Aims Increasing the leaf silicification of cereal crops to ameliorate defenses against stresses and improve yields constitutes a major challenge in (sub-)tropical regions with highly desilicated soils. We tested the efficacy of different biochars – as readily available alternatives to commercial fertilizers – to increase leaf silicification and understand subsequent impacts of leaf traits that might benefit crops. Methods We compared the application of two biochars (rice-derived biochar with 198 g kg − 1 of Si and cotton-derived biochar with 4 g kg − 1 of Si) and wollastonite (240 g kg − 1 of Si) at two application rates on the leaf silicification patterns and leaf traits of rice growing in pots containing highly desilicated soil (Ferric Lixisol) from Burkina Faso. Results Leaf Si increased from 19.0 to 70.4 g kg − 1 with Si addition (control < cotton biochar < wollastonite < rice biochar), resulting in larger epidermal silica deposits. Leaf carbon (C), leaf mass per area (LMA) and leaf arc decreased and were negatively correlated with leaf Si, however, surprisingly, the leaf force to punch and the plant biomass decreased. Conclusions We demonstrate the effective use of rice biochar in desilicated environments to improve the Si status of cereal crops and their associated leaf traits. In particular, the decrease in LMA with rice biochar application shows a promising capacity of rice biochar to reduce rice leaf C costs. In situ trials are now needed to investigate whether or not these beneficial effects may result in increased crop yields through resilience against environmental stresses.

中文翻译：

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生物炭影响在脱硅土壤中栽培的水稻叶片的硅化模式和物理特性（Ferric Lixisol）

目的 增加谷类作物的叶片硅化以改善对胁迫的防御并提高产量是（亚）热带地区土壤高度脱硅的一项重大挑战。我们测试了不同生物炭的功效 - 作为商业肥料的现成替代品 - 以增加叶片硅化并了解可能有益于作物的叶片特性的后续影响。方法 我们比较了两种生物炭（含 198 g kg − 1 Si 的稻谷生物炭和含 4 g kg − 1 Si 的棉花生物炭）和硅灰石（240 g kg − 1 Si）在两种施用率下的施用对布基纳法索高脱硅土壤（铁质 Lixisol）盆栽水稻叶片硅化模式和叶片性状的影响。结果 添加 Si 后，叶片 Si 从 19.0 增加到 70.4 g kg − 1（对照 < 棉花生物炭 < 硅灰石 < 水稻生物炭），导致表皮二氧化硅沉积物更大。叶碳 (C)、单位面积叶质量 (LMA) 和叶弧下降，与叶 Si 呈负相关，然而，令人惊讶的是，叶片击打力和植物生物量下降。结论 我们证明了在脱硅环境中有效利用水稻生物炭来改善谷类作物的 Si 状态及其相关的叶片性状。特别是，随着水稻生物炭的应用，LMA 的减少表明水稻生物炭在降低水稻叶碳成本方面具有良好的潜力。现在需要进行原位试验来研究这些有益影响是否可以通过抵御环境压力来提高作物产量。导致更大的表皮二氧化硅沉积。叶碳 (C)、单位面积叶质量 (LMA) 和叶弧下降，与叶 Si 呈负相关，然而，令人惊讶的是，叶片击打力和植物生物量下降。结论 我们证明了在脱硅环境中有效利用水稻生物炭来改善谷类作物的 Si 状态及其相关的叶片性状。特别是，随着水稻生物炭的应用，LMA 的减少表明水稻生物炭在降低水稻叶碳成本方面具有良好的潜力。现在需要进行原位试验来研究这些有益影响是否可以通过抵御环境压力来提高作物产量。导致更大的表皮二氧化硅沉积。叶碳 (C)、单位面积叶质量 (LMA) 和叶弧下降，与叶 Si 呈负相关，然而，令人惊讶的是，叶片击打力和植物生物量下降。结论 我们证明了在脱硅环境中有效利用水稻生物炭来改善谷类作物的 Si 状态及其相关的叶片性状。特别是，随着水稻生物炭的应用，LMA 的减少表明水稻生物炭在降低水稻叶碳成本方面具有良好的潜力。现在需要进行原位试验来研究这些有益影响是否可以通过抵御环境压力来提高作物产量。叶片击打力和植物生物量下降。结论 我们证明了在脱硅环境中有效利用水稻生物炭来改善谷类作物的 Si 状态及其相关的叶片性状。特别是，随着水稻生物炭的应用，LMA 的减少表明水稻生物炭在降低水稻叶碳成本方面具有良好的潜力。现在需要进行原位试验来研究这些有益影响是否可以通过抵御环境压力来提高作物产量。叶片击打力和植物生物量下降。结论 我们证明了在脱硅环境中有效利用水稻生物炭来改善谷类作物的 Si 状态及其相关的叶片性状。特别是，随着水稻生物炭的应用，LMA 的减少表明水稻生物炭在降低水稻叶碳成本方面具有良好的潜力。现在需要进行原位试验来研究这些有益影响是否可以通过抵御环境压力来提高作物产量。随着水稻生物炭的应用，LMA 的减少表明水稻生物炭在降低水稻叶碳成本方面具有良好的潜力。现在需要进行原位试验来研究这些有益影响是否可以通过抵御环境压力来提高作物产量。随着水稻生物炭的应用，LMA 的减少表明水稻生物炭在降低水稻叶碳成本方面具有良好的潜力。现在需要进行原位试验来研究这些有益影响是否可以通过抵御环境压力来提高作物产量。