În contextul schimbărilor climatice, stresul termic reprezintă o provocare majoră pentru agricultură, afectând randamentul și calitatea culturilor. Biostimulatorii – substanțe naturale sau sintetice precum aminoacizii, extractele de alge, proteinele hidrolizate, acizii humici și microorganismele benefice – oferă o soluție eficientă pentru creșterea rezistenței plantelor la temperaturi extreme.
Prin stimularea mecanismelor de apărare naturală, îmbunătățirea absorbției nutrienților și reglarea activității hormonale, biostimulatorii ajută plantele să-și refacă echilibrul fiziologic și să supraviețuiască în condiții dificile. Dar ce îi face atât de eficienți și cum pot fi folosiți cu succes în agricultură? Răspunsurile stau în mecanismele lor de acțiune și aplicabilitatea practică, pe care le vom explora în continuare.
Ce sunt biostimulatorii?
Biostimulatorii sunt substanțe sau produse aplicate plantelor sau solului pentru a stimula procesele naturale ale plantelor, cum ar fi absorbția nutrienților, eficiența metabolică și toleranța la stres. Vezi biostimulatorul organic Amalgerol Essence! Spre deosebire de fertilizanți sau pesticide, biostimulatorii nu furnizează nutrienți esențiali în mod direct și nu au rolul de a combate dăunători sau boli. În schimb, ei îmbunătățesc procesele biologice și fiziologice ale plantelor.
Rolurile principale ale biostimulatorilor:
- creșterea capacității de rezistență la stres abiotici (termic, hidric, salin, etc.);
- îmbunătățirea randamentului și calității culturilor;
- optimizarea utilizării nutrienților și a apei;
- stimularea proceselor metabolice esențiale, inclusiv fotosinteza, respirația și sinteza proteinelor.
Compoziția biostimulatorilor
Biostimulatorii pot fi de origine naturală sau sintetică și includ diverse substanțe active care interacționează pozitiv cu plantele:
1. Aminoacizi:
- sunt componente fundamentale ale proteinelor și joacă un rol esențial în metabolismul plantelor;
- ajută la sinteza proteinelor, îmbunătățesc rezistența la stres și contribuie la formarea de clorofilă;
- exemple de aminoacizi esențiali folosiți: prolina, glicina, glutamina.
2. Extracte de alge marine:
- obținute din alge brune, roșii sau verzi;
- conțin compuși bioactivi precum polizaharide, acizi grași, vitamine, minerale și fitohormoni (citochinine, auxine, gibereline);
- îmbunătățesc activitatea fotosintetică, absorbția nutrienților și răspunsul la stres.
3. Proteine hidrolizate:
- produse prin hidroliza proteinelor complexe în peptide și aminoacizi liberi;
- sunt ușor absorbite de plante și stimulează creșterea rădăcinilor, sinteza proteinelor și mecanismele de
- apărare împotriva stresului.
4. Acizi humici și fulvici:
- derivați din materie organică descompusă, cum ar fi turba sau leonarditul;
- acizii humici îmbunătățesc structura solului, capacitatea de reținere a apei și disponibilitatea nutrienților;
- acizii fulvici sunt mai solubili și ajută la transportul nutrienților către celulele plantelor.
5. Polizaharide:
- sunt compuși organici cu rol de protecție, stocare și suport structural pentru plante;
- au proprietăți antioxidante și ajută la reglarea echilibrului osmotic în condiții de stres;
- exemple: chitina și chitosanul, care au și efecte antimicrobiene.
6. Microorganisme benefice:
- includ bacterii și fungi cu rol simbiotic sau de promovare a creșterii plantelor (ex.: Rhizobium, Azospirillum, Bacillus);
- îmbunătățesc fixarea azotului, absorbția fosforului și disponibilitatea altor nutrienți;
- produc substanțe de semnalizare care induc toleranța plantelor la stres.
De ce sunt esențiali biostimulatorii în contextul stresului termic?
Când plantele sunt expuse la temperaturi extreme (peste 35-40°C pentru majoritatea culturilor), ele încep să sufere modificări semnificative în metabolismul lor intern. Aceste modificări le afectează negativ creșterea, dezvoltarea și productivitatea. Aici intervin biostimulatorii, care ajută planta să își regăsească echilibrul și să își continue dezvoltarea în mod eficient.
Plantele își pierd capacitatea de a regla funcțiile celulare esențiale
Plantele au un sistem fin reglat pentru a menține un echilibru intern numit homeostazie. Aceasta include:
- temperatura celulară optimă;
- nivelul optim de apă;
- procesele metabolice normale (fotosinteza, respirația, sinteza proteinelor).
Ce se întâmplă la temperaturi ridicate:
- temperatura excesivă afectează integritatea membranelor celulare, făcându-le mai permeabile și mai puțin eficiente în transportul de apă și nutrienți;
- activitatea enzimelor devine mai redusă sau chiar se oprește complet, iar proteinele încep să se denatureze (se deteriorează);
- sistemele fotosintetice (în special PSII) se degradează, ceea ce reduce considerabil producția de energie necesară plantei.
Cum ajută biostimulatorii:
- stabilizează membranele celulare prin furnizarea de aminoacizi și proteine hidrolizate, care contribuie la refacerea structurii membranelor;
- stimulează procesele enzimatice necesare pentru supraviețuirea plantei;
- ajută la sinteza de proteine noi și la repararea celor deteriorate prin activarea genelor implicate în adaptarea la stres.
Ameliorarea efectelor stresului oxidativ (datorită antioxidanților)
În condiții optime, plantele produc ROS (specii reactive de oxigen) în cantități controlate, care sunt eliminate de enzimele antioxidante. Acest proces este esențial pentru funcționarea normală a plantelor.
Ce se întâmplă la stres termic:
- temperaturile ridicate determină o supra-producție de ROS, care afectează toate componentele celulelor, inclusiv membranele, proteinele, lipidele și acizii nucleici (ADN și ARN);
- dacă aceste specii reactive de oxigen nu sunt eliminate eficient, planta începe să moară din interior.
Cum ajută biostimulatorii:
Biostimulatorii cresc producția și activitatea enzimelor antioxidante, precum:
- Superoxid dismutază (SOD) – neutralizează superoxidul (O₂⁻);
- Catalază (CAT) – descompune peroxidul de hidrogen (H₂O₂) în apă și oxigen;
- Peroxidaza (POD) – ajută la detoxifierea radicalilor liberi.
Prin îmbunătățirea sistemului antioxidant, plantele pot neutraliza excesul de ROS și își pot păstra funcțiile celulare normale mai mult timp.
Utilizarea mai bună a apei și nutrienților chiar și atunci când solul este uscat sau supraîncălzit
În condiții normale, plantele absorb apa și nutrienții prin rădăcini, iar aceștia sunt transportați prin țesuturi către frunze și alte părți ale plantei. Transpirația (eliberarea de apă prin stomate) este un proces necesar pentru răcirea plantei și schimbul de gaze.
Ce se întâmplă la stres termic:
- temperaturile extreme provoacă pierderi masive de apă prin transpirație, ceea ce duce la deshidratarea plantei;
- solul se încălzește prea mult, ceea ce reduce activitatea rădăcinilor și scade eficiența de absorbție a apei și nutrienților;
- de asemenea, în solurile supraîncălzite, microorganismele benefice își reduc activitatea, afectând disponibilitatea nutrienților (ex.: azotul și fosforul).
Cum ajută biostimulatorii:
- Osmoregularea: aminoacizii precum prolina și glicina betaină sunt introduși în celule, ajutând planta să rețină apa mai bine și să prevină daunele cauzate de deshidratare.
- Îmbunătățirea absorbției nutrienților: acizii humici și fulvici ajută la dizolvarea și transportul nutrienților, facilitând absorbția lor chiar și în condiții de sol uscat sau supraîncălzit.
- Microorganismele benefice: biostimulatorii pot conține bacterii și fungi care fixează azotul, solubilizează fosforul și produc fitohormoni, stimulând creșterea plantelor în condiții dificile.
Cum funcționează biostimulatorii în perioadele de stres termic, pe baza mecanismelor specifice de acțiune
Biostimulatorii joacă un rol cheie în perioadele de stres termic, prin mecanismele lor specifice de acțiune.
Creșterea toleranței la stres oxidativ
În condiții de stres termic (temperaturi foarte ridicate), metabolismul plantelor devine dezechilibrat, generând o cantitate crescută de specii reactive de oxigen (ROS), cum ar fi peroxidul de hidrogen (H₂O₂), anionul superoxid (O₂⁻) și radicalul hidroxil (•OH). ROS sunt extrem de dăunători pentru plante, deoarece duc la oxidarea lipidelor, proteinelor și ADN-ului, afectând funcționarea celulară.
Rolul biostimulatorilor:
Aminoacizii (în special prolina) și extractele de alge stimulează producția și activitatea enzimelor antioxidante, precum:
- Superoxid dismutază (SOD): transformă anionul superoxid (O₂⁻) în peroxid de hidrogen (H₂O₂);
- Catalază (CAT): transformă peroxidul de hidrogen (H₂O₂) în apă (H₂O) și oxigen (O₂);
- Peroxidază (POD): reduce H₂O₂ la apă, folosind diverși compuși organici ca donori de electroni.
Biostimulatorii susțin regenerarea acestor enzime și protejează proteinele și membranele celulare de deteriorarea oxidativă.
Reglarea echilibrului osmotic
Temperaturile ridicate duc la pierderea excesivă de apă prin transpirație și deteriorarea membranelor celulare, afectând echilibrul osmotic (diferența de concentrație a solvenților între celulă și mediul înconjurător). Pentru a se proteja, plantele produc osmoregulatori care le ajută să rețină apa și să prevină deshidratarea.
Rolul biostimulatorilor:
- aminoacizii liberi (ex.: prolina, glicina, betaina) sunt introduși în celule prin aplicarea de biostimulatori;
- aceștia ajută la menținerea echilibrului osmotic prin atragerea apei și stabilizarea proteinelor și membranelor celulare;
- extractele de alge marine conțin osmoregulatori naturali care cresc capacitatea plantei de a reține apa.
Îmbunătățirea fotosintezei
Stresul termic afectează negativ fotosinteza prin deteriorarea cloroplastelor, inactivarea enzimelor fotosintetice și destabilizarea membranei tilacoide. În special, se afectează complexul PSII (Fotosistemul II), care este extrem de sensibil la temperaturi ridicate.
Rolul biostimulatorilor:
- proteinele hidrolizate și extractele din alge marine protejează structurile cloroplastelor prin consolidarea membranelor celulare;
- biostimulatorii cresc sinteza clorofilei și îmbunătățesc activitatea enzimatică asociată cu fotosinteza;
- aceștia previn fotooxidarea și favorizează refacerea componentelor deteriorate ale fotosistemelor.
Creșterea eficienței absorbției nutrienților
Temperaturile ridicate pot reduce activitatea rădăcinilor, limitând absorbția de apă și nutrienți din sol. Stresul termic afectează și disponibilitatea nutrienților din sol, deoarece solul devine mai puțin permeabil și microorganismele din rizosferă își reduc activitatea.
Rolul biostimulatorilor:
- acizii humici și fulvici stimulează activitatea rădăcinilor și îmbunătățesc absorbția nutrienților, în special a celor greu solubili;
- microorganismele benefice introduse prin biostimulatori (ex.: Bacillus, Azospirillum) contribuie la fixarea azotului și la solubilizarea fosforului, ceea ce facilitează absorbția lor de către plante;
- biostimulatorii asigură, de asemenea, o mai bună translocare a nutrienților către părțile superioare ale plantei, ceea ce sprijină creșterea chiar și în condiții de stres termic.
Biostimulatorii reprezintă o resursă valoroasă în combaterea efectelor stresului termic asupra culturilor agricole. Prin mecanismele lor complexe de acțiune – stimularea enzimelor antioxidante, reglarea echilibrului osmotic, protejarea aparatului fotosintetic, optimizarea absorbției nutrienților și modularea activității hormonale – aceste substanțe oferă plantelor capacitatea de a-și menține funcțiile vitale chiar și în condiții extreme.
Aplicarea lor corectă și strategică poate transforma biostimulatorii într-un adevărat scut împotriva temperaturilor ridicate, contribuind la creșterea randamentului și calității culturilor, precum și la asigurarea unei agriculturi sustenabile. Pe măsură ce schimbările climatice continuă să provoace agricultura globală, integrarea biostimulatorilor în programele de management agricol devine nu doar o opțiune promițătoare, ci o necesitate.
