novas aplicações de fertilizantes com nanoSi (NSi) podem aumentar ainda mais o uso e a eficiência dos fertilizantes de Si. No entanto, a conscientização geral e a investigação científica do NSi precisam ser cuidadosamente consideradas. Assim, acreditamos que esta revisão pode fornecer insights para futuras pesquisas sobre fertilizantes de Si, bem como promover o Si como um fertilizante inteligente para a sustentabilidade e melhoria da produtividade agrícola.

Abstract

Silicon (Si), despite being abundant in nature, is still not considered a necessary element for plants. Si supplementation in plants has been extensively studied over the last two decades, and the role of Si in alleviating biotic and abiotic stress has been well documented. Owing to the noncorrosive nature and sustainability of elemental Si, Si fertilization in agricultural practices has gained more attention. In this review, we provide an overview of different smart fertilizer types, application of Si fertilizers in agriculture, availability of Si fertilizers, and experiments conducted in greenhouses, growth chambers, and open fields. We also discuss the prospects of promoting Si as a smart fertilizer among farmers and the research community for sustainable agriculture and yield improvement. Literature review and empirical studies have suggested that the application of Si-based fertilizers is expected to increase in the future. With the potential of nanotechnology, new nanoSi (NSi) fertilizer applications may further increase the use and efficiency of Si fertilizers. However, the general awareness and scientific investigation of NSi need to be thoughtfully considered. Thus, we believe this review can provide insight for further research into Si fertilizers as well as promote Si as a smart fertilizer for sustainability and crop improvement.